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27m跨鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案

一、設(shè)計(jì)任務(wù)概述

本課程設(shè)計(jì)針對(duì)27m跨度的單層工業(yè)廠房鋼結(jié)構(gòu)屋架，重點(diǎn)掌握梯形鋼屋架的設(shè)計(jì)原理、受力分析及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。設(shè)計(jì)需符合《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）要求，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟

1. ?結(jié)構(gòu)選型與布置?

   • 采用平坡梯形鋼屋架，端部高度2.0m（軸線處），計(jì)算跨度26.7m（27m跨度減2×150mm支座寬度）。
   • 支撐系統(tǒng)：上弦橫向支撐、下弦縱向支撐、垂直支撐及剛性/柔性系桿，確保平面外穩(wěn)定性。
   • 柱距6m，柱頭截面400mm×400mm，混凝土強(qiáng)度C20。

2. ?荷載計(jì)算與組合?

   • ?永久荷載?：防水層（0.35kN/m2）、保溫層（0.70kN/m2）、屋面板（1.40kN/m2）、屋架自重（0.42kN/m2）。
   • ?可變荷載?：雪荷載（0.75kN/m2）與積灰荷載（0.50kN/m2）取較大值。
   • ?荷載組合?：
     • 組合一：全跨永久荷載+全跨可變荷載（控制桿件內(nèi)力）。
     • 組合二：全跨永久荷載+半跨可變荷載（校核桿件內(nèi)力變號(hào)）。

3. ?內(nèi)力計(jì)算與桿件設(shè)計(jì)?

   • 采用節(jié)點(diǎn)荷載法計(jì)算內(nèi)力，重點(diǎn)桿件內(nèi)力系數(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)圖集。
   • ?桿件截面選擇?：
     • 上弦桿：T型截面（如T70×5），驗(yàn)算壓彎穩(wěn)定性。
     • 下弦桿：T型截面，驗(yàn)算拉彎承載力。
     • 腹桿：單角鋼（如L63×5），按拉桿或壓桿設(shè)計(jì)。
   • 鋼材選用Q235B，焊條E43型，設(shè)計(jì)強(qiáng)度215MPa。

4. ?節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)?

   • ?支座節(jié)點(diǎn)?：鉸接連接，節(jié)點(diǎn)板厚度6mm，螺栓M20。
   • ?屋脊節(jié)點(diǎn)?：三桿交匯，采用節(jié)點(diǎn)板加肋板構(gòu)造。
   • ?下弦節(jié)點(diǎn)?：螺栓連接或焊接，驗(yàn)算局部承壓。

5. ?施工圖繪制?

   • 比例1:20，標(biāo)注桿件截面、節(jié)點(diǎn)詳圖及支撐布置。
   • 符合《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50105-2010）。

三、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

1. ?穩(wěn)定性控制?：

   • 腹桿長細(xì)比≤200，受壓構(gòu)件長細(xì)比≤150。
   • 支撐間距≤12m，確保平面外穩(wěn)定性。

2. ?抗震設(shè)計(jì)?：

   • 8度設(shè)防時(shí)，需考慮地震作用組合，重力荷載代表值按永久荷載+0.5倍活荷載計(jì)算。

3. ?經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化?：

   • 跨度為6m模數(shù)（24m、30m等）時(shí)更經(jīng)濟(jì)，但27m跨度在工藝需求下仍具可行性。
   • 采用輕型屋面材料（如壓型鋼板）可降低自重，提高經(jīng)濟(jì)性。

四、常見問題與解決方案

1. ?桿件內(nèi)力變號(hào)?：

   • 施工時(shí)對(duì)稱鋪設(shè)屋面板，避免組合三內(nèi)力變號(hào)影響。

2. ?節(jié)點(diǎn)板強(qiáng)度不足?：

   • 增加節(jié)點(diǎn)板厚度或加設(shè)肋板，驗(yàn)算螺栓群承載力。

3. ?支撐布置不合理?：

   • 端部及中部開間設(shè)豎向支撐，支撐間距≤30倍構(gòu)件回轉(zhuǎn)半徑。

五、設(shè)計(jì)成果要求

1. ?計(jì)算書?：手寫或打印，包含荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、截面驗(yàn)算及節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。
2. ?施工圖?：鉛筆繪制，比例1:20，標(biāo)注尺寸、材料及連接方式。
3. ?設(shè)計(jì)說明?：簡述設(shè)計(jì)依據(jù)、選型理由及創(chuàng)新點(diǎn)。

六、參考資料

1. 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）
2. 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009-2012）
3. 27m跨鋼屋架標(biāo)準(zhǔn)圖集（如梯形鋼屋架A型）
4. 輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南（實(shí)例與圖集）

注：本方案需結(jié)合具體工程參數(shù)調(diào)整，建議使用PKPM或SAP2000軟件輔助計(jì)算。