本文為普通鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書相關(guān)內(nèi)容總結(jié)，主要闡述了普通鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體計(jì)算過程，涵蓋對(duì)屋架各桿件的內(nèi)力分析，依據(jù)相關(guān)力學(xué)原理與規(guī)范要求，精確計(jì)算出不同工況下桿件所受拉力、壓力等內(nèi)力數(shù)值，針對(duì)鋼材的選型進(jìn)行考量，結(jié)合受力情況確定合適的鋼材規(guī)格，以保障屋架具備足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方面，詳細(xì)計(jì)算節(jié)點(diǎn)處的連接強(qiáng)度，確保各桿件連接牢固可靠，能正常傳遞內(nèi)力，通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算，為普通鋼屋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，使其符合安全、

鋼結(jié)構(gòu)屋架廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、倉庫、體育館等大跨度建筑中，因其具有強(qiáng)度高、自重輕、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞，普通鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書是工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，它詳細(xì)記錄了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)、計(jì)算過程、構(gòu)件選型及驗(yàn)算結(jié)果，是確保結(jié)構(gòu)安全性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵文件，本文將系統(tǒng)地介紹普通鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書的主要內(nèi)容，包括荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、構(gòu)件設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)連接計(jì)算等，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行闡述。

設(shè)計(jì)依據(jù)與基本參數(shù)

1 設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)

普通鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下主要規(guī)范：

• 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017）
• 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009）
• 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011）
• 《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》（GB 50018）（如適用）

2 基本設(shè)計(jì)參數(shù)

1. 屋架跨度：根據(jù)建筑功能需求確定，如24m、30m等。
2. 屋架間距：通常為6m或7.5m，需結(jié)合檁條布置確定。
3. 屋面坡度：常見坡度為1:10~1:20，影響排水及風(fēng)荷載計(jì)算。
4. 材料選用：
   • 鋼材牌號(hào)：Q235B或Q355B，根據(jù)受力要求選擇。
   • 連接方式：焊接或螺栓連接（高強(qiáng)螺栓或普通螺栓）。
5. 使用環(huán)境：考慮腐蝕性環(huán)境、地震烈度等影響因素。

荷載計(jì)算

1 恒荷載（永久荷載）

恒荷載包括屋面板、檁條、保溫層、防水層等自重，通常按均布荷載計(jì)算：

• 屋面板：0.15~0.30 kN/m2
• 檁條：0.05~0.10 kN/m2
• 保溫層及防水層：0.10~0.20 kN/m2
• 屋架自重：初步估算為0.10~0.20 kN/m2，最終根據(jù)實(shí)際構(gòu)件重量調(diào)整。

2 活荷載（可變荷載）

1. 屋面活荷載：按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009）取值，一般取0.50 kN/m2（不上人屋面）或2.0 kN/m2（上人屋面）。
2. 雪荷載：根據(jù)地區(qū)雪壓值計(jì)算，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值 ( S_k = \mu_r S_0 )，( S_0 ) 為基本雪壓，( \mu_r ) 為屋面積雪分布系數(shù)。
3. 風(fēng)荷載：風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值 ( w_k = \beta_z \mu_s \mu_z w_0 )，( w_0 ) 為基本風(fēng)壓，( \mu_s ) 為風(fēng)荷載體型系數(shù)，( \mu_z ) 為風(fēng)壓高度變化系數(shù)，( \beta_z ) 為風(fēng)振系數(shù)。

3 荷載組合

根據(jù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,需進(jìn)行以下荷載組合：

1. 基本組合（承載能力極限狀態(tài)）： [ 1.2 \times \text{恒載} + 1.4 \times \text{活載} ] 或 [ 1.2 \times \text{恒載} + 1.4 \times \text{風(fēng)載} ]
2. 標(biāo)準(zhǔn)組合（正常使用極限狀態(tài)）： [ \text{恒載} + \text{活載} ]

內(nèi)力分析與計(jì)算

1 計(jì)算模型

普通鋼屋架通常采用平面桁架模型進(jìn)行計(jì)算,假設(shè)節(jié)點(diǎn)為鉸接，桿件僅承受軸力，計(jì)算軟件（如PKPM、Midas、SAP2000）或手算方法（節(jié)點(diǎn)法、截面法）均可用于內(nèi)力分析。

2 內(nèi)力計(jì)算示例

以24m跨度的三角形鋼屋架為例：

1. 幾何尺寸：
   • 跨度 ( L = 24 \, \text{m} )
   • 高度 ( h = 2.4 \, \text{m} )（坡度1:10）
   • 節(jié)間長(zhǎng)度 ( d = 3 \, \text{m} )
2. 荷載計(jì)算：
   • 恒載 ( G = 0.5 \, \text{kN/m}^2 )
   • 活載 ( Q = 0.5 \, \text{kN/m}^2 )
   • 節(jié)點(diǎn)荷載 ( P = (G + Q) \times \text{屋架間距} \times d )
3. 內(nèi)力求解：
   • 上弦桿：受壓，最大壓力 ( N_{\text{max}} \approx 150 \, \text{kN} )
   • 下弦桿：受拉，最大拉力 ( T_{\text{max}} \approx 120 \, \text{kN} )
   • 腹桿：部分受拉，部分受壓，需分別驗(yàn)算。

構(gòu)件設(shè)計(jì)

1 上弦桿設(shè)計(jì)

1. 截面選擇：通常采用雙角鋼（如2L100×10）或H型鋼（如H200×200×8×12）。
2. 穩(wěn)定性驗(yàn)算：
   • 計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比 ( \lambda = \frac{l_0}{i} )，( l_0 ) 為計(jì)算長(zhǎng)度，( i ) 為截面回轉(zhuǎn)半徑。
   • 根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》查穩(wěn)定系數(shù) ( \varphi )，驗(yàn)算： [ \frac{N}{\varphi A} \leq f ] ( f ) 為鋼材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

2 下弦桿設(shè)計(jì)

1. 截面選擇：可采用單角鋼、雙角鋼或圓鋼管。
2. 強(qiáng)度驗(yàn)算： [ \frac{N}{A_n} \leq f ] ( A_n ) 為凈截面面積。

3 腹桿設(shè)計(jì)

• 受拉腹桿：驗(yàn)算凈截面強(qiáng)度。
• 受壓腹桿：驗(yàn)算穩(wěn)定性，方法與上弦桿類似。

節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)

1 焊接連接

1. 焊縫計(jì)算：
   • 角焊縫：驗(yàn)算焊縫有效厚度 ( h_e ) 及長(zhǎng)度 ( l_w )。
   • 對(duì)接焊縫：驗(yàn)算焊縫抗拉、抗剪強(qiáng)度。
2. 焊縫等級(jí)：根據(jù)受力情況選擇一級(jí)或二級(jí)焊縫。

2 螺栓連接

1. 普通螺栓：驗(yàn)算抗剪、抗拉及承壓強(qiáng)度。
2. 高強(qiáng)螺栓：采用摩擦型或承壓型，驗(yàn)算預(yù)緊力及抗滑移系數(shù)。

撓度與變形驗(yàn)算

1 撓度限值

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，屋架撓度限值通常為 ( \frac{L}{400} )（L為跨度）。

2 計(jì)算方法

采用虛功原理或有限元軟件計(jì)算最大撓度,確保滿足規(guī)范要求。

抗震與構(gòu)造措施

1. 抗震驗(yàn)算：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行地震作用計(jì)算，并驗(yàn)算構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的抗震承載力。
2. 構(gòu)造要求：
   • 設(shè)置水平支撐、垂直支撐以提高整體穩(wěn)定性。
   • 節(jié)點(diǎn)處加強(qiáng)板厚,避免應(yīng)力集中。

普通鋼屋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書是確保結(jié)構(gòu)安全的重要文件,需嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、構(gòu)件設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算，本文詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)流程，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了說明，可供工程技術(shù)人員參考，實(shí)際設(shè)計(jì)中，還需結(jié)合具體工程條件進(jìn)行調(diào)整，并借助專業(yè)軟件進(jìn)行復(fù)核，以確保結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。