本文為鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書相關(guān)內(nèi)容總結(jié)，該計(jì)算書主要圍繞鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架展開，涵蓋設(shè)計(jì)要點(diǎn)及計(jì)算過程，首先明確梯形屋架的幾何參數(shù)，包括跨度、高度等關(guān)鍵尺寸設(shè)定依據(jù)，接著進(jìn)行荷載分析，考慮恒載、活載等多種荷載作用，確定荷載組合方式，在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面，運(yùn)用力學(xué)原理對屋架各桿件內(nèi)力進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，如上弦、下弦及腹桿等，確保其受力合理且滿足強(qiáng)度要求，對節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，保證連接的可靠性與穩(wěn)定性，通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)計(jì)算與分析，為鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架的設(shè)計(jì)提供精確數(shù)據(jù)支撐，保障其在實(shí)際應(yīng)用中的安全性與適用性，

鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架是一種常見的屋蓋結(jié)構(gòu)形式,其特點(diǎn)是上弦桿呈梯形布置，下弦桿水平或微傾斜，適用于跨度較大的建筑，梯形屋架的設(shè)計(jì)需綜合考慮結(jié)構(gòu)安全性、經(jīng)濟(jì)性及施工便利性，本文以某工業(yè)廠房梯形屋架為例，詳細(xì)闡述其設(shè)計(jì)計(jì)算過程。

設(shè)計(jì)依據(jù)

1. 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

   • 《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）
   • 《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205）

2. 材料參數(shù)

   • 鋼材牌號：Q355B
   • 彈性模量：E = 2.06×10? MPa
   • 屈服強(qiáng)度：f_y = 355 MPa

3. 幾何參數(shù)

   • 屋架跨度：L = 24 m
   • 屋架高度：h = 3 m
   • 屋面坡度：1:10

荷載計(jì)算

1 永久荷載（恒載）

1. 屋面板及保溫層：0.5 kN/m2
2. 檁條及支撐：0.2 kN/m2
3. 屋架自重（估算）：0.3 kN/m2
   合計(jì)恒載：1.0 kN/m2

2 可變荷載（活載）

1. 屋面活荷載：0.5 kN/m2（按GB 50009取值）
2. 雪荷載（按地區(qū)取值）：0.4 kN/m2
   取較大值：0.5 kN/m2

3 風(fēng)荷載

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算如下：
[ w_k = \beta_z \mu_s \mu_z w_0 ]

• 基本風(fēng)壓 ( w_0 = 0.45 \, \text{kN/m}^2 )
• 風(fēng)壓高度變化系數(shù) ( \mu_z = 1.0 )（按10m高度）
• 風(fēng)荷載體型系數(shù) ( \mu_s = -0.6 )（負(fù)壓）
• 風(fēng)振系數(shù) ( \beta_z = 1.0 )

計(jì)算得風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：
[ w_k = 1.0 \times (-0.6) \times 1.0 \times 0.45 = -0.27 \, \text{kN/m}^2 ]

4 荷載組合

按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法,采用以下組合：

1. 基本組合（恒載+活載）：
   [ 1.2 \times 1.0 + 1.4 \times 0.5 = 1.9 \, \text{kN/m}^2 ]
2. 基本組合（恒載+風(fēng)載）：
   [ 1.0 \times 1.0 + 1.4 \times (-0.27) = 0.62 \, \text{kN/m}^2 ]

取最不利組合：1.9 kN/m2

內(nèi)力分析

采用有限元軟件（如SAP2000或MIDAS）進(jìn)行屋架內(nèi)力計(jì)算，或采用簡化方法（如節(jié)點(diǎn)法或截面法）進(jìn)行手算。

1 計(jì)算簡圖

將梯形屋架簡化為桁架模型,節(jié)點(diǎn)按鉸接考慮，計(jì)算各桿件軸力。

2 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果

構(gòu)件設(shè)計(jì)

1 上弦桿（受壓桿）

1. 截面選擇：采用雙角鋼（2L125×80×8）
2. 穩(wěn)定性驗(yàn)算：
   • 計(jì)算長細(xì)比 ( \lambda = \frac{l_0}{i} )
   • 查穩(wěn)定系數(shù) ( \varphi )
   • 驗(yàn)算公式：
     [ \frac{N}{\varphi A} \leq f ]
     滿足要求

2 下弦桿（受拉桿）

1. 截面選擇：采用雙角鋼（2L100×63×6）
2. 強(qiáng)度驗(yàn)算：
   [ \frac{N}{A} \leq f ]
   滿足要求

3 腹桿

1. 截面選擇：單角鋼（L80×6）
2. 驗(yàn)算拉壓穩(wěn)定性
   滿足要求

節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1 節(jié)點(diǎn)板尺寸

根據(jù)桿件內(nèi)力確定節(jié)點(diǎn)板厚度（8mm），并進(jìn)行焊縫計(jì)算。

2 焊縫計(jì)算

采用角焊縫,計(jì)算焊腳尺寸 ( h_f )：
[ \tau_f = \frac{N}{0.7 h_f l_w} \leq f_f^w ]
滿足要求

穩(wěn)定性驗(yàn)算

1. 整體穩(wěn)定性：驗(yàn)算屋架平面內(nèi)、外穩(wěn)定性。
2. 局部穩(wěn)定性：驗(yàn)算受壓桿件的寬厚比。

本文詳細(xì)介紹了鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架的設(shè)計(jì)計(jì)算過程,包括荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、構(gòu)件設(shè)計(jì)及節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算，通過合理選材和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，確保屋架滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求，本計(jì)算書可為類似工程提供參考。

參考文獻(xiàn)

1. GB 50017-2017 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》
2. GB 50009-2012 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》
3. 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算》（王肇民 著）