梯形钢屋架设计计算书是一份详细指导如何设计和计算梯形钢屋架的文档。在这份书中，首先会介绍梯形钢屋架的基本概念和设计原理，包括其结构特点、受力分析以及与其他结构形式的比较等。将详细说明梯形钢屋架的设计步骤，包括确定尺寸、选择材料、进行力学分析和优化等。还会提供一些具体的计算公式和图表，以帮助设计师理解和应用这些理论。会给出一些设计示例，以便读者更好地理解梯形钢屋架的设计过程和应用。

以下是一份梯形钢屋架设计计算书的主要内容：

一、设计资料

1. 建筑概况
   • 梯形钢屋架跨度、长度、纵向柱距等基本尺寸需明确。例如在某设计中梯形钢屋架跨度18m，屋架长度90m，纵向柱距6m 。
   • 屋面材料类型及其相关特性，如采用1.5×6预应力混凝土板等 。
   • 屋面坡度，如i = 1800/10等情况 。
   • 地区的计算温度、是否有侵蚀性介质、地震设防烈度等环境条件。像某设计中地区计算温度高于某值，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度等 。
   • 厂房内设备情况，例如有2台中级工作制桥式吊车、2台5t锻锤等 。
2. 材料选择
   • 钢材的型号，如Q235钢材常用于钢屋架设计，焊条采用E43型等 。对于不同的设计要求，也可能选用Q345 - B钢材，焊条用E50系列型等 。

二、结构形式与选型

1. 屋架形式及几何尺寸
   • 确定屋架的形状为梯形，并且明确其几何尺寸的确定依据和具体数值。这通常与跨度、屋面坡度等因素相关。
2. 支撑布置
   • 横向支撑
     • 上弦横向支撑的设置对于保证上弦杆的侧向稳定性十分重要。根据房屋的跨度、高度、内部设备等情况决定是否设置下弦平面横向支撑。例如，当跨度小于24m且室内无悬挂吊车时，可不设下弦平面横向支撑。横向支撑一般设置在房屋两端的第一个柱间内，间距不宜超过60m，如果房屋总长超过60m，则需在跨中增设一道横向水平支撑 。
   • 纵向支撑
     • 若房屋有特殊要求，如在有较大震动设备（如锻压车间）时，对房屋整体刚度要求较高，应设置纵向水平支撑 。
   • 垂直支撑
     • 为增加屋架的整体性，垂直支撑应布置在跨中及屋架的两端。同时在屋脊和两个支座处设置纵向刚性系杆，其余可设置为柔性系杆 。

三、屋架节点荷载计算

1. 荷载类型及取值
   • 永久荷载
     • 包括屋面各层材料（如三毡四油防水层、水泥砂浆找平层、保温层、一毡二油隔气层、水泥砂浆找平层、预应力混凝土屋面板、屋架和支撑自重等）的重量。计算时需按照水平投影面计算（屋面坡度较小时），将各部分重量相加得到永久荷载总和 。
   • 可变荷载
     • 屋面活荷载和屋面积灰荷载。需要注意的是，当屋面活荷载大于雪荷载时，取屋面活荷载进行计算。荷载组合时要考虑不同的控制情况，如由可变荷载控制的组合和由永久荷载效应控制的组合，分别计算节点荷载设计值 。

四、屋架杆件内力计算

1. 计算原则
   • 对于跨度中央腹杆，按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。并且要明确各杆件在单位荷载作用下的内力计算方法和结果表示形式，如绘制内力图等。
2. 杆件内力分析
   • 根据不同杆件（上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖杆等）在屋架结构中的位置和受力特点分别进行内力计算。例如，上弦杆整个采用等截面、不等边轧制角钢，按最大内力计算，需要考虑回转半径等因素来选择合适的角钢型号；下弦杆同样根据受力情况进行计算，要满足相关的强度和稳定性要求等 。

五、杆件截面选择

1. 上弦杆
   • 采用等截面、不等边轧制角钢。根据最大内力计算所需的截面积和回转半径等参数，查附表选择合适的角钢型号，如2∟短肢相并的角钢。对于绕截面对称轴失稳时，应考虑弯扭曲影响，用换算长细比代替，然后根据相关规范判断是否满足要求 。
2. 下弦杆
   • 整个下弦采用等截面、不等边轧制角钢，按照受力情况计算并验证所选角钢是否满足强度和稳定性要求，如对其长细比等参数进行计算和校验 。
3. 斜腹杆
   • 不同位置的斜腹杆（如aB杆、Bc杆、De杆等）根据其受力特点（拉力或压力）、可能产生的内力变号情况等来选择合适的角钢型号，并进行相关的强度和稳定性计算。例如，aB杆选用2∟长肢相接的角钢，计算其肢背和肢尖焊缝所需长度等 。
4. 竖杆
   • 各竖杆（如Gg杆、Aa杆、Cc杆、Ee杆等）根据受力情况选用合适的角钢型号，像Gg杆选用2∟十字相连的角钢，同时要进行相关的稳定性计算，避免轴心压杆发生扭转屈曲等情况 。

六、节点设计

1. 下弦节点
   • 以某下弦节点“c”为例，采用E50型焊条，设所有焊缝均为侧面角焊缝，角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值为一定数值（如160）。对于与节点相连的杆件（如“Bc”杆、“cD”杆等），根据其内力计算肢背和肢尖焊缝所需的长度，同时确定节点板的尺寸。还要计算下弦与节点板连接焊缝所受的力，并校验焊缝强度是否满足要求 。
2. 上弦节点
   • 对于上弦节点，如节点“B”，与节点相连杆件（如“aB”杆等）的焊缝尺寸计算方法与下弦节点类似，根据杆件内力确定肢背和肢尖焊缝的长度等参数。

梯形钢屋架设计计算书