摘要：本设计计算书主要针对一幢24米跨度的钢屋架进行详细设计。根据建筑功能和结构要求，确定了屋架的荷载类型、分布和大小。运用了多种工程力学原理，如弯曲理论、材料力学等，对屋架进行了受力分析，并利用结构力学的相关公式进行计算。在设计过程中，考虑了屋架的稳定性、刚度和强度等因素，采用了合理的结构形式和截面尺寸。还对屋架的制作工艺、安装方法以及防腐、防火措施进行了详细的说明。通过这些综合分析和计算，确保了屋架的安全性和经济性，满足了使用要求。

以下是一份关于24m跨度钢屋架设计计算书的基本内容：

一、设计资料

1. 结构形式与屋面材料
   • 屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板是常见的选择。如在多个搜索结果中提到的，这种组合在实际工程中广泛应用，如[1]、[3]等。
   • 钢屋架材料通常为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。这是由于Q235钢具有良好的力学性能和可焊性，E43型焊条能满足其焊接要求，[1]、[3]等资料均采用了这样的材料组合。
2. 建筑尺寸与布局
   • 跨度与长度：厂房横向跨度为24m，房屋长度有多种情况，如240m、96m、72m等，柱距（屋架间距）多为6m，[1]、[2]、[3]、[4]、[5]中均有类似的跨度和柱距情况。
   • 高度：房屋檐口高为2.0m，屋架端部高度H0 = 2000mm等，[1]、[3]中有这样的设计。
   • 屋面坡度：屋面坡度常见为1/12或1:10、1:16等，不同的屋面坡度会影响荷载计算和屋架的内力分布，[1]、[5]等资料有不同屋面坡度的设计。

二、荷载计算

1. 永久荷载
   • 屋面板自重：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）自重约为1.5kN/m2，如[3]中提到。
   • 屋架自重：可根据经验公式计算，如(120 + 11×24)×0.384kN/m2，[3]给出了这样的计算方式。
   • 防水层、找平层、保温层等：防水层380N/m2 = 0.38kN/m2，2cm厚找平层400N/m = 0.40kN/m2，保温层970N/m = 0.97kN/m2，支撑自重80N/m2 = 0.08kN/m2等，[3]详细列出了这些荷载数值。
2. 可变荷载
   • 屋面活荷载：标准值一般为0.7kPa，[2]、[3]等有此规定。
   • 雪荷载：根据不同地区，雪荷载标准值有所不同，如0.4kN/m2，当屋面活荷载与雪荷载不会同时出现时，取两者较大值计算，[5]中有相关说明。
   • 积灰荷载：标准值为0.45kN/m2或0.75kN/m2等，[2]、[5]中有提及。

三、屋架布置及几何尺寸

1. 计算跨度
   • 屋架计算跨度$l_0 = 24000 - 300=23700mm$，考虑到一些构造上的因素进行这样的计算，[1]中有此计算方式。
2. 高度相关
   • 端部高度确定后，屋架跨中起拱按$l_0/500$考虑，如[2]中提到跨中起拱取60mm（当$l_0 = 23.7m$时）。

四、内力计算

1. 采用力学分析方法
   • 可以利用结构力学的方法，如节点法、截面法等计算屋架在各种荷载组合下的内力。对于24m跨度的钢屋架，在不同荷载工况下，各杆件的内力情况会有所不同。
   • 根据荷载计算结果，分别计算恒载、活载、风载（当风载影响不可忽略时）等单独作用下的内力，然后按照荷载组合原则进行组合计算。

五、杆件设计

1. 根据内力进行截面选择
   • 依据计算得到的杆件内力，根据钢材的强度设计值，选择合适的杆件截面。对于Q235钢，要考虑其抗拉、抗压、抗弯等强度要求。
   • 同时，要满足杆件的长细比要求，以保证杆件的稳定性。对于受压杆件，长细比的限制更为严格。

六、节点设计

1. 连接方式确定
   • 杆件之间的连接可以采用焊接或者螺栓连接。对于Q235钢屋架，采用E43型焊条的焊接连接是常见方式，如在很多搜索结果中的设计实例。
   • 在节点设计时，要保证节点的强度和刚度满足屋架整体受力要求，合理布置焊缝或螺栓的位置和数量。

七、支撑布置

1. 平面内支撑
   • 上弦平面支撑、下弦平面支撑的布置要根据屋架的跨度、柱距以及屋面的形式等因素确定。其目的是增强屋架的平面内稳定性，传递水平荷载。
2. 垂直支撑
   • 垂直支撑的设置可以保证屋架的空间稳定性，在适当的位置设置垂直支撑能够有效地抵抗侧向力，如在屋架的端部、跨中等位置设置，[5]中的屋架支撑布置图有相关示意。

八、构造要求

1. 钢材的加工与制作
   • 钢材的切割、焊接、钻孔等加工过程要符合相关规范要求，确保加工精度，以保证屋架的整体质量。
2. 防腐与防火处理
   • 钢屋架需要进行防腐处理，如涂刷防腐漆等；对于有防火要求的建筑，还需要进行防火处理，根据防火等级要求采用相应的防火涂料或防火构造措施。

24m跨度钢屋架设计计算书