18m屋架跨度钢结构设计（18米屋架跨度钢结构设计）

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18米屋架跨度钢结构设计是一项复杂的工程任务，涉及对建筑物的支撑结构进行精确计算和设计。该设计需要考虑到建筑的重量、风载、雪载以及地震等自然力的影响。设计师首先需要确定屋架的结构形式，比如桁架、拱或梁，并选择合适的材料如钢材来构建。在确定了结构类型和材料后，接下来是进行详细的力学分析，包括计算构件的强度、刚度和稳定性，确保结构的承载能力满足设计要求。设计师还需要考虑施工的可行性，包括施工方法的选择、施工顺序的安排以及对现场条件的限制因素。设计中还需要包含必要的安全系数和冗余，以应对可能出现的极端情况。整个设计过程是一个迭代的过程，需要不断调整和优化以确保最终方案既经济又安全。

18m屋架跨度钢结构设计概述

18米跨度的钢结构屋架设计是一个复杂的工程问题，涉及多个方面的考量，包括结构形式、荷载计算、内力分析、材料选择和支撑布置等。以下是该设计的主要步骤和要点：

1. 设计资料

厂房尺寸：厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为18m。
屋面材料：采用1.5m × 6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。
保温层：120mm厚泡沫混凝土保温层。
防水层：三毡四油防水层。
钢材：钢材采用Q235B，设计强度f=215kN/，焊条采用E43型，手工焊接。
支撑：构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

2. 结构形式与布置

屋架形式：采用梯形钢屋架，两端铰支于钢筋混凝土柱上。
几何尺寸：计算跨度Lo=18000-2150=17700mm，端部高度h=2000mm（轴线处），中部高度2900mm。
支撑布置：屋架支撑布置见图A-2所示，包括上弦支撑、下弦支撑、垂直支撑、刚性系杆和柔性系杆。

3. 荷载与内力计算

永久荷载：
- 防水层：0.35kN/
- 找平层：0.40kN/
- 保温层：0.70kN/
- 预应力混凝土大型屋面板：1.40kN/
- 钢屋架和支撑自重：0.318kN/
- 管道设备自重：0.10kN/
- 总计：3.068kN/
可变荷载：
- 雪荷载：0.75kN/
- 积灰荷载：0.50kN/
- 总计：1.25kN/
荷载组合：
- 组合一：全跨永久荷载 + 全跨可变荷载
  - 屋架上弦节点荷载P = (4.0644 + 1.75) × 1.5 × 6 = 52.3296kN
- 组合二：全跨永久荷载 + 半跨可变荷载
  - 屋架上弦节点荷载 = 4.0644 × 1.5 × 6 = 36.59kN
  - 可变荷载 = 1.75 × 1.5 × 6 = 15.75kN
- 组合三：全跨屋架及支撑自重 + 半跨大型屋面板重 + 半跨屋面活荷载
  - 屋架上弦节点荷载 = 0.417 × 1.2 × 1.5 × 6 = 4.5kN
  - 可变荷载 = (1.4 × 1.2 + 0.75 × 1.4) × 1.5 × 6 = 24.57kN

4. 内力计算

内力系数：采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表A-1。

5. 杆件设计

截面选择：选用两个不等肢角钢2L100x80x6，长肢水平。
截面几何特性：A=，i=y.l人=-ox-=<150甲=大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。
计算长度：屋架平面内的计算长度七=300cm，屋架平面外的计算长度=300cm。

6. 支撑布置

上弦支撑：在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
下弦支撑：在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。
垂直支撑：根据厂房长度36m，跨度为4m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。

7. 檩条设计

檩条间距：考虑屋面材料的要求，实际取半跨屋面檩条数13根，檩条间距满足要求。
截面选择：选用普通槽钢[8]，查表得m=0.08kN/m，Ix101cm，Wx25.3cm，Wy5.8cm；截面塑性发展系数为γx=1.05，γy=1.2。
荷载计算：
- 恒载：0.3 × 0.778 = 0.233(kN/m)
- 石棉瓦：0.2 × 0.778 = 0.156(kN/m)
- 檩条和拉条：0.080(kN/m)
- 合计g=0.469(kN/m)
- 可变荷载q=0.600 × 0.778 = 0.467(kN/m)
- q=qsin=1.217 × 0.3162 = 0.379kN/m
- q=qcos=1.217 × 0.9487 = 1.155kN/m。