27米跨钢屋架课程设计

27米跨钢屋架课程设计是针对钢结构建筑领域的一项专业课程，旨在通过理论学习和实践操作相结合的方式，培养学生掌握钢屋架的设计、计算和制作技能。课程内容涵盖了钢屋架的基础知识、结构分析方法、荷载计算、材料力学性能、制作工艺及施工技术等多个方面。学生需要运用所学知识，独立完成一个27米跨度的钢屋架的设计任务，包括绘制结构图、进行强度和稳定性验算、选择合适的材料以及编制施工方案等。通过这一课程，学生不仅能够获得理论知识，还能锻炼实际操作能力，为将来在钢结构领域的工作打下坚实的基础。

以下是关于27米跨钢屋架课程设计的一些方面：

一、设计资料

在设计时需要明确屋架所处的环境等基本资料。例如，某工业厂房（乌鲁木齐）梯形钢屋架跨度为21m（可参考27米跨相关设计思路），长度90m，柱距7.5m，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢，屋面排水坡度为有组织排水，屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm，并且不考虑灰荷载。

二、结构形式与布置

屋架形式
- 常采用梯形钢屋架，如梯形钢屋架长度为90m，跨度为27m的情况。屋架两端铰支于钢劲混凝土柱上，柱头截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C30。屋架的计算跨度 $L_{o}=27000 - 2×150 = 26700mm$ ，设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在27米轴线处的端部高度 $h = 1990mm$ （轴线处）， $h = 2005mm$ （计算跨度处）。
支撑布置
- 上弦横向水平支撑
  - 在有檩体系或仅采用大型屋面板的无檩体系屋盖中均应设置。一般应设置在房间的两端或横向温度伸缩缝间区段的两端的第一个柱间。在非地震区当采用山墙承重或抗震设防烈度6、7度有天窗时，为使屋架支撑与天窗架支撑位于同一开间，也可将支撑布置在第二个柱间，但第一柱间必须用刚性系杆与端屋架上弦结实连接，以保证端屋架的稳定和传递山墙的风力。为了保证上弦横向支撑间的有效作用，提高屋盖的纵向刚度，两个上弦横向支撑间的距离不宜大于66m，故当房屋较长（大于66m）时，尚应在中间柱间增设横向水平支撑。
- 下弦横向水平支撑
  - 一般和上弦横向水平支撑布置在同一开间，它们和相邻的两个屋架组成一个空间桁架体系。一般情况下，应设置下弦横向水平支撑，但当跨度大于18m且未设悬挂起重运输设备和吊车，或者虽有吊车但吨位不大，也没有较大的振动设备，可不设置下弦横向水平支撑。
- 纵向水平支撑
  - 当厂房设有较大吨位的重级、中级工作制桥式吊车、壁行式吊车或有锻锤等较大震动设备以及厂房较高，跨度较大、空间刚度要求较高时，均应在屋架下弦端节间设置纵向水平支撑。单跨厂房一般沿两纵向柱列设置，多跨厂房则根据具体情况沿全部或局部纵向柱列设置，有托架的房屋为了保证托架的侧向稳定在有托架处也设置纵向水平支撑。
- 竖向支撑
  - 所有房屋均应设置竖向支撑。它的作用主要是使相邻屋架和上下弦横向水平支撑所组成的四面体形成空间几何不变体系，以保证屋架在使用和安装时的整体稳定。故在设有横向支撑的开间，均应设置竖向支撑。对于三角形屋架，当跨度≤18m，一般只需在跨中布置一道竖向支撑，当跨度>18m时，根据具体情况设置两道。
- 系杆
  - 为了保证未设横向水平支撑屋架的侧向稳定以及传递水平荷载，应在横向水平支撑或竖向支撑的节点处，沿房屋纵向通长地设置系杆。系杆分为刚性系杆和柔性系杆，只能承受拉力的为柔性系杆，一般采用单角钢；能承受压力的为刚性系杆，一般由两个角钢组成的十字形截面。

三、荷载计算

屋架和支撑自重
- 屋架和支撑的重量可按经验公式 $q =$ （与屋架的跨度有关，单位为m）计算，也可参考相关表格按屋面水平投影面积计算（kN/m2）。
屋面荷载
- 包括屋面板自重（如100mm厚彩钢复合板自重标准值按0.20kN/m2）、活荷载（如活荷载标准值为0.7kN/㎡）、雪荷载（如雪荷载标准值为0.6kN/㎡）、积灰荷载（如积灰荷载标准值为0.5kN/㎡）等，根据实际情况进行组合计算。