钢屋架计算书（钢屋架荷载组合方法）

钢屋架计算书是建筑结构设计中的重要文档，它详细记录了对钢屋架进行荷载组合分析的过程。荷载组合方法是指将不同种类的荷载按照一定的比例组合起来，以评估屋架在特定条件下的应力和变形情况。这种方法有助于确保屋架的安全性和耐久性，同时也便于施工和维护。在编写钢屋架计算书时，需要综合考虑各种可能的荷载，如风载、雪载、自重、活荷载等，并采用适当的组合方法来估算这些荷载对屋架的影响。还需要对屋架的材料性能、几何尺寸以及支撑条件等因素进行详细的分析和考虑，以确保计算结果的准确性和可靠性。

以下是一份钢屋架计算书通常包含的内容：

一、设计资料

屋架的基本参数
- 跨度：明确钢屋架的跨度大小，例如在某梯形钢屋架计算书中，跨度可能为18m等。这一参数对屋架的受力分析和结构设计有重要影响 .
- 屋架长度：给出屋架的整体长度数值。
- 纵向柱距：柱距的大小关系到屋架所承受的荷载分布和传递，像有的设计中纵向柱距为6m .
荷载信息
- 屋面荷载
  - 永久荷载：包括屋面的防水层（如三毡四油防水层）、找平层（水泥砂浆找平层）、保温层、隔气层等材料的自重，还有预应力混凝土屋面板和屋架及支撑自重等。这些荷载需要按照水平投影面计算其总和 .
  - 活荷载：屋面活荷载（如可能大于雪荷载的情况）、屋面积灰荷载等。不同类型的建筑屋面活荷载取值不同，需根据相关规范确定。
- 风荷载：根据建筑所在地区的基本风压、建筑体型系数等参数计算风荷载对屋架的作用。不过在某些情况下，如重屋盖且风荷载为风吸力时，可能不考虑风荷载的影响 .
材料选用
- 钢材：说明钢材的型号，例如常用的Q235 - B钢材。钢材的强度、韧性等性能决定了屋架杆件的承载能力 .
- 焊条：确定焊条的型号，像E43系列型焊条等，其与钢材的匹配性对焊接质量和结构的安全性有影响 .

二、结构形式与选型

屋架形式
- 描述屋架的几何形状，如梯形钢屋架等。并且要给出屋架形式及几何尺寸图，明确各杆件的布置形式和节点连接方式。例如，布置屋架形式及几何尺寸如图一所示（可参考相关计算书附图）.
支撑布置
- 横向支撑：对保证上弦杆的侧向稳定性有重要作用。根据房屋的跨度、高度、室内设备情况等确定是否设置上弦横向支撑和下弦平面横向支撑。如房屋跨度小于24m、室内无悬挂吊车时，可能不设下弦平面横向支撑；若房屋总长大于60m，可能需在跨中增设一道横向水平支撑等 .
- 纵向支撑：考虑房屋的整体刚度要求，在有较大震动设备（如锻压车间）时，即使跨度、高度较小也应设置纵向水平支撑。
- 垂直支撑：为增加屋架的整体性，应将垂直支撑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、内力计算

荷载组合
- 根据不同的荷载工况，确定荷载组合方式。对于梯形屋架满跨荷载布置时弦杆内力最大，而跨度中间部分腹杆可能是半跨受荷载时内力最大。但对于跨中部分斜腹杆，若考虑半跨荷载可能产生内力变化，有时按受压杆进行计算时可不考虑半跨荷载作用的组合，例如按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算 .
杆件内力计算方法
- 采用结构力学的方法，如节点法、截面法等计算屋架各杆件的内力。根据屋架的受力简图（如桁架计算简图），分析在各种荷载组合下杆件的轴力（拉力或压力）大小。可以列出内力计算表格，详细记录各杆件在不同荷载组合下的内力数值 .

四、杆件截面选择

杆件受力类型分类
- 将杆件分为上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖杆等不同类型，根据各自的受力特点（受拉或受压）进行截面选择。
截面选择依据
- 对于受压杆件，要考虑杆件的稳定系数。根据杆件的计算长度（屋架平面内和平面外计算长度）、轴心受压杆稳定系数表等确定合适的截面尺寸。例如，计算长度与回转半径的比值等参数满足相关要求。对于受拉杆件，要满足抗拉强度要求，同时考虑杆件在其他荷载组合时可能产生的内力变号，可能需要按压杆的容许长细比进行控制 .
- 根据计算得出的内力大小，查角钢规格表选择合适的角钢型号作为杆件截面。如选用等截面、不等边轧制角钢等不同类型的角钢组合，像2∟短肢相并、2∟长肢相接等形式 .

五、节点设计

焊缝设计
- 确定焊缝类型，如侧面角焊缝等。根据焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度设计值（如E50型焊条对应的焊缝强度设计值），计算各杆件与节点板连接所需的焊缝长度。例如，对于下弦节点“c”，设“Bc”杆的肢背和肢尖焊缝厚度为8mm，根据内力计算所需的焊缝长度，肢背取130mm，肢尖取50mm等 .
节点板尺寸确定
- 考虑杆件之间应有的间隙和制作安装要求，确定节点板的尺寸。例如综合考虑各杆件与节点板的连接情况，取节点板尺寸为300mm×230mm等 .
支座节点设计
- 对于支座节点“a”，要考虑便于施焊等因素，确定下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离（如取160mm）。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度为10mm等 .