21米跨度的钢屋架设计是一项复杂的工程任务，它涉及到结构力学、材料科学和建筑设计等多个领域的知识。在设计过程中，需要对屋架进行精确的结构分析，以确保其能够承受预期的荷载，包括风载、雪载以及可能的人为负载。还需要考虑到施工过程中可能出现的各种问题，如焊接质量、安装精度等，并采取相应的措施来确保屋架的稳定性和安全性。21米跨度的钢屋架设计是一个需要综合考虑多种因素的复杂过程，需要专业的知识和经验来完成。
21米跨度钢屋架设计概述
21米跨度的钢屋架设计是一个复杂的工程任务，涉及多个方面的考量，包括结构选型、荷载计算、材料选择、支撑布置等。以下是根据搜索结果总结的设计要点：
1. 设计资料
- 项目背景：
- 地点：天津地区一单跨物资仓库。
- 尺寸：长96米，跨度21米。
- 柱子：钢筋混凝土柱，尺寸400×400毫米，柱距6米。
- 混凝土标号：C30。
- 屋盖体系：无檩屋盖体系，梯形钢屋架。
- 设计温度：高于-20°C。
- 荷载：
- 屋面积灰荷载：0.45 kN/m2。
- 雪荷载：0.40 kN/m2。
- 风荷载：0.5 kN/m2。
- 屋面材料荷载：
- 防水层（八层做法）：0.35 kN/m2。
- 找平层（20mm厚水泥砂浆）：0.4 kN/m2。
- 泡沫混凝土保温层：0.35 kN/m2。
- 预应力混凝土大型屋面板：1.4 kN/m2。
- 钢屋架和支撑自重：0.12 + 0.011 × 21 = 0.351 kN/m2。
2. 屋架形式及尺寸
- 屋架类型：梯形钢屋架。
- 屋面坡度：i = 1/10。
- 屋架端部高度：1700毫米。
- 屋架跨中高度：2750毫米。
- 上弦长度：L = 21000 mm。
- 节间长度：a = L/6 = 3500 mm。
- 节间水平段投影尺寸：a cos(θ) = 3485 mm。
- 屋架杆件几何尺寸：根据几何关系计算各杆件的长度和角度。
3. 材料选择
- 钢材：Q235-B。
- 焊条：E43型，手工焊。
- 螺栓：M20普通螺栓。
4. 屋盖支撑布置
- 横向水平支撑：在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
- 柔性水平系杆：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设置。
- 刚性系杆：在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。
5. 荷载计算与组合
- 永久荷载设计值：
- 防水层：0.35 kN/m2 × 1.2 = 0.42 kN/m2。
- 找平层：0.4 kN/m2 × 1.2 = 0.48 kN/m2。
- 泡沫混凝土保温层：0.35 kN/m2 × 1.2 = 0.42 kN/m2。
- 预应力混凝土大型屋面板：1.4 kN/m2 × 1.2 = 1.68 kN/m2。
- 钢屋架和支撑自重：0.351 kN/m2 × 1.2 = 0.4212 kN/m2。
- 总永久荷载：3.387 kN/m2。
- 可变荷载设计值：
- 雪荷载：0.40 kN/m2 × 1.4 = 0.56 kN/m2。
- 积灰荷载：0.45 kN/m2 × 1.4 = 0.63 kN/m2。
- 总可变荷载：1.19 kN/m2。
6. 设计步骤
- 确定设计荷载：根据设计规范和项目要求，确定各项荷载的标准值和设计值。
- 选择结构类型：根据跨度和荷载情况，选择合适的屋架形式，如梯形钢屋架。
- 计算几何尺寸：根据屋面坡度和跨度，计算屋架各杆件的几何尺寸。
- 布置支撑系统：合理布置横向水平支撑和柔性水平系杆，确保结构的稳定性和安全性。
- 进行荷载组合：根据荷载组合原则，计算各工况下的最大荷载效应。
- 选择材料和连接方式：根据计算结果，选择合适的钢材和焊条，确定连接方式。
- 施工图设计：绘制详细的施工图，包括各部件的尺寸、材料、连接方式等。
7. 注意事项
- 安全系数：设计过程中应考虑安全系数，确保结构的安全性和可靠性。
- 施工可行性：设计应考虑施工的可行性和经济性，确保施工过程顺利进行。
- 规范遵循：设计应严格遵循国家和地方的相关规范和标准。
通过以上步骤和要点，可以确保21米跨度钢屋架的设计既科学合理，又安全可靠。
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