在跨度为18米的钢结构屋架课程设计中，我们首先确定了结构形式和材料选择。根据工程需求，选择了焊接H型钢作为主要承重构件，并选用Q345B钢材以确保足够的强度和耐久性。通过使用计算机辅助设计（CAD）软件，对屋架的尺寸、形状和连接方式进行了精确计算和模拟，确保了设计的合理性和安全性。我们还考虑了施工过程中的便利性和经济性，采用了便于吊装和运输的结构布局，以降低施工难度和成本。整个设计过程注重细节处理，确保了屋架结构的稳固性和美观性。

以下是一个关于跨度18m的钢结构屋架课程设计的基本框架：

一、设计资料

1. 建筑概况
   • 跨度为18m，根据实际情况确定总长度（假设总长度为90m，柱距6m）。
   • 厂房内若有吊车等设备需明确其参数，例如假设设有两台300/50kN中级工作制桥式吊车。
   • 地区计算温度高于 - 20°C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度。
   • 屋架下弦标高为18m，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400x400mm，混凝土强度等级为C30。
2. 屋面情况
   • 屋面坡度$i = 1/10$i=1/10。
   • 屋面构造层荷载标准值，如三毡四油（上铺绿豆砂）防水层、120mm厚珍珠岩（$r = 350kg/m^3$r=350kg/m3）的保温层、20mm厚水泥砂浆找平层等。
   • 荷载取值：
     • 屋架及支撑自重：$g_{k}=+ \frac{32}{1000}L$gk?=+100032?L（$L$L为屋架跨度，以$m$m为单位，$g_{k}$gk?为屋架及支撑自重，以$kN/m$kN/m）。
     • 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取两者较大值（例如屋面活荷载标准值为$q_{k}$qk?，雪荷载标准值为$s_{k}$sk?）。
3. 材料选择
   • 屋架采用的钢材为Q235B，焊条为E43型。

二、屋架形式及几何尺寸

1. 屋架形式
   • 采用梯形钢屋架，这种屋架形式适用于较大跨度且屋面坡度较缓的情况，受力性能较好。
2. 几何尺寸确定
   • 根据跨度$L = 18m$L=18m，屋架端部高度$H_{1}$H1?（可根据经验或相关规范初步确定），屋架中部高度$H = H_{1}+ \frac{iL}{2}$H=H1?+2iL?。

三、荷载计算

1. 永久荷载
   • 屋架及支撑自重根据公式计算。
   • 屋面各构造层荷载根据其材料和厚度计算。
   • 永久荷载$G_{k}$Gk?为屋架及支撑自重与屋面各构造层荷载之和。
2. 可变荷载
   • 屋面活荷载或雪荷载，取较大值$Q_{k}$Qk?。
   • 根据荷载组合要求，计算最不利荷载组合下的节点荷载$F$F，例如对于以永久荷载为主要荷载组合时，$F = 1.2G_{k}+1.4Q_{k}$F=1.2Gk?+1.4Qk?（假设按照此荷载组合公式）。

四、内力计算

1. 杆件内力系数确定
   • 根据屋架的形式、几何尺寸及荷载情况确定内力系数（可参考相关手册或资料）。
2. 各杆件内力计算
   • 根据节点荷载$F$F和内力系数计算各杆件内力值，例如某杆件内力$N = F\times$N=F×内力系数。

五、杆件截面选择

1. 上弦杆
   • 根据上弦杆的内力大小、计算长度（屋架平面内和平面外）等因素选择合适的截面。例如可以先根据内力初步估算所需的截面面积，再从型钢表中选择合适的双角钢截面（如2L100x80x6，长肢水平），然后进行强度、稳定等验算。
   • 强度验算：$\sigma=\frac{N}{A_{n}}\leq f$σ=An?N?≤f（$N$N为杆件内力，$A_{n}$An?为净截面面积，$f$f为钢材的强度设计值）。
   • 稳定验算：根据杆件的长细比$\lambda$λ查稳定系数$\varphi$φ，然后验算$\frac{N}{\varphi A}\leq f$φAN?≤f（$A$A为毛截面面积）。
2. 下弦杆
   • 同样根据内力大小、计算长度选择截面并进行强度、稳定验算，下弦杆可能采用与上弦杆相同或不同的截面形式。
3. 腹杆
   • 腹杆包括斜杆和竖杆，分别根据各自的内力情况进行截面选择和验算。对于内力较小的腹杆，可以选择较小规格的角钢截面。

六、节点设计

1. 节点板厚度确定
   • 根据腹杆最大内力选用节点板厚度（如腹杆内力较大时选用8mm厚的节点板）。
2. 节点连接计算
   • 对于上弦杆与节点板的连接、下弦杆与节点板的连接以及腹杆与节点板的连接，分别计算焊缝长度、焊缝高度等参数，确保连接的强度满足要求。
   • 例如对于角焊缝连接，根据$\tau_{f}=\frac{N}{h_{e}l_{w}}\leq f_{f}^{w}$τf?=he?lw?N<