18米钢屋架设计计算书

摘要：本文旨在介绍18米钢屋架的设计计算过程。介绍了钢屋架的基本概念和设计要求，包括材料选择、荷载计算和结构分析等。详细阐述了钢屋架的结构形式、尺寸参数和受力分析方法，以及如何根据设计要求进行结构优化。通过具体的案例分析，展示了钢屋架设计的实际应用效果和经验总结。

以下是一份18米钢屋架设计计算书的主要内容：

一、原始资料

建筑概况
- 某工业厂房为单跨，无天窗，纵向长度为60m，跨度为18m，采用梯形钢屋架，无檩方案。屋面为上人屋面，坡度为 $i = 1/15$ 。屋架铰支于钢筋砼柱上，柱截面 $400mm×400mm$ ，砼标号为C25，车间无吊车 $1$ 。
屋面构造
- 屋面采用 $1.5×6m$ 预应力钢筋混凝土屋面板， $100mm$ 厚泡沫混凝土保温层，二毡三油改性沥青防水卷材屋面 $1$ 。
钢材选用
- 屋架采用的钢材为Q345钢，手工焊 $1$ 。

计算跨度
- 屋架计算跨度 $l_{o}=18 - 2×0.15 = 17.7m$ ，跨中及端部高度的中间高度 $h = 2250mm$ 在 $17.7m$ 的两端高度（桁架跨中起拱） $1$ 。

荷载计算
- 屋架及支撑自重： $q = 0.12+0.011L$ （ $L$ 为屋架跨度，以 $m$ 为单位， $q$ 为屋架及支撑自重，以 $kN/m^{2}$ 为单位）。
- 屋面活荷载与雪荷载：施工活荷载标准值为 $2.0kN/m^{2}$ ，雪荷载的基本雪压标准值为 $S_{0}=0.35kN/m^{2}$ ，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值，这里屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。
- 积灰荷载标准值： $0.5kN/m^{2}$ 。
- 屋面各构造层的荷载标准值：
  - 二毡三油改性沥青防水层 $0.40kN/m^{2}$ 。
  - 水泥砂浆找平层 $0.40kN/m^{2}$ 。
  - 保温层 $0.60kN/m^{2}$ 。
  - 预应力混凝土屋面板 $1.50kN/m^{2}$ 。
- 沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影面分布的荷载。例如 $1.002×0.4kN/m^{2}=0.4008kN/m^{2}$ （水泥砂浆找平层）等 $1$ 。
- 总计永久荷载标准值为 $3.2kN/m^{2}$ ，可变荷载标准值：屋面活荷载 $2.0kN/m^{2}$ ，积灰荷载 $0.5kN/m^{2}$ 。
荷载组合
- 全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）：全跨节点荷载设计值 $F=(1.35×3.2kN/㎡×0.7×2.0kN/㎡×0.9×0.5kN/㎡×1.5m×6m = 62.19kN$ 。
- 全跨永久荷载+半跨可变荷载：
  - 全跨节点永久荷载设计值：
    - 对结构不利时：
      $F_{1.1}=1.35×3.2kN/㎡×m×6m = 38.88kN$