鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計27m跨度（屋面材料與屋架形式）

萊蕪鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計公司 4周前 ( 02-24 22:02 ) 1645 搶沙發(fā)

在設(shè)計27米跨度的鋼結(jié)構(gòu)屋面時，需要考慮多種因素以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。屋面材料的選擇至關(guān)重要,，常見的有金屬板材,、混凝土板等。根據(jù)荷載,、風(fēng)載和雪載的不同,，選擇合適的材料是基礎(chǔ),。屋架形式也需考慮，常見的有桁架,、框架或網(wǎng)架等,，每種形式都有其特點和適用場景。設(shè)計過程中還需關(guān)注細節(jié),，如節(jié)點連接方式,、支撐系統(tǒng)以及防火防腐措施等。

一,、設(shè)計資料方面

建筑概況
- 廠房的長度,、柱距等尺寸是重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。例如,，有的廠房總長度為120m,，柱距6m，跨度為27m,，車間內(nèi)還設(shè)有兩臺中級工作制橋式吊車等信息都是設(shè)計時需要考慮的因素,。有的廠房長度為72m，柱距6m,，也有長度90m,，柱距7.5m的情況等。不同的長度和柱距在結(jié)構(gòu)受力分析,、空間布局等方面都有所不同,。[1]
- 地區(qū)環(huán)境因素也很關(guān)鍵，如某地區(qū)冬季最低溫度為 -20℃,，這對鋼材的性能要求以及結(jié)構(gòu)的溫度伸縮處理有影響,。[1]
屋面材料與屋架形式
- 屋面材料常見的有預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，采用無檁屋蓋體系,，對應(yīng)平坡梯形鋼屋架,；還有采用100mm厚彩鋼復(fù)合板（外側(cè)基板厚度0.5mm，內(nèi)側(cè)基板厚度0.4mm,，夾芯材料選用玻璃絲棉）,，這種情況下屋蓋擬采用鋼結(jié)構(gòu)有檁體系，檁條采用冷彎薄壁c型鋼,。[1][2]
- 梯形鋼屋架的相關(guān)尺寸方面,，如屋架計算跨度可能為26700mm，端部高度取2000mm,，跨中高度可能為3350mm,，屋面坡度有i = 1/10的情況等。[1]

二、結(jié)構(gòu)形式與布置

屋架結(jié)構(gòu)形式
- 梯形鋼屋架是常見的結(jié)構(gòu)形式,，它的桿件布置和連接方式影響著整個結(jié)構(gòu)的受力性能,。例如，要確定上弦桿,、下弦桿和腹桿的布局,，以及各桿件之間的節(jié)點連接形式等。[1][2]
支撐布置
- 包括屋面支撐系統(tǒng)和柱間支撐系統(tǒng),。屋面支撐有上弦水平支撐等布置方式,，其作用是保證屋蓋結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性，傳遞水平荷載（如風(fēng)荷載,、吊車制動荷載等）,。柱間支撐則可以提高廠房的縱向剛度和穩(wěn)定性，抵抗縱向水平力,。[1][2]
- 支撐的間距,、形式等要根據(jù)廠房的具體情況（如長度、吊車荷載等）進行設(shè)計,，以確保結(jié)構(gòu)在各種荷載組合作用下的安全性,。

三、荷載與內(nèi)力計算

荷載類型
- 永久荷載：包含屋面材料自重,、結(jié)構(gòu)自重等,。如采用預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板時，屋面標準值可能為3.0kN/m2,；采用100mm厚彩鋼復(fù)合板時,，屋面板自重標準值按0.20kN/m2計算。[1][2]
- 可變荷載：
  - 屋面活荷載：標準值可能為0.5kN/m2,、0.7kN/m2等不同數(shù)值,。[1][2]
  - 雪荷載：標準值如0.5kN/m2、0.55kN/m2等,，不同地區(qū)的雪荷載取值不同,，且需要考慮與屋面活荷載的不利組合。[1][2]
  - 風(fēng)荷載：標準值如0.45kN/m2,，風(fēng)荷載的計算要考慮建筑物的體型系數(shù),、風(fēng)壓高度變化系數(shù)等因素，其對屋架的側(cè)向力以及結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性有影響,。[1][2]
  - 吊車荷載：如果車間內(nèi)設(shè)有吊車，要根據(jù)吊車的工作制（如中級工作制）,、起重量（如200/50kN等）,、軌頂標高（如8.500m）等來計算吊車荷載對屋架和柱子產(chǎn)生的豎向力、橫向水平力和縱向水平力等。[1][3]
內(nèi)力計算方法
- 通常采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法,，如利用彎矩分配法,、力法、位移法等計算桿件在各種荷載組合下的內(nèi)力（軸力,、彎矩,、剪力等）。在計算時,，要考慮不同荷載的組合情況,，找出最不利的內(nèi)力組合，作為桿件截面設(shè)計的依據(jù),。例如,，對于承受軸向壓力和彎矩共同作用的桿件，要按照相關(guān)規(guī)范進行內(nèi)力組合計算,。

四,、桿件截面設(shè)計

桿件受力類型分析
- 根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果，確定桿件主要承受的是軸力（拉力或壓力）,、彎矩還是剪力等,，或者是多種內(nèi)力的組合作用。例如,，上弦桿主要承受軸力和彎矩,，腹桿主要承受軸力。
截面選擇依據(jù)
- 按照桿件的受力性質(zhì),，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范選擇合適的截面形式和尺寸,。一般可供選擇的截面形式有軋制型鋼（如工字鋼、槽鋼,、角鋼等）和組合截面（如焊接H型鋼等）,。在選擇截面時，要考慮強度,、穩(wěn)定性（整體穩(wěn)定和局部穩(wěn)定）以及剛度等要求,。例如，對于受壓桿件,，要根據(jù)其計算長度,、軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)等因素確定截面尺寸，以滿足穩(wěn)定性要求,。

五,、節(jié)點設(shè)計

節(jié)點連接形式
- 常見的節(jié)點連接形式有焊接和螺栓連接。焊接連接具有較高的強度和剛度,，但對焊接工藝要求較高,；螺栓連接便于安裝和拆卸,，但需要考慮螺栓的強度、排列方式等,。例如,，在屋架的桿件連接節(jié)點處，上弦桿,、下弦桿和腹桿之間可以采用焊接連接或者高強螺栓連接,。
節(jié)點板設(shè)計
- 節(jié)點板的形狀、尺寸要根據(jù)桿件的截面尺寸,、連接角度以及受力情況等因素確定,。節(jié)點板要保證有足夠的強度和剛度來傳遞桿件之間的內(nèi)力，并且要考慮節(jié)點板的抗剪,、抗彎能力等,。例如，在計算腹桿與節(jié)點板的焊縫長度時,，要根據(jù)腹桿的內(nèi)力大小,、焊縫的受力形式（如角焊縫）以及焊縫的強度要求進行計算確定。