本課程設計計算書主要針對18米跨廠房的普通鋼屋架進行設計。根據廠房的尺寸和結構要求，確定屋架的基本參數，包括跨度、高度、材料類型等。根據荷載要求，對屋架進行強度和穩定性計算，以確保其能夠滿足使用要求。在設計過程中，需要考慮各種荷載因素，如風荷載、雪荷載、地震荷載等，并采用適當的方法進行組合計算。還需考慮屋架的制造工藝、運輸安裝等因素，以確保設計的合理性和可行性。通過本課程設計計算書，可以得出合理的設計方案，為實際工程提供參考依據。

以下是一份18m跨廠房普通鋼屋架設計課程設計計算書的基本內容：

一、設計資料

1. 廠房概況
   • 某廠房跨度為18m，總長度90m，柱距6m。廠房內設有兩臺300/50kN中級工作制橋式吊車，地區計算溫度高于 - 20°C，無侵蝕性介質，地震設防烈度為6度。屋架下弦標高為18m，兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸為400x400mm，混凝土強度等級為C30，屋面坡度$i = 1/10$ 。
2. 屋架形式及選材
   • 屋架采用梯形鋼屋架，屋架采用的鋼材為Q235B，焊條為E43型 。
3. 屋面各構造層荷載標準值
   • 三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層；120mm厚珍珠巖（$r = 350kg/m^3$）的保溫層；20mm厚水泥砂漿找平層。鋼材采用3號鋼（Q235B）。
   • 屋架自重和支撐自重按經驗公式（跨18m）$P=(0.12 + 0.011\times18)kg/m^2= 0.32kg/m^2$ 。
   • 屋面雪荷載等可變荷載按照規范取值。

二、荷載計算

1. 永久荷載
   • 計算各屋面構造層產生的荷載，如三氈四油防水層、保溫層、找平層等重量產生的面荷載，再根據屋架間距換算為節點荷載。
   • 加上屋架自重和支撐自重產生的節點荷載。
2. 可變荷載
   • 屋面活荷載和雪荷載根據所在地區的荷載規范取值，同樣換算為節點荷載。
   • 考慮荷載組合，永久荷載可變荷載為主要荷載組合時，計算屋架上弦節點荷載$F$。例如$F = 1\times(\text{永久荷載}+\text{可變荷載})$（根據具體公式計算） 。

三、內力計算

1. 桁架桿件內力系數確定
   • 根據屋架形式、幾何尺寸及內力系數（可通過附圖獲取），在單位力作用下確定各桿件的內力系數。
2. 桿件內力計算
   • 利用內力系數和節點荷載，計算各桿件在荷載作用下的內力值。例如，某桿件內力$N=\text{內力系數}\times\text{節點荷載}$，可以采用圖解法（如在單位力作用下用圖解法求得內力值并列表表示） 。

四、桿件設計

1. 上弦桿設計
   • 根據上弦桿的內力大小、計算長度（屋架平面內和平面外計算長度不同，需分別確定）。
   • 選擇合適的截面形式，如選用兩個不等肢角鋼2L100x80x6，長肢水平。計算截面幾何特性，如截面面積$A$、回轉半徑$i$等。
   • 進行強度和穩定驗算，保證桿件在受力情況下滿足強度和穩定性要求。
2. 下弦桿設計
   • 下弦桿內力計算后，同樣確定其計算長度（屋架平面內和平面外）。
   • 選擇截面，可與上弦桿相同截面形式（如以最大軸力桿件來選擇），計算其截面幾何特性并進行強度和穩定驗算。
3. 腹桿設計（包括端斜桿、豎桿等）
   • 計算各腹桿內力，確定計算長度。
   • 根據內力大小選擇合適的角鋼截面，如等肢角鋼組成T形截面，計算截面特性并進行截面驗算。

五、節點設計

1. 下弦節點設計
   • 計算腹桿與節點板連接焊縫尺寸。
   • 按比例繪出節點板形狀和尺寸，然后驗算下弦與節點板的連接焊縫。確定焊縫的抗拉、抗壓和抗剪的強度設計值，根據腹桿內力計算所需焊縫長度（肢背和肢尖焊縫長度分別計算），并驗算下弦與節點板連接焊縫應力。
2. 上弦節點設計
   • 類似下弦節點設計，考慮上弦桿與腹桿連接的焊縫尺寸計算、節點板形狀確定和連接焊縫驗算。
3. 屋脊節點、支座節點等特殊節點設計
   • 對于屋脊節點，考慮屋架在屋脊處的構造要求、桿件連接方式和受力特點進行設計。
   • 支座節點需根據屋架與柱的連接形式（鉸支）、支座反力大小等進行設計，保證節點的強度和穩定性。

18m跨廠房普通鋼屋架設計課程設計計算書