本課程設計旨在通過21米梯形鋼屋架的結構分析與設計，使學生深入理解鋼結構的基本原理及其在建筑中的應用。課程內容涵蓋了梯形鋼屋架的力學性能、設計原理、結構計算以及施工圖繪制等方面。學生將通過對梯形鋼屋架的設計實踐，掌握鋼結構的基本構造方法及應用技巧，為將來從事相關領域的工作打下扎實的基礎。

梯形鋼屋架是一種常見的結構形式，廣泛應用于工業建筑和商業建筑中。它具有輕質、高強、易安裝等優點。以下是關于21米梯形鋼屋架課程設計的相關信息：

1. 設計資料：某工業廠房跨度為21m，廠房總長度72m，柱距6m。采用1.5m×6.0m預應力鋼筋混凝土大型屋面板，Ⅱ級防水，卷材屋面桁架，板厚100mm，檁距不大于1800mm。檁條采用冷彎薄壁斜卷邊C形鋼。C220×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。鋼屋架簡支在鋼筋混凝土柱頂上，柱頂標高18.0m，柱上端設有鋼筋混凝土連系梁。上柱截面為400mm×400mm，所用混凝土強度等級為C30，軸心抗壓強度設計值fc=14.3N/mm2。抗風柱的柱距為6m，上端與屋架上弦用板鉸連接。鋼材用Q345-B，焊條用E50系列型。

2. 屋架幾何尺寸及檁條布置：屋面采用1.5m×6m的鋼筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，采用梯形屋架；屋架上弦節點用大寫字母A，B，C…連續編號，下弦節點以及再分式腹桿節點用小寫字母a，b，c…連續編號。由于梯形屋架跨度L=21m，為避免影響使用和外觀，制造時應起拱f = L / 500 = 42mm。屋架計算跨度l0=L-2×0.15=21-2×0.15=20.7m。為使屋架上弦節點受荷，腹桿采用人字式，下弦節點的水平間距取1.5m，起拱后屋架桿件幾何尺寸和節點編號如圖2所示屋架。

3. 支撐布置：上弦橫向水平支撐應設置在廠房兩端的第一個柱間，且間距不宜超過60m。本車間長度為72m，因此需要布置三道橫向水平支撐。屋架跨設置下弦橫向和縱向水平支撐。下弦橫向水平支撐與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間。垂直支撐必須設置。對于本屋架結構，在跨度中央設置一道中間垂直支撐，在屋架兩端各設置一道垂直支撐。

4. 荷載與內力計算：永久荷載總和：3.15kN/m2。活荷載：屋面活荷載0.7kN/m2。活荷載計算信息：考慮活荷載不利布置風荷載計算信息：不計算風荷載。組合一：全跨永久荷載+全跨活荷載。永久荷載與活荷載大小接近，活荷載起控制作用，荷載設計值為q = 1.2×3.15+1.4×0.7=5.33kN/m2。屋架上弦節點荷載為P = q×A=5.33×1.5×6=47.97kN。組合二：全跨永久荷載+半跨活荷載。全跨永久荷載：P = q1×A=3.78×1.5×6=34.02kN。半跨活荷載：組合三：全跨屋架及支撐自重+半跨屋面板重+半跨施工荷載。全跨屋架及支撐自重：半跨屋面板重+半跨屋面活荷載：q4=1.2×（0.30+0.07）+1.4×0.5=1.144kN/m2。P4=q4×A=1.144×1.5×6=10.30kN。

5. 桿件截面設計：上弦桿面內計算長度系數xμ=1.0。根據上弦橫向水平支撐的布置方案，面外計算長度系數yμ=4.0。yμ=4×xμ，根據等穩定原則，采用兩不等邊角鋼短肢相并組成的T形截面。下弦桿與上弦桿類似，面內計算長度系數xμ=1.0，由圖5可知，面外計算長度0Yl=6m。支座腹桿（Aa、aB）面內和面外計算長度系數都為1.0，采用兩等肢角鋼組成的T形截面。再分式腹桿（ij、jK）面內計算長度系數xμ=1.0，面外計算長度。采用兩個等肢角鋼組成的十字形截面，斜平面內計算長度系數為0.9。其它腹桿面內計算長度系數xμ=0.8，面外計算長度系數yμ=1.0，根據等穩定原則，采用兩等肢角鋼組成的T形截面。上弦桿上弦桿需要貫通，各桿截面相同，按、桿的最大內力設計，即N=-591.3kN。計算長度0Xl=l=1507mm，0Yl=4l=6028mm。截面選用2∠110×70×10，短肢相并，肢背間距a=6mm，所提供的截面幾何特性為：A=39.4cm2，ix=2.26cm，iy=6.11cm。剛度驗算。

以上就是關于21米梯形鋼屋架課程設計的主要內容。需要注意的是，這些數據和設計參數是基于特定的設計要求和假設得出的，實際設計過程中需要根據具體的工程情況進行調整和優化。

梯形鋼屋架設計中的關鍵節點

梯形鋼屋架的施工難點解析

梯形鋼屋架與傳統屋架比較

梯形鋼屋架的維護與保養方法