18m屋架跨度鋼結構設計（18米屋架跨度鋼結構設計）

棗莊加固改造設計公司2024-12-092閱讀0評論

18米屋架跨度鋼結構設計是一項復雜的工程任務，涉及對建筑物的支撐結構進行精確計算和設計。該設計需要考慮到建筑的重量、風載、雪載以及地震等自然力的影響。設計師首先需要確定屋架的結構形式，比如桁架、拱或梁，并選擇合適的材料如鋼材來構建。在確定了結構類型和材料后，接下來是進行詳細的力學分析，包括計算構件的強度、剛度和穩定性，確保結構的承載能力滿足設計要求。設計師還需要考慮施工的可行性，包括施工方法的選擇、施工順序的安排以及對現場條件的限制因素。設計中還需要包含必要的安全系數和冗余，以應對可能出現的極端情況。整個設計過程是一個迭代的過程，需要不斷調整和優化以確保最終方案既經濟又安全。

18m屋架跨度鋼結構設計概述

18米跨度的鋼結構屋架設計是一個復雜的工程問題，涉及多個方面的考量，包括結構形式、荷載計算、內力分析、材料選擇和支撐布置等。以下是該設計的主要步驟和要點：

1. 設計資料

廠房尺寸：廠房總長度為120m，柱距6m，跨度為18m。
屋面材料：采用1.5m × 6.0m預應力大型屋面板，屋面坡度為i=1:10。
保溫層：120mm厚泡沫混凝土保溫層。
防水層：三氈四油防水層。
鋼材：鋼材采用Q235B，設計強度f=215kN/，焊條采用E43型，手工焊接。
支撐：構件與支撐的連接用M20普通螺栓。

2. 結構形式與布置

屋架形式：采用梯形鋼屋架，兩端鉸支于鋼筋混凝土柱上。
幾何尺寸：計算跨度Lo=18000-2150=17700mm，端部高度h=2000mm（軸線處），中部高度2900mm。
支撐布置：屋架支撐布置見圖A-2所示，包括上弦支撐、下弦支撐、垂直支撐、剛性系桿和柔性系桿。

3. 荷載與內力計算

永久荷載：
- 防水層：0.35kN/
- 找平層：0.40kN/
- 保溫層：0.70kN/
- 預應力混凝土大型屋面板：1.40kN/
- 鋼屋架和支撐自重：0.318kN/
- 管道設備自重：0.10kN/
- 總計：3.068kN/
可變荷載：
- 雪荷載：0.75kN/
- 積灰荷載：0.50kN/
- 總計：1.25kN/
荷載組合：
- 組合一：全跨永久荷載 + 全跨可變荷載
  - 屋架上弦節點荷載P = (4.0644 + 1.75) × 1.5 × 6 = 52.3296kN
- 組合二：全跨永久荷載 + 半跨可變荷載
  - 屋架上弦節點荷載 = 4.0644 × 1.5 × 6 = 36.59kN
  - 可變荷載 = 1.75 × 1.5 × 6 = 15.75kN
- 組合三：全跨屋架及支撐自重 + 半跨大型屋面板重 + 半跨屋面活荷載
  - 屋架上弦節點荷載 = 0.417 × 1.2 × 1.5 × 6 = 4.5kN
  - 可變荷載 = (1.4 × 1.2 + 0.75 × 1.4) × 1.5 × 6 = 24.57kN

4. 內力計算

內力系數：采用程序計算桿件在單位節點力作用下各桿件的內力系數，見表A-1。

5. 桿件設計

截面選擇：選用兩個不等肢角鋼2L100x80x6，長肢水平。
截面幾何特性：A=，i=y.l人=-ox-=<150甲=大型屋面板與上弦焊牢，起縱橫向水平支撐作用，上弦桿其他節間的長細比和穩定驗算均未超過上述值。
計算長度：屋架平面內的計算長度七=300cm，屋架平面外的計算長度=300cm。

6. 支撐布置

上弦支撐：在房屋兩端第一個之間各設置一道上弦平面橫向支撐和下弦平面橫向支撐。
下弦支撐：在屋架的下弦節點設計三道柔性水平系桿，上弦節點處的柔性水平系桿均用該處的檁條代替。
垂直支撐：根據廠房長度36m，跨度為4m，在廠房兩端第二柱間和廠房中部設置三道上弦橫向水平支撐，下弦橫向水平支撐及垂直支撐。

7. 檁條設計

檁條間距：考慮屋面材料的要求，實際取半跨屋面檁條數13根，檁條間距滿足要求。
截面選擇：選用普通槽鋼[8]，查表得m=0.08kN/m，Ix101cm，Wx25.3cm，Wy5.8cm；截面塑性發展系數為γx=1.05，γy=1.2。
荷載計算：
- 恒載：0.3 × 0.778 = 0.233(kN/m)
- 石棉瓦：0.2 × 0.778 = 0.156(kN/m)
- 檁條和拉條：0.080(kN/m)
- 合計g=0.469(kN/m)
- 可變荷載q=0.600 × 0.778 = 0.467(kN/m)
- q=qsin=1.217 × 0.3162 = 0.379kN/m
- q=qcos=1.217 × 0.9487 = 1.155kN/m。