本課程設(shè)計旨在通過21米梯形鋼屋架的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計，使學(xué)生深入理解鋼結(jié)構(gòu)的基本原理及其在建筑中的應(yīng)用。課程內(nèi)容涵蓋了梯形鋼屋架的力學(xué)性能、設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)計算以及施工圖繪制等方面。學(xué)生將通過對梯形鋼屋架的設(shè)計實踐，掌握鋼結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造方法及應(yīng)用技巧，為將來從事相關(guān)領(lǐng)域的工作打下扎實的基礎(chǔ)。

梯形鋼屋架是一種常見的結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于工業(yè)建筑和商業(yè)建筑中。它具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、易安裝等優(yōu)點。以下是關(guān)于21米梯形鋼屋架課程設(shè)計的相關(guān)信息：

1. 設(shè)計資料：某工業(yè)廠房跨度為21m，廠房總長度72m，柱距6m。采用1.5m×6.0m預(yù)應(yīng)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(biāo)高18.0m，柱上端設(shè)有鋼筋混凝土連系梁。上柱截面為400mm×400mm，所用混凝土強(qiáng)度等級為C30，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fc=14.3N/mm2。抗風(fēng)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(jié)點用大寫字母A，B，C…連續(xù)編號，下弦節(jié)點以及再分式腹桿節(jié)點用小寫字母a，b，c…連續(xù)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(yīng)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(jié)點受荷，腹桿采用人字式，下弦節(jié)點的水平間距取1.5m，起拱后屋架桿件幾何尺寸和節(jié)點編號如圖2所示屋架。

3. 支撐布置：上弦橫向水平支撐應(yīng)設(shè)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(shè)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(shè)置。對于本屋架結(jié)構(gòu)，在跨度中央設(shè)置一道中間垂直支撐，在屋架兩端各設(shè)置一道垂直支撐。

4. 荷載與內(nèi)力計算：永久荷載總和：3.15kN/m2?；詈奢d：屋面活荷載0.7kN/m2?；詈奢d計算信息：考慮活荷載不利布置風(fēng)荷載計算信息：不計算風(fēng)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(shè)計值為q = 1.2×3.15+1.4×0.7=5.33kN/m2。屋架上弦節(jié)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(shè)計：上弦桿面內(nèi)計算長度系數(shù)xμ=1.0。根據(jù)上弦橫向水平支撐的布置方案，面外計算長度系數(shù)yμ=4.0。yμ=4×xμ，根據(jù)等穩(wěn)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(nèi)計算長度系數(shù)xμ=1.0，由圖5可知，面外計算長度0Yl=6m。支座腹桿（Aa、aB）面內(nèi)和面外計算長度系數(shù)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(nèi)計算長度系數(shù)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(nèi)計算長度系數(shù)為0.9。其它腹桿面內(nèi)計算長度系數(shù)xμ=0.8，面外計算長度系數(shù)yμ=1.0，根據(jù)等穩(wěn)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(nèi)力設(shè)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(guān)于21米梯形鋼屋架課程設(shè)計的主要內(nèi)容。需要注意的是，這些數(shù)據(jù)和設(shè)計參數(shù)是基于特定的設(shè)計要求和假設(shè)得出的，實際設(shè)計過程中需要根據(jù)具體的工程情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

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