梯形屋架設(shè)計(jì)是一種常見的結(jié)構(gòu)工程問題，涉及到荷載組合方法的運(yùn)用。在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮多種荷載因素，包括風(fēng)荷載、雪荷載、地震作用以及活荷載等。為了確保結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，需要根據(jù)實(shí)際條件選擇合適的荷載組合方法。，，本例題展示了一個(gè)具體的梯形屋架設(shè)計(jì)過程，包括荷載計(jì)算、截面設(shè)計(jì)和內(nèi)力分析等步驟。在荷載組合方面，采用了簡(jiǎn)化的荷載組合方法，即考慮了基本組合（基本組合為恒載與活載的組合）和特殊組合（如風(fēng)荷載、雪荷載、地震作用等）。，，答案部分提供了梯形屋架設(shè)計(jì)的基本概念和步驟，以及如何根據(jù)不同荷載組合方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。也給出了一些常見問題的解答，如如何確定荷載組合系數(shù)、如何進(jìn)行截面設(shè)計(jì)和如何進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算等。，，通過本例題及答案的學(xué)習(xí)，可以幫助讀者更好地理解和掌握梯形屋架設(shè)計(jì)的方法和技巧，提高工程設(shè)計(jì)能力。

一、梯形屋架設(shè)計(jì)例題

（一）已知條件示例

• 例一：
  • 題號(hào)60的已知條件為梯形鋼屋架跨度為6m，屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400mm×400mm，混凝土標(biāo)號(hào)為C30，鋼材采用Q235B級(jí)，焊條采用E43型，要求設(shè)計(jì)鋼屋架并繪制施工圖。同時(shí)給出屋架計(jì)算跨度，跨中及端部高度（如本例題設(shè)計(jì)為無檁屋蓋方案，采用平坡梯形屋架，取屋架端部高度h = 2000mm，屋架的中間高度h = 3500mm）等信息。還提到了結(jié)構(gòu)型式與布置相關(guān)內(nèi)容，如無檁設(shè)計(jì)方案和有檁設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)，本方案采用有檁屋蓋，給出了屋架型式及幾何尺寸圖，根據(jù)廠房長(zhǎng)度、跨度及荷載情況設(shè)置支撐的情況等。對(duì)于荷載計(jì)算，提到屋面和荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，取較大的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算，還給出屋架和支撐自重設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的三種荷載組合等內(nèi)容。最后有內(nèi)力計(jì)算相關(guān)的屋架在荷載組合作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖等內(nèi)容。
• 例二：
  • 題號(hào)80，屋面坡度1:16，跨度30m，長(zhǎng)度96m，柱距6m，地點(diǎn)為哈爾濱，基本風(fēng)壓0.45kN/m，基本雪壓0.45kN/m，采用1.5m×6m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保護(hù)層，卷材屋面，屋面坡度i = 1/16，屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7kPa，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.45kN/m，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.6kN/m，混凝土采用C20，鋼筋采用Q235B級(jí)，焊條采用E43型。給出屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算相關(guān)內(nèi)容（跨度單位為米(m)），采用無檁體系屋蓋方案，緩坡梯形屋架，并給出了屋架在軸線處的高度取值等信息。

（二）設(shè)計(jì)過程要點(diǎn)

• 結(jié)構(gòu)形式與布置
  • 屋蓋結(jié)構(gòu)體系選擇：
    • 無檁設(shè)計(jì)方案：在鋼屋架上直接放置預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大型屋面板，其上鋪設(shè)保溫層和防水層。優(yōu)點(diǎn)是屋蓋的橫向剛度大，整體性好，適用于對(duì)結(jié)構(gòu)的橫向剛度要求高的廠房，但屋面板自重大，屋蓋結(jié)構(gòu)自重大，抗震性能較差。
    • 有檁設(shè)計(jì)方案：在鋼屋架上設(shè)置檁條，檁條上面再鋪設(shè)輕型屋面材料，如石棉瓦、壓型鋼板等。對(duì)于橫向剛度要求不高，特別是不需要做保溫層的中小型廠房較為適用。
  • 支撐布置：根據(jù)廠房的長(zhǎng)度、跨度及荷載情況設(shè)置橫向支撐、系桿和垂直支撐等。例如，在廠房長(zhǎng)度較長(zhǎng)（如72m>60m）、跨度一定及荷載確定的情況下，設(shè)置三道上、下弦橫向水平支撐；柱網(wǎng)采用封閉結(jié)合時(shí)，廠房?jī)啥说臋M向水平支撐設(shè)在第一柱間且規(guī)格與中間柱間支撐有所不同。在所有柱間的上弦平面設(shè)置剛性與柔性系桿保證安裝時(shí)上弦桿穩(wěn)定，各柱間下弦平面的跨中及端部設(shè)置柔性系桿傳遞山墻風(fēng)荷載；在設(shè)置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設(shè)一道垂直支撐等。
• 荷載計(jì)算
  • 屋面荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，計(jì)算時(shí)取較大值。屋架自重（包括支撐）計(jì)算可按經(jīng)驗(yàn)公式（如根據(jù)屋架跨度計(jì)算），同時(shí)設(shè)計(jì)屋架時(shí)應(yīng)考慮多種荷載組合，例如：
    • 全跨永久荷載+全跨可變荷載；
    • 全跨永久荷載+半跨可變荷載；
    • 全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載等。
• 內(nèi)力計(jì)算：需要計(jì)算屋架在不同荷載組合作用下的內(nèi)力，確定各桿件的內(nèi)力系數(shù)等內(nèi)容，從而為桿件截面設(shè)計(jì)等提供依據(jù)（如給出左半跨F = 1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)圖等內(nèi)容）。

二、梯形屋架設(shè)計(jì)答案（部分示例內(nèi)容）

由于沒有完整的詳細(xì)答案文檔，以下為根據(jù)上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)可能的答案方向：

• 桿件截面設(shè)計(jì)：根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，依據(jù)相關(guān)規(guī)范，選擇合適的鋼材（如Q235、Q345等），并確定各桿件（弦桿、腹桿等）的截面形式和尺寸，要滿足承載能力和穩(wěn)定性要求等。例如，弦桿截面根據(jù)承載能力和穩(wěn)定性要求確定，腹桿截面根據(jù)節(jié)點(diǎn)連接方式和承載能力要求確定，同時(shí)要考慮節(jié)點(diǎn)板截面形式和尺寸（根據(jù)桿件直徑、連接方式和承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)）等。
• 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：
  • 節(jié)點(diǎn)連接方式：可采用高強(qiáng)度螺栓或焊接方式連接節(jié)點(diǎn)，或者采用混合連接方式（結(jié)合焊接和螺栓連接的特點(diǎn)，適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，能夠提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和承載能力）。
  • 節(jié)點(diǎn)計(jì)算：根據(jù)節(jié)點(diǎn)類型、連接方式和承載力要求，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的承載力計(jì)算、剛度計(jì)算和位移計(jì)算等，以確保節(jié)點(diǎn)的安全性和穩(wěn)定性。例如，焊接節(jié)點(diǎn)具有較高的承載力和穩(wěn)定性，適用于承受較大載荷的屋架結(jié)構(gòu)；螺栓連接節(jié)點(diǎn)具有較好的可拆性和可靠性，適用于需要頻繁拆卸和維修的結(jié)構(gòu)等。
• 穩(wěn)定性分析：
  • 整體穩(wěn)定性：分析屋架在各種工況下（如在風(fēng)、地震等動(dòng)態(tài)作用下）的整體穩(wěn)定性，考慮屋架的抗震性能和抗風(fēng)能力，計(jì)算屋架在風(fēng)、地震等動(dòng)態(tài)作用下的響應(yīng)和振動(dòng)特性等。
  • 局部穩(wěn)定性：評(píng)估屋架在不同環(huán)境條件下（如溫度變化、腐蝕等）的局部穩(wěn)定性表現(xiàn)，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。
• 施工圖繪制：運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如CAD）按照設(shè)計(jì)結(jié)果繪制梯形屋架的施工圖，包括屋架的結(jié)構(gòu)形式、桿件布置、節(jié)點(diǎn)連接等詳細(xì)信息，要求圖紙清晰、準(zhǔn)確，符合工程制圖規(guī)范等（這是鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架課程設(shè)計(jì)中的技能目標(biāo)之一，學(xué)生要具備運(yùn)用CAD軟件繪制鋼結(jié)構(gòu)梯形屋架圖紙的能力）。

梯形屋架設(shè)計(jì)荷載組合方法

梯形屋架穩(wěn)定性分析技巧

梯形屋架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)案例

梯形屋架施工圖繪制步驟