21米鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書（21米鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計）

?結(jié)構(gòu)形式?：單層單跨工業(yè)廠房，跨度21m，長度102m，柱距6m。采用梯形鋼屋架，1.5×6.0m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板，屋架鉸支于鋼筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土強度等級C30，屋面坡度1:10。
?鋼材及焊條?：Q235鋼，焊條E43型。
?荷載標(biāo)準(zhǔn)值?（水平投影面計）：
- ?永久荷載?：防水層0.4kN/m2，找平層0.4kN/m2，保溫層0.55kN/m2，隔氣層0.05kN/m2，預(yù)應(yīng)力屋面板1.45kN/m2，屋架自重按經(jīng)驗公式計算為0.351kN/m2。
- ?可變荷載?：屋面活荷載0.7kN/m2，雪荷載0.35kN/m2，積灰荷載1.0kN/m2（取活載與雪載較大值）。

?計算跨度?：取屋架支座中心間距，即21m。
?幾何尺寸?：
- 跨中高度H = 21m / 5 = 4.2m（按1/5跨度估算）。
- 上弦長度L = 21m / (2cos(arctan(1/10))) ≈ 21.1m。
- 分節(jié)間數(shù)量：4個節(jié)間，節(jié)間長度≈5.28m，水平投影長度≈5.21m。
?內(nèi)力計算?：
- 節(jié)點荷載設(shè)計值（按最不利組合）：
  - 永久荷載分項系數(shù)1.2，活荷載分項系數(shù)1.4，組合系數(shù)0.7。
  - 設(shè)計值Fd = 1.2×(0.4+0.4+0.55+0.05+1.45+0.351)×6 + 1.4×0.7×0.7×6 + 1.4×1.0×0.9×6 ≈ 60.1kN。
- 桿件內(nèi)力：通過圖解法或數(shù)乘法求解，典型桿件內(nèi)力示例：
  - 上弦桿AB：受壓，內(nèi)力值≈-7.47kN（單位荷載下）。
  - 下弦桿ac：受拉，內(nèi)力值≈+4.12kN。

?上弦桿?：受壓構(gòu)件，選用雙角鋼組合截面（如2L125×125×10），驗算穩(wěn)定性：
- 長細(xì)比λ ≤ [λ] = 150（查規(guī)范）。
- 穩(wěn)定應(yīng)力σ = N / (φA) ≤ f（f為鋼材抗壓強度設(shè)計值）。
?下弦桿?：受拉構(gòu)件，選用單角鋼截面（如L140×90×10），驗算強度：
- 應(yīng)力σ = N / A ≤ f。
?腹桿?：斜腹桿按壓桿設(shè)計，豎腹桿按拉桿設(shè)計。

?檁距?：取節(jié)間長度1/2≈2.64m。
?荷載計算?：
- 永久荷載：檁條自重0.1kN/m，屋面板0.3kN/m2×2.64m=0.79kN/m。
- 可變荷載：活載0.7kN/m2×2.64m=1.85kN/m。
- 組合荷載：1.2×(0.1+0.79) + 1.4×1.85 = 3.05kN/m。
?截面選擇?：冷彎薄壁C型鋼（如C220×75×20×2.5），驗算彎曲應(yīng)力σ = M / W ≤ f。