本報(bào)告主要介紹了鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，包括適用范圍、梯形屋架的設(shè)計(jì)原理與步驟。明確了適用范圍，適用于工業(yè)建筑中的鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了梯形屋架的設(shè)計(jì)原理，包括受力分析、計(jì)算方法和構(gòu)造要求。通過實(shí)例展示了梯形屋架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程，為后續(xù)的設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了參考。

以下是一份鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的示例：

一、設(shè)計(jì)資料

1. 建筑概況
   • 本設(shè)計(jì)考慮廠房屋架，屋架跨度為[具體跨度]m，屋架間距[間距]m，柱高[柱高]m。例如，參考[3]中的設(shè)計(jì)資料，廠房屋架跨度18m，屋架間距6m，柱高4.5m是一種可能的情況。
   • 屋面坡度為[坡度值]，如[3]中的屋面坡度1/3。
2. 荷載情況
   • 永久荷載：包括屋架自重、屋面材料重量等。屋架沿水平投影面積分布的自重，可按經(jīng)驗(yàn)公式$g_{k}=0.12 + 0.011l$gk?=0.12+0.011l$kN/M^2$kN/M2計(jì)算（其中$l$l為跨度，單位為$M$M），這一公式可參考[2]。
   • 可變荷載
     • 屋面活荷載與雪荷載：屋面活荷載和雪荷載不同時(shí)考慮，取較大值計(jì)算。如[2]中取屋面活荷載$0.7kN/M$0.7kN/M進(jìn)行計(jì)算，[3]中雪荷載為$0.20kN/M$0.20kN/M，則根據(jù)實(shí)際情況選擇較大值。
     • 風(fēng)荷載：基本風(fēng)壓為[具體風(fēng)壓值] $kN/m^{2}$kN/m2，如[1]中基本風(fēng)壓為$0.70kN/m^{2}$0.70kN/m2，[3]中基本風(fēng)壓為$0.35kN/m^{2}$0.35kN/m2。

二、屋架形式選擇

1. 三角形屋架
   • 特點(diǎn)
     • 三角形屋架適用于中小跨度的建筑。它的外形與屋面排水坡度相適應(yīng)，屋面材料可直接鋪設(shè)在屋架上弦上。
     • 從力學(xué)性能上看，三角形屋架在節(jié)點(diǎn)荷載作用下，桿件內(nèi)力主要為軸力，上弦桿受壓，下弦桿受拉。
   • 適用范圍
     • 當(dāng)屋面坡度較大時(shí)，如[1]中的屋面坡度$i = 1:3$i=1:3，三角形屋架是較為合適的選擇。
2. 梯形屋架
   • 特點(diǎn)
     • 梯形屋架的外形比較接近于彎矩圖，受力性能較好。它的端部高度相對(duì)較大，便于設(shè)置天溝等構(gòu)造。
     • 梯形屋架適用于較大跨度的建筑，例如在[2]中的$21m$21m跨的屋架設(shè)計(jì)采用了梯形屋架。
   • 適用范圍
     • 在無檁屋蓋方案中，梯形屋架能夠較好地發(fā)揮其結(jié)構(gòu)性能。

三、幾何尺寸計(jì)算

1. 三角形屋架
   • 若采用芬克式三角形屋架（參考[1]），根據(jù)屋面材料的排水需求及跨度參數(shù)確定幾何尺寸。
   • 已知單跨屋架結(jié)構(gòu)總長度為[總長度]m，跨度為[跨度]m，柱距為[柱距]m，例如[1]中的單跨屋架結(jié)構(gòu)總長度為36m，跨度為18m，柱距為6m。
   • 根據(jù)屋面坡度計(jì)算上弦桿和下弦桿的水平投影長度等幾何關(guān)系。
2. 梯形屋架
   • 以[2]中的設(shè)計(jì)為例，屋架計(jì)算跨度$l_{0}=21 - 2\times0.15 = 20.7m$l0?=21?2×0.15=20.7m，跨中端部高度根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，如本設(shè)計(jì)為無檁屋蓋方案，取屋架在$21m$21m軸線處的端部高度$h_{0}=1.99M$h0?=1.99M，屋架的中部高度$h = 3.04M$h=3.04M。

四、荷載計(jì)算

1. 節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算
   • 根據(jù)屋面材料重量、屋架自重等永久荷載以及屋面活荷載（或雪荷載）計(jì)算節(jié)點(diǎn)荷載。
   • 對(duì)于永久荷載，計(jì)算屋面材料單位面積重量乘以屋面覆蓋面積分配到節(jié)點(diǎn)上的荷載，再加上屋架自重分配到節(jié)點(diǎn)的荷載。
   • 可變荷載則按照相應(yīng)的荷載規(guī)范取值，如屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以屋面覆蓋面積分配到節(jié)點(diǎn)上的荷載。
2. 荷載組合
   • 按照荷載規(guī)范要求，考慮以下幾種荷載組合：
     • 全跨永久荷載+全跨可變荷載（不包括風(fēng)荷載），荷載分項(xiàng)系數(shù)取$\gamma_{G}=1.2$γG?=1.2，$\gamma_{Q}=1.4$γQ?=1.4（參考[1]）。
     • 其他可能的荷載組合，如考慮風(fēng)荷載的組合等，根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求和建筑所在地區(qū)的風(fēng)荷載情況確定。

五、內(nèi)力計(jì)算

1. 計(jì)算方法
   • 采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，如節(jié)點(diǎn)法或截面法計(jì)算屋架桿件內(nèi)力。
   • 在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)普及的今天，也可以利用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，以提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。
2. 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果
   • 列出在不同荷載組合下各桿件的內(nèi)力值，例如在全跨永久荷載+全跨可變荷載組合下，上弦桿、下弦桿、腹桿等桿件的內(nèi)力值（拉為正，壓為負(fù)）。

六、桿件設(shè)計(jì)

1. 上弦桿設(shè)計(jì)
   • 截面選擇
     • 根據(jù)上弦桿的內(nèi)力大小、計(jì)算長度等因素選擇合適的截面形式，如等截面角鋼。例如[2]中整個(gè)上弦桿采用等截面角鋼，按最大設(shè)計(jì)內(nèi)力的$FG$FG桿設(shè)計(jì)，$N=- 643.6kN$N=?643.6kN。
   • 強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算
     • 計(jì)算上弦桿的長細(xì)比$\lambda$λ，如$\lambda_{x}=l_{0x}/i_{x}$λx?=l0x?/ix?，$\lambda_{y}=l_{0y}/i_{y}$λy?=l0y?/iy?，其中$l_{0x}$l0x?、$l_{0y}$l0y?為計(jì)算長度，$i_{x}$ix?、$i_{y}$iy?為回轉(zhuǎn)半徑。
     • 根據(jù)長細(xì)比查穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$φ，然后驗(yàn)算強(qiáng)度$N/(\varphi A)\leq f$N/(φA)≤f（其中$A$