21米跨度的鋼屋架設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程任務(wù)，它涉及到結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料科學(xué)和建筑設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的知識。在設(shè)計(jì)過程中，需要對屋架進(jìn)行精確的結(jié)構(gòu)分析，以確保其能夠承受預(yù)期的荷載，包括風(fēng)載、雪載以及可能的人為負(fù)載。還需要考慮到施工過程中可能出現(xiàn)的各種問題，如焊接質(zhì)量、安裝精度等，并采取相應(yīng)的措施來確保屋架的穩(wěn)定性和安全性。21米跨度的鋼屋架設(shè)計(jì)是一個(gè)需要綜合考慮多種因素的復(fù)雜過程，需要專業(yè)的知識和經(jīng)驗(yàn)來完成。
21米跨度鋼屋架設(shè)計(jì)概述
21米跨度的鋼屋架設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工程任務(wù)，涉及多個(gè)方面的考量，包括結(jié)構(gòu)選型、荷載計(jì)算、材料選擇、支撐布置等。以下是根據(jù)搜索結(jié)果總結(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
1. 設(shè)計(jì)資料
- 項(xiàng)目背景：
- 地點(diǎn)：天津地區(qū)一單跨物資倉庫。
- 尺寸：長96米，跨度21米。
- 柱子：鋼筋混凝土柱，尺寸400×400毫米，柱距6米。
- 混凝土標(biāo)號：C30。
- 屋蓋體系：無檁屋蓋體系，梯形鋼屋架。
- 設(shè)計(jì)溫度：高于-20°C。
- 荷載：
- 屋面積灰荷載：0.45 kN/m2。
- 雪荷載：0.40 kN/m2。
- 風(fēng)荷載：0.5 kN/m2。
- 屋面材料荷載：
- 防水層（八層做法）：0.35 kN/m2。
- 找平層（20mm厚水泥砂漿）：0.4 kN/m2。
- 泡沫混凝土保溫層：0.35 kN/m2。
- 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板：1.4 kN/m2。
- 鋼屋架和支撐自重：0.12 + 0.011 × 21 = 0.351 kN/m2。
2. 屋架形式及尺寸
- 屋架類型：梯形鋼屋架。
- 屋面坡度：i = 1/10。
- 屋架端部高度：1700毫米。
- 屋架跨中高度：2750毫米。
- 上弦長度：L = 21000 mm。
- 節(jié)間長度：a = L/6 = 3500 mm。
- 節(jié)間水平段投影尺寸：a cos(θ) = 3485 mm。
- 屋架桿件幾何尺寸：根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算各桿件的長度和角度。
3. 材料選擇
- 鋼材：Q235-B。
- 焊條：E43型，手工焊。
- 螺栓：M20普通螺栓。
4. 屋蓋支撐布置
- 橫向水平支撐：在房屋兩端第一個(gè)柱間各設(shè)置一道上弦平面橫向支撐和下弦平面橫向支撐。
- 柔性水平系桿：在屋架的下弦節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)三道柔性水平系桿，上弦節(jié)點(diǎn)處的柔性水平系桿均設(shè)置。
- 剛性系桿：在第一柱間的上弦平面設(shè)置剛性系桿保證安裝時(shí)上弦桿的穩(wěn)定，第一柱間下弦平面也設(shè)置剛性系桿以傳遞山墻風(fēng)荷載。
5. 荷載計(jì)算與組合
- 永久荷載設(shè)計(jì)值：
- 防水層：0.35 kN/m2 × 1.2 = 0.42 kN/m2。
- 找平層：0.4 kN/m2 × 1.2 = 0.48 kN/m2。
- 泡沫混凝土保溫層：0.35 kN/m2 × 1.2 = 0.42 kN/m2。
- 預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板：1.4 kN/m2 × 1.2 = 1.68 kN/m2。
- 鋼屋架和支撐自重：0.351 kN/m2 × 1.2 = 0.4212 kN/m2。
- 總永久荷載：3.387 kN/m2。
- 可變荷載設(shè)計(jì)值：
- 雪荷載：0.40 kN/m2 × 1.4 = 0.56 kN/m2。
- 積灰荷載：0.45 kN/m2 × 1.4 = 0.63 kN/m2。
- 總可變荷載：1.19 kN/m2。
6. 設(shè)計(jì)步驟
- 確定設(shè)計(jì)荷載：根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和項(xiàng)目要求，確定各項(xiàng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。
- 選擇結(jié)構(gòu)類型：根據(jù)跨度和荷載情況，選擇合適的屋架形式，如梯形鋼屋架。
- 計(jì)算幾何尺寸：根據(jù)屋面坡度和跨度，計(jì)算屋架各桿件的幾何尺寸。
- 布置支撐系統(tǒng)：合理布置橫向水平支撐和柔性水平系桿，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。
- 進(jìn)行荷載組合：根據(jù)荷載組合原則，計(jì)算各工況下的最大荷載效應(yīng)。
- 選擇材料和連接方式：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇合適的鋼材和焊條，確定連接方式。
- 施工圖設(shè)計(jì)：繪制詳細(xì)的施工圖，包括各部件的尺寸、材料、連接方式等。
7. 注意事項(xiàng)
- 安全系數(shù)：設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮安全系數(shù)，確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。
- 施工可行性：設(shè)計(jì)應(yīng)考慮施工的可行性和經(jīng)濟(jì)性，確保施工過程順利進(jìn)行。
- 規(guī)范遵循：設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵循國家和地方的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。
通過以上步驟和要點(diǎn)，可以確保21米跨度鋼屋架的設(shè)計(jì)既科學(xué)合理，又安全可靠。
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