摘要：本設(shè)計(jì)計(jì)算書主要針對(duì)一幢24米跨度的鋼屋架進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。根據(jù)建筑功能和結(jié)構(gòu)要求，確定了屋架的荷載類型、分布和大小。運(yùn)用了多種工程力學(xué)原理，如彎曲理論、材料力學(xué)等，對(duì)屋架進(jìn)行了受力分析，并利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮了屋架的穩(wěn)定性、剛度和強(qiáng)度等因素，采用了合理的結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸。還對(duì)屋架的制作工藝、安裝方法以及防腐、防火措施進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。通過(guò)這些綜合分析和計(jì)算，確保了屋架的安全性和經(jīng)濟(jì)性，滿足了使用要求。

以下是一份關(guān)于24m跨度鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書的基本內(nèi)容：

一、設(shè)計(jì)資料

1. 結(jié)構(gòu)形式與屋面材料
   • 屋面采用梯形鋼屋架、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板是常見的選擇。如在多個(gè)搜索結(jié)果中提到的，這種組合在實(shí)際工程中廣泛應(yīng)用，如[1]、[3]等。
   • 鋼屋架材料通常為Q235鋼，焊條采用E43型，手工焊接。這是由于Q235鋼具有良好的力學(xué)性能和可焊性，E43型焊條能滿足其焊接要求，[1]、[3]等資料均采用了這樣的材料組合。
2. 建筑尺寸與布局
   • 跨度與長(zhǎng)度：廠房橫向跨度為24m，房屋長(zhǎng)度有多種情況，如240m、96m、72m等，柱距（屋架間距）多為6m，[1]、[2]、[3]、[4]、[5]中均有類似的跨度和柱距情況。
   • 高度：房屋檐口高為2.0m，屋架端部高度H0 = 2000mm等，[1]、[3]中有這樣的設(shè)計(jì)。
   • 屋面坡度：屋面坡度常見為1/12或1:10、1:16等，不同的屋面坡度會(huì)影響荷載計(jì)算和屋架的內(nèi)力分布，[1]、[5]等資料有不同屋面坡度的設(shè)計(jì)。

二、荷載計(jì)算

1. 永久荷載
   • 屋面板自重：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土屋面板（包括嵌縫）自重約為1.5kN/m2，如[3]中提到。
   • 屋架自重：可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，如(120 + 11×24)×0.384kN/m2，[3]給出了這樣的計(jì)算方式。
   • 防水層、找平層、保溫層等：防水層380N/m2 = 0.38kN/m2，2cm厚找平層400N/m = 0.40kN/m2，保溫層970N/m = 0.97kN/m2，支撐自重80N/m2 = 0.08kN/m2等，[3]詳細(xì)列出了這些荷載數(shù)值。
2. 可變荷載
   • 屋面活荷載：標(biāo)準(zhǔn)值一般為0.7kPa，[2]、[3]等有此規(guī)定。
   • 雪荷載：根據(jù)不同地區(qū)，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，如0.4kN/m2，當(dāng)屋面活荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，取兩者較大值計(jì)算，[5]中有相關(guān)說(shuō)明。
   • 積灰荷載：標(biāo)準(zhǔn)值為0.45kN/m2或0.75kN/m2等，[2]、[5]中有提及。

三、屋架布置及幾何尺寸

1. 計(jì)算跨度
   • 屋架計(jì)算跨度$l_0 = 24000 - 300=23700mm$，考慮到一些構(gòu)造上的因素進(jìn)行這樣的計(jì)算，[1]中有此計(jì)算方式。
2. 高度相關(guān)
   • 端部高度確定后，屋架跨中起拱按$l_0/500$考慮，如[2]中提到跨中起拱取60mm（當(dāng)$l_0 = 23.7m$時(shí)）。

四、內(nèi)力計(jì)算

1. 采用力學(xué)分析方法
   • 可以利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，如節(jié)點(diǎn)法、截面法等計(jì)算屋架在各種荷載組合下的內(nèi)力。對(duì)于24m跨度的鋼屋架，在不同荷載工況下，各桿件的內(nèi)力情況會(huì)有所不同。
   • 根據(jù)荷載計(jì)算結(jié)果，分別計(jì)算恒載、活載、風(fēng)載（當(dāng)風(fēng)載影響不可忽略時(shí)）等單獨(dú)作用下的內(nèi)力，然后按照荷載組合原則進(jìn)行組合計(jì)算。

五、桿件設(shè)計(jì)

1. 根據(jù)內(nèi)力進(jìn)行截面選擇
   • 依據(jù)計(jì)算得到的桿件內(nèi)力，根據(jù)鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，選擇合適的桿件截面。對(duì)于Q235鋼，要考慮其抗拉、抗壓、抗彎等強(qiáng)度要求。
   • 同時(shí)，要滿足桿件的長(zhǎng)細(xì)比要求，以保證桿件的穩(wěn)定性。對(duì)于受壓桿件，長(zhǎng)細(xì)比的限制更為嚴(yán)格。

六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1. 連接方式確定
   • 桿件之間的連接可以采用焊接或者螺栓連接。對(duì)于Q235鋼屋架，采用E43型焊條的焊接連接是常見方式，如在很多搜索結(jié)果中的設(shè)計(jì)實(shí)例。
   • 在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)，要保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和剛度滿足屋架整體受力要求，合理布置焊縫或螺栓的位置和數(shù)量。

七、支撐布置

1. 平面內(nèi)支撐
   • 上弦平面支撐、下弦平面支撐的布置要根據(jù)屋架的跨度、柱距以及屋面的形式等因素確定。其目的是增強(qiáng)屋架的平面內(nèi)穩(wěn)定性，傳遞水平荷載。
2. 垂直支撐
   • 垂直支撐的設(shè)置可以保證屋架的空間穩(wěn)定性，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置垂直支撐能夠有效地抵抗側(cè)向力，如在屋架的端部、跨中等位置設(shè)置，[5]中的屋架支撐布置圖有相關(guān)示意。

八、構(gòu)造要求

1. 鋼材的加工與制作
   • 鋼材的切割、焊接、鉆孔等加工過(guò)程要符合相關(guān)規(guī)范要求，確保加工精度，以保證屋架的整體質(zhì)量。
2. 防腐與防火處理
   • 鋼屋架需要進(jìn)行防腐處理，如涂刷防腐漆等；對(duì)于有防火要求的建筑，還需要進(jìn)行防火處理，根據(jù)防火等級(jí)要求采用相應(yīng)的防火涂料或防火構(gòu)造措施。

24m跨度鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)算書