鋼屋架計算（可變荷載（活載）,內力計算方法近似法,近似法）

鋼屋架計算（可變荷載（活載）,內力計算方法近似法,近似法）結構電力行業施工

鋼屋架的計算通常涉及對可變荷載（活載）和內力進行近似處理。在實際應用中，我們使用一種稱為“近似法”的方法來進行這些計算。這種方法主要依賴于簡化的假設，使得計算過程更加簡便，但需要謹慎對待。，，在考慮活載時，我們通常會根據實際的載荷情況來選擇適當的公式或經驗公式來計算其影響。對于內力計算，近似法提供了一種快速而有效的方法來評估鋼屋架在不同情況下的受力狀態。通過將復雜的結構問題簡化為一系列基本方程，我們可以快速獲得關于結構性能的關鍵信息。，，盡管近似法在許多情況下可以提供足夠的精度，但它并不能替代精確的計算。在某些特殊情況下，可能需要更詳細的分析和更精確的模型來確保結構的完整性和安全性。在進行鋼屋架設計時，建議采用多種方法和工具來綜合考慮各種因素，以確保最終設計的準確性和可靠性。

一、荷載計算

永久荷載（恒載）
- 包括屋架自重、屋面覆蓋材料（如屋面板、保溫層、防水層等）的重量。屋架自重可根據經驗公式估算，例如對于普通鋼屋架，可按 $g = (0.12 + 0.011l)kN/m^2$ （其中 $l$ 為屋架跨度，單位為 $m$ ）。屋面覆蓋材料的重量根據所選材料的容重和厚度計算，如混凝土屋面板的容重約為 $25kN/m^3$ 。
可變荷載（活載）
- 屋面活荷載：根據建筑結構荷載規范取值，不上人屋面的活荷載標準值一般為 $0.5kN/m^2$ ，上人屋面活荷載標準值一般為 $2.0kN/m^2$ 。
- 雪荷載：根據當地的基本雪壓 $s_0$ ，雪荷載標準值 $s = \mu_r s_0$ ，其中 $\mu_r$ 為屋面積雪分布系數，與屋面形式有關。
- 風荷載：當風荷載對屋架有較大影響時需要考慮。風荷載標準值 $w = \beta_z\mu_s\mu_z w_0$ ，其中 $w_0$ 為基本風壓， $\mu_s$ 為風荷載體型系數， $\mu_z$ 為風壓高度變化系數， $\beta_z$ 為 $z$ 高度處的風振系數。

二、內力計算

節點荷載計算
- 首先將屋架上的均布荷載轉化為節點荷載。對于三角形屋架，節點荷載 $P = (g + q)a$ （其中 $g$ 為恒載， $q$ 為活載， $a$ 為節點間距）。
內力計算方法
- 解析法
  - 對于簡單的屋架形式（如三角形屋架、梯形屋架等），可以采用結構力學的方法，如力法、位移法進行精確計算。例如，對于一個簡支三角形屋架，在節點荷載作用下，可以利用節點法和截面法計算各桿件的內力。
- 近似法
  - 當屋架的結構和荷載具有一定的對稱性時，可以采用一些近似方法。如對于承受節點荷載的平行弦屋架，在豎向荷載作用下，上弦桿可近似按軸心受壓構件計算，其軸力 $N = - (M/h)$ （其中 $M$ 為屋架在計算截面處的彎矩， $h$ 為屋架的高度）；下弦桿按軸心受拉構件計算，其軸力 $N = M/h$ ；腹桿內力可根據節點平衡條件計算。

三、桿件截面選擇

強度要求
- 對于軸心受拉構件，強度計算公式為 $\sigma=\frac{N}{A_n}\leq f$ ，其中 $N$ 為桿件的軸力， $A_n$ 為桿件的凈截面面積， $f$ 為鋼材的抗拉強度設計值。
- 對于軸心受壓構件，根據不同的穩定情況計算。當 $\lambda\leq\lambda_p$ 時（ $\lambda$ 為長細比， $\lambda_p$ 為界限長細比）， $\sigma=\frac{N}{\varphi A}\leq f$