21米钢屋架设计计算书是一份详细的文档，用于指导和规范21米高的钢屋架的设计、计算和施工。这份文件通常包括了以下内容：，，1. 设计依据：列出了设计所需的标准、规范和参考资料，以确保设计的合规性和可靠性。，，2. 结构分析：对21米高钢屋架进行了结构分析，包括荷载计算、内力分析和稳定性分析等，以确保结构的强度和稳定性满足要求。，，3. 材料选择：根据设计要求和性能要求，选择了适合的钢材类型和规格，确保材料的质量和性能符合设计要求。，，4. 截面设计：根据荷载计算结果，确定了钢屋架的截面尺寸、形状和布置，以满足承载能力和稳定性要求。，，5. 连接设计：考虑了钢屋架与支撑结构之间的连接方式，如焊接、螺栓连接等，以确保连接的稳定性和安全性。，，6. 施工图：提供了详细的施工图纸，包括构件的尺寸、位置、连接方式等，以指导施工人员进行施工。

以下是一份21米钢屋架设计计算书的大致内容：

一、设计资料

1. 建筑概况
   • 某工业厂房跨度为21m，厂房总长度72m，柱距6m。这一数据在多个搜索结果中均有提及，如[2]。
   • 屋面采用1.5m×6.0m的预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面桁架，板厚100mm，檩距不大于1.8m。
   • 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高18.0m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值fc = 14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。
2. 材料选择
   • 钢材：选用Q345 - B钢材。这种钢材具有较好的强度和韧性等性能，适合用于钢屋架结构[2]。
   • 焊条：采用E50系列型焊条，与Q345 - B钢材相匹配，以保证焊接质量[2]。

二、屋架几何尺寸及檩条布置

1. 屋架几何尺寸确定
   • 屋架计算跨度$l_0 = L - 2\times0.15 = 21 - 2\times0.15 = 20.7m$l0?=L?2×0.15=21?2×0.15=20.7m（其中$L = 21m$L=21m为屋架跨度，两端各减去0.15m的构造尺寸）。
   • 跨中高度$H_0 = h_0+il_0/2$H0?=h0?+il0?/2，对于屋面坡度$i = 1/10$i=1/10，根据具体的$h_0$h0?（初始高度相关值）可计算出跨中高度$H_0$H0?的值。为避免影响使用和外观，制造时应起拱$f = L/500 = 21/500 = 42mm$f=L/500=21/500=42mm。
   • 屋架上弦节点用大写字母$A$A，$B$B，$C\cdots$C?连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母$a$a，$b$b，$c$c连续编号。腹杆采用人字式，下弦节点的水平间距取1.5m，起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号可根据这些规则确定[2]。
2. 檩条布置
   • 檩条采用冷弯薄壁斜卷边C形钢$C220×75×20×2.5$C220×75×20×2.5，按照一定间距布置在屋架上，以支撑屋面结构。

三、荷载计算

1. 永久荷载（恒载）
   • 防水$0.35kN/㎡$0.35kN/㎡、平找$0.40kN/㎡$0.40kN/㎡、保温$0.50kN/㎡$0.50kN/㎡、预应力钢筋混凝土大型屋面板$1.5m×6.0m$1.5m×6.0m自重$1.4kN/㎡$1.4kN/㎡，屋架及支撑自重可根据经验公式计算，如$GK2 = 0.12 + 0.011l = 0.351kN/㎡$GK2=0.12+0.011l=0.351kN/㎡（其中$l$l为屋架跨度相关值）[1]。
2. 可变荷载（活载）
   • 根据建筑的使用功能和当地的荷载规范确定，例如可能包括屋面活荷载、雪荷载等（具体数值需依据当地规范取值）。

四、内力计算及内力组合

1. 内力计算
   • 根据结构力学的方法，如采用节点法、截面法等，计算在各种荷载作用下屋架各杆件的内力。对于不同的荷载组合情况，分别计算杆件的内力。
2. 内力组合
   • 按照承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，考虑各种荷载组合情况（如恒载 + 活载、恒载+风载等，根据实际情况确定组合形式），取最不利的内力组合值作为杆件设计的依据。

五、杆件截面设计

1. 根据内力确定杆件截面
   • 根据内力组合得到的各杆件最不利内力值，按照钢结构设计规范的相关公式计算所需的杆件截面尺寸。对于受拉杆件，主要考虑强度要求；对于受压杆件，除强度要求外，还需考虑稳定性要求。
2. 截面选择原则
   • 优先选择轧制型钢截面，如工字钢、槽钢、角钢等，以方便加工和施工。同时，要考虑截面的对称性、回转半径等因素对杆件稳定性的影响。

六、节点设计及验算

1. 节点类型
   • 一般上下弦节点、下弦跨中节点、下弦支座节点及屋脊节点等不同类型的节点需要分别进行设计。
2. 设计过程
   • 确定节点连接形式，如焊接、螺栓连接等。计算节点处的焊缝长度、螺栓数量和布置等，以保证节点能够可靠地传递杆件内力。同时，对节点进行强度验算，确保节点在各种荷载作用下不会发生破坏。

七、绘制钢屋架运送单元的施工图

1. 屋架简图
   • 按1∶100的比例绘制屋架简图，左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及起拱度。
2. 其他视图
   • 绘制屋架正面图、上弦平面图、下弦平面图、侧面图、节点详图等。在这些图中注明全部零件的编号、规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）、孔洞位置、孔洞及螺栓直径、焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。
3. 材料表
   • 列出钢屋架各杆件、节点板、螺栓、焊缝等所需的材料规格、型号、数量等信息。
4. 设计说明
   • 在施工图中附上设计说明，包括设计依据、材料要求、施工注意事项等内容。

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