在跨度為18米的鋼結(jié)構(gòu)屋架課程設(shè)計中，我們首先確定了結(jié)構(gòu)形式和材料選擇。根據(jù)工程需求，選擇了焊接H型鋼作為主要承重構(gòu)件，并選用Q345B鋼材以確保足夠的強度和耐久性。通過使用計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件，對屋架的尺寸、形狀和連接方式進行了精確計算和模擬，確保了設(shè)計的合理性和安全性。我們還考慮了施工過程中的便利性和經(jīng)濟性，采用了便于吊裝和運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)布局，以降低施工難度和成本。整個設(shè)計過程注重細節(jié)處理，確保了屋架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和美觀性。

以下是一個關(guān)于跨度18m的鋼結(jié)構(gòu)屋架課程設(shè)計的基本框架：

一、設(shè)計資料

1. 建筑概況
   • 跨度為18m，根據(jù)實際情況確定總長度（假設(shè)總長度為90m，柱距6m）。
   • 廠房內(nèi)若有吊車等設(shè)備需明確其參數(shù)，例如假設(shè)設(shè)有兩臺300/50kN中級工作制橋式吊車。
   • 地區(qū)計算溫度高于 - 20°C，無侵蝕性介質(zhì)，地震設(shè)防烈度為6度。
   • 屋架下弦標高為18m，兩端鉸支在鋼筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸為400x400mm，混凝土強度等級為C30。
2. 屋面情況
   • 屋面坡度$i = 1/10$i=1/10。
   • 屋面構(gòu)造層荷載標準值，如三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層、120mm厚珍珠巖（$r = 350kg/m^3$r=350kg/m3）的保溫層、20mm厚水泥砂漿找平層等。
   • 荷載取值：
     • 屋架及支撐自重：$g_{k}=+ \frac{32}{1000}L$gk?=+100032?L（$L$L為屋架跨度，以$m$m為單位，$g_{k}$gk?為屋架及支撐自重，以$kN/m$kN/m）。
     • 屋面活荷載與雪荷載不同時考慮，取兩者較大值（例如屋面活荷載標準值為$q_{k}$qk?，雪荷載標準值為$s_{k}$sk?）。
3. 材料選擇
   • 屋架采用的鋼材為Q235B，焊條為E43型。

二、屋架形式及幾何尺寸

1. 屋架形式
   • 采用梯形鋼屋架，這種屋架形式適用于較大跨度且屋面坡度較緩的情況，受力性能較好。
2. 幾何尺寸確定
   • 根據(jù)跨度$L = 18m$L=18m，屋架端部高度$H_{1}$H1?（可根據(jù)經(jīng)驗或相關(guān)規(guī)范初步確定），屋架中部高度$H = H_{1}+ \frac{iL}{2}$H=H1?+2iL?。

三、荷載計算

1. 永久荷載
   • 屋架及支撐自重根據(jù)公式計算。
   • 屋面各構(gòu)造層荷載根據(jù)其材料和厚度計算。
   • 永久荷載$G_{k}$Gk?為屋架及支撐自重與屋面各構(gòu)造層荷載之和。
2. 可變荷載
   • 屋面活荷載或雪荷載，取較大值$Q_{k}$Qk?。
   • 根據(jù)荷載組合要求，計算最不利荷載組合下的節(jié)點荷載$F$F，例如對于以永久荷載為主要荷載組合時，$F = 1.2G_{k}+1.4Q_{k}$F=1.2Gk?+1.4Qk?（假設(shè)按照此荷載組合公式）。

四、內(nèi)力計算

1. 桿件內(nèi)力系數(shù)確定
   • 根據(jù)屋架的形式、幾何尺寸及荷載情況確定內(nèi)力系數(shù)（可參考相關(guān)手冊或資料）。
2. 各桿件內(nèi)力計算
   • 根據(jù)節(jié)點荷載$F$F和內(nèi)力系數(shù)計算各桿件內(nèi)力值，例如某桿件內(nèi)力$N = F\times$N=F×內(nèi)力系數(shù)。

五、桿件截面選擇

1. 上弦桿
   • 根據(jù)上弦桿的內(nèi)力大小、計算長度（屋架平面內(nèi)和平面外）等因素選擇合適的截面。例如可以先根據(jù)內(nèi)力初步估算所需的截面面積，再從型鋼表中選擇合適的雙角鋼截面（如2L100x80x6，長肢水平），然后進行強度、穩(wěn)定等驗算。
   • 強度驗算：$\sigma=\frac{N}{A_{n}}\leq f$σ=An?N?≤f（$N$N為桿件內(nèi)力，$A_{n}$An?為凈截面面積，$f$f為鋼材的強度設(shè)計值）。
   • 穩(wěn)定驗算：根據(jù)桿件的長細比$\lambda$λ查穩(wěn)定系數(shù)$\varphi$φ，然后驗算$\frac{N}{\varphi A}\leq f$φAN?≤f（$A$A為毛截面面積）。
2. 下弦桿
   • 同樣根據(jù)內(nèi)力大小、計算長度選擇截面并進行強度、穩(wěn)定驗算，下弦桿可能采用與上弦桿相同或不同的截面形式。
3. 腹桿
   • 腹桿包括斜桿和豎桿，分別根據(jù)各自的內(nèi)力情況進行截面選擇和驗算。對于內(nèi)力較小的腹桿，可以選擇較小規(guī)格的角鋼截面。

六、節(jié)點設(shè)計

1. 節(jié)點板厚度確定
   • 根據(jù)腹桿最大內(nèi)力選用節(jié)點板厚度（如腹桿內(nèi)力較大時選用8mm厚的節(jié)點板）。
2. 節(jié)點連接計算
   • 對于上弦桿與節(jié)點板的連接、下弦桿與節(jié)點板的連接以及腹桿與節(jié)點板的連接，分別計算焊縫長度、焊縫高度等參數(shù)，確保連接的強度滿足要求。
   • 例如對于角焊縫連接，根據(jù)$\tau_{f}=\frac{N}{h_{e}l_{w}}\leq f_{f}^{w}$τf?=he?lw?N<