1、一、設計資料1、某車間的跨度27m，柱距為6m，廠房總長度為240m，屋面采用1.5m*6m的預應力鋼筋混凝土大型屋面板（屋面板不考慮作為支撐用），屋面的坡度為i=1/102、屋面永久荷載標準值為2.8kn/m（不含屋架自重），屋面可變荷載標準值為0.5kn/m，屋架采用梯形鋼屋架，其屋架支承于鋼筋混凝土柱頂3、屋架的計算跨度：lo=27-2*0.15=26.7m4、屋架的中間高度：h=3.340m5、在26.7m的兩端高度為：ho=2.005m6、在27m軸線處端部高度為：ho=1.990m7、混凝土強度等級為c25，鋼材采用q235-b級，焊條采用e43型，手工焊8、車間的柱網布置圖如下：

2、柱網布置圖備注：某車間所設計的屋蓋無吊車、無天窗、無振動設備，不必進行有關這些的計算。二、結構形式與布置屋架形式及尺寸如下圖所示屋架支撐布置圖請見a3圖紙。三、荷載計算永久荷載：預應力鋼筋混凝土大型屋面板：2.8*1.35=3.78屋架和支撐自重：（0.12+0.011*27）*1.35=0.56 總計：4.34 可變荷載：0.5*1.4=0.7 總計：0.7設計屋架時，應考慮以下3種荷載組合：（1）第一種荷載組合：全跨永久荷載及可變荷載：f=（4.34+0.7）*1.5*6=45.36kn（2）第二種荷載組合：全跨永久荷載+半跨可變荷載：全跨節點永久荷載：=4.34*1.5*6=39.06k

3、n半跨節點可變荷載：=0.7*1.5*6=6.3kn（3）第三種荷載組合：全跨屋架包括支撐+半跨屋面自重+半跨屋面活荷載：全跨節點屋面自重：=0.56*1.5*6=5.04kn半跨節點屋面板自重及活荷載：=（3.78+0.7）*1.5*6=40.32kn備注：上述三種荷載組合，其中（1）、（2）種組合為使用階段荷載情況，（3）為施工階段荷載情況。四、內力計算屋架在上述3種荷載組合作用下的計算簡圖如下圖三個圖所示。用電算先解得f=1的屋架各桿件的內力系數（f=1作用于全跨、左半跨、右半跨），然后求出各種荷載情況下的內力進行組合，計算結果詳細見表：屋架桿件內力組合表五、桿件設計（1）上弦桿整個上弦

4、采用等截面，按ij、jk截面最大內力進行設計：內力n=-871.728kn=-871728n上弦桿計算長度在屋架平面內：為節點間軸線的長度：=150.7cm在屋架平面外：根據支撐布置和內力變化變化情況，=150.7*3=452.1cm因為=3，故截面宜選用兩個不等肢角鋼短肢相并（如圖所示）腹桿最大內力，n=463.62kn，查表可知，節點板厚度選用10mm，支座節點板厚度選用12mm（詳見建筑鋼結構設計書第169頁）設=60，查表可知 =0.807所需面積 a=5024.2需要的回轉半徑：=2.51cm =7.54cm根據所需要的a，查角鋼表（附錄中附d-18），先用2l160*100*12，

5、a=60.11,=2.82cm, =7.82cm，現在對所選用的角鋼進行驗算：=53.44=150=57.81,只需求，查表可知=0.833根據公式：=174.1，可用不等邊角鋼肢角短肢相并，近似取=，只需算便可截面幾何特征：a=50.6347.65=2.85cm =7.70cm=157.89=350=173.38=350選用截面滿足要求（3）端斜桿ab桿件軸力：n=-463.625kn=-463625n計算長度：=257.0cm，因為=，所以采用不等肢角鋼長肢相并，使得和相近，故選用2l140*90*10截面幾何特征：a=44.52=4.47cm =3.73cm=57.63=150=68.8

6、8）由于=140.48*=0.48*=8.8所以=5.1*（1+）=78.49所以用來計算，=0.697=149.4215選用2l140*90*10作為端桿ab滿足要求（4）腹桿ef-fj此桿在g點處不斷開，采用通長桿件最大拉力：nef=132.975kn nfj=166.743kn最大壓力：nef=-73.302kn nfj=-69.371kn再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內的計算長度取節點的中心間距=224.5cm在桁架平面外的計算長度按下列式子計算：=l*(0.75+0.25)=449*(0.75+0.24)=444.51cm選用2l70*5(建筑鋼結構設計書d-17)，可知兩等邊角鋼

7、進行組合a=13.75 =2.16cm =3.31cm=103.94=150=134.29 ，應考慮的影響 且=14所以用來計算，查表得=0.381=139.9215拉應力：=121.3215所以所選用的2l70*5的角鋼符合截面要求（5）豎桿ec、hen=-67.903kn=-67903kn=0.8l=0.8*259=207.2cm=l=259cm由于內力比較小，所以按=150計算，所求的回轉半徑為=1.38cm =1.73cm查表可知，選用截面，應略大些，先用2l63*10截面幾何特征：a=23.31 =1.88cm =3.07cm=110.2=150=84.36，讓你以不必難處，查表可知

8、=0.521=55.9215所以選用的截面2l63*10符合要求其它桿件的截面選擇具體請詳見附表：六、節點設計（1）下弦節點“b”各桿件的內力圖由上表可以求出：這類節點的設計步驟是：先根據腹桿的內力計算腹桿與節點中連接焊縫的尺寸，即和，然后根據的大小按比例給出節點板的形狀和尺寸，最后驗算下弦桿與節點的連接焊縫。用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，設“bb”的肢背和肢尖焊縫=8mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=138.24 取16cm肢尖：=79.00mm 取10cm設“bd”桿肢背和肢尖焊縫分別為=8mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=114.23mm 取14cm肢

9、尖：=65.28mm 取8cm由于“cb”桿的內力很小，焊縫尺寸可按構造確定：即=5mm根據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間有間隙以及制作和裝配誤差，按比例給出節點詳圖，從而確定節點板的尺寸為：450mm*360mm下弦與節點板連接的焊縫長度為45cm，=6mm，焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內力差，即=607.60-257.46=350.14kn受力較大的肢背處焊縫應力為：=71.38160所以焊縫滿足條件（2）下弦節點“c”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，設“dc”的肢背和肢尖焊縫=5mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=129.9mm 取14cm肢尖：=46.4

10、mm 取6cm設“cd”桿肢背和肢尖焊縫分別為=5mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=98.35mm 取11cm肢尖：=35.1mm 取5cm設“ce”桿肢背和肢尖焊縫分別為=5mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=42.4mm 取6cm肢尖：=15.2mm 取3cm根據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間有間隙以及制作和裝配誤差，按比例給出節點詳圖，從而確定節點板的尺寸為：450mm*240mm下弦與節點板連接的焊縫長度為45cm，=6mm，焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內力差，即=830.18-607.6=222.58kn受力較大的肢背處焊縫應力為：=45.37160所以焊縫滿足條件（3）下

11、弦節點“e”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，設“ge”的肢背和肢尖焊縫=5mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=43.7mm 取6cm肢尖：=15.59mm 取3cm由于“eh”桿的內力很小，焊縫尺寸可按構造確定：即=5mm設“ef”桿肢背和肢尖焊縫分別為=5mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=83.1mm 取10cm肢尖：=29.68mm 取5cm根據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間有間隙以及制作和裝配誤差，按比例給出節點詳圖，從而確定節點板的尺寸為：360mm*260mm下弦與節點板連接的焊縫長度為36cm，=6mm，焊縫所受的力為左右兩下弦桿的內力差，即=8

12、30.18-808.68=21.5kn受力較大的肢背處焊縫應力為：=5.52160所以焊縫滿足條件（4）支座節點 “a”為了便于施焊，下弦桿角鋼水平肢的底面與支座底板的凈距離取160mm。在節點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節點板的高度相等，厚度為14mm 支座底板的計算支座反力：r=408240n支座底板的平面尺寸采用300mm*380mm，如僅考慮有加勁肋部分的底板承受支座反力，則承壓柱頂混凝土的抗壓強度為=6.36=12.5式中：混凝土強度設計值，對c25混凝土，=12.5。底板的厚度按屋架反力作用下的彎矩計算，節點板和加勁肋將底板分成4塊，每塊板為兩人相鄰邊支承而另兩相鄰自由的板，

13、每塊板的單位寬度的最大彎矩為m=式中：底板下的平均應力，=3.58 兩支承邊之間的對角線長度，=174.5mm 系數，由查表可知（詳見課本第48頁），為兩支承邊的相交點到對角線的垂直距離，由相似三角形的關系，每日出=81.95mm，=0.47所以查表可知：=0.0553所以 m=0.0553*3.58*=6028.36底板厚度t=12.97mm 取t=14mm 加勁肋與節點板的連接焊縫計算加勁肋與節點板的連接焊縫計算與牛腿焊縫相似，偏于安全地假定一個加勁肋的受力為屋架支座反力的1/4，即=102060n則焊縫內力為：v=102060nm=102060*60=6123600n.mm設焊縫=6mm

14、，焊縫計算長度=520-20-12=488mm焊縫應力為：=29.12*57.46=114.94mm（6）上弦節點“b”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，設“bb”的節點板焊縫尺寸與節點“b”相同，設“bb”的肢背和肢尖焊縫=8mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=138.24mm 取16cm肢尖：=79.0mm 取10cm“ab”桿的焊縫尺寸也是按照上述方法,則需煹縫長度為：肢背：=10mm=134.5mm 取16cm肢尖：=8mm=90.6mm 取11cm為了方便在上弦上擱置屋面板，節點板的上邊緣可縮進和弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節點板連接起來。槽焊縫作為兩

15、條角焊縫計算，焊縫強度設計值 應乘以0.8的折減系數。計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*10=5mm 取=10mm上弦和節點板間焊縫長度為440mm=114.30.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=18.8=160所以所選的截面符合要求（7）上弦節點“d”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，設“bd”的節點板焊縫尺寸與節點“b”相同，設“bd”的肢背和肢尖焊縫=8mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=114.23mm 取14cm肢尖：=65.27mm 取8cm設“dc”的節點板焊縫尺寸與節點“c”相

16、同.，設“dc”的肢背和肢尖焊縫=5mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=129.87mm 取14cm肢尖：=46.38mm 取6cm計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*10=5mm 取=10mm上弦和節點板間焊縫長度為360mm=81.680.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=14.36=160所以所選的截面符合要求（8）上弦節點“g”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，設“ge”的節點板焊縫尺寸與節點“d”相同，設“ge”的肢背和肢尖焊縫=5mm和6mm，則需煹縫長度為：肢背：=43.6mm 取6

17、cm肢尖：=15.59mm 取4cm設“gd”的肢背和肢尖焊縫=5mm，則需煹縫長度為：肢背：=75.2mm 取10cm肢尖：=32.24mm 取5cm計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*10=5mm 取=10mm上弦和節點板間焊縫長度為350mm=33.20.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=5.9=160所以所選的截面符合要求（9）上弦節點“c”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，由于“cb”桿的內力比較小，所以按照構造來布置，取=5mm，則需煹縫長度為：肢背：=28.4mm 取4cm肢尖：=12

18、.2mm 取4cm計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*10=5mm 取=10mm上弦和節點板間焊縫長度為200mm=14.610.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=7.69=160所以所選的截面符合要求（10）上弦節點“e”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160設“ec”桿的肢背和肢尖焊縫=10mm和8mm，則需煹縫長度為：肢背：=21.2mm 取5cm肢尖：=11.37mm 取4cm設“ed”桿的肢背和肢尖焊縫=6mm和5mm，則需煹縫長度為：肢背：=17.4mm 取4cm肢尖：=7.45mm 取4cm

19、計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*10=5mm 取=10mm上弦和節點板間焊縫長度為290mm=14.040.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=5.3=160所以所選的截面符合要求（11）上弦節點“f”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，由于“fd”桿的內力比較小，所以按照構造來布置，取=5mm，則需煹縫長度為：肢背：=28.4mm 取4cm肢尖：=12.2mm 取4cm計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*10=5mm 取=10mm

20、上弦和節點板間焊縫長度為185mm=14.50.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=14.2=160所以所選的截面符合要求（12）上弦節點“h”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160，設“he”的節點板焊縫尺寸與節點“e”相同，設“he”桿的肢背和肢尖焊縫=10mm和8mm，則需煹縫長度為：肢背：=21.2mm 取5cm肢尖：=11.37mm 取4cm設“hf”的肢背和肢尖焊縫=6mm和5mm，則需煹縫長度為：肢背：=15.91mm 取4cm肢尖：=8.18mm 取4cm計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*

21、10=5mm 取=10mm上弦和節點板間焊縫長度為260mm=12.10.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=9.4=160所以所選的截面符合要求（13）上弦節點“i”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160由于“if”桿的內力比較小，所以按照構造來布置，取=5mm則需煹縫長度為：肢背：=28.4mm 取4cm肢尖：=12.2mm 取4cm計算時可略去屋架上弦坡度的影響，而假定集中荷載p與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力為：=*節點板厚度=*10=5mm 取=10mm上弦和節點板間焊縫長度為155mm=17.90.8=128上弦肢尖角焊縫的剪應力為：=9.48=160所以所選的截面符合要求（14）上弦節點“d”用e43型焊條角焊縫的抗攔、抗壓和抗剪強度設計值=160由于“de”桿的內力比較小，所以按照構造來布置，取=5mm則需煹縫長度為：肢背：=20.85mm 取4cm肢尖：=8.9mm 取4cm設“df”的焊縫= 5mm，則需煹縫長度為：肢背：=28.37mm 取4cm肢尖：=12.15mm