1、一、設計資料1、某工廠車間，采用梯形鋼屋架無榭屋蓋方案，廠房跨度取27m,長度為 102m,柱距6m。采用L 5mX6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板，保溫層、找平 層及防水層自重標準值為1.3kN/m2o屋面活荷載標準值為0. 5kN/m2,雪荷載 標準值0.5kN/nR積灰荷載標準值為0.6kN/m2,軸線處屋架端高為1. 90m, 屋面坡度為i=l/12,屋架較接支承在鋼筋混凝土柱上，上柱截面400mm X 400mm,混凝土標號為C25。鋼材采用Q235B級，焊條采用E43型。2、屋架計算跨度：Lo=27m 2X0. 15m=26. 7m3、跨中及端部高度：端部高度：h' =190

2、0mm （端部軸線處），h=1915mm （端部計算處）。 屋架中間高度h=3025mmo二、結構形式與布置屋架形式及兒何尺寸如圖一所示：2、荷載組合設計桁架時，應考慮以下三種組合： 全跨永久荷載+全跨可變荷載（按永久荷載為主控制的組合）：全跨節點荷載設計值：F=（l. 35X3. 12+1. 4X0.7X0. 5+1. 4X0. 9X0. 6） XI.5X6=49. 122kN圖三桁架計算簡圖本設計采用程序計算結構在單位節點力作用下各桿件的力系數，見表一。桿件名稱力系數（F=l）第一種組 合FX第二種組合第三種組合計算桿件力（KN）全跨左半跨 右半跨 FIX+F2X FIX+F2X F3X+

3、F4X F3X +F4X AB000000000± BC, CD-10. 82-8. 15-2. 67-531.50-551.36-456. 42-227. 16-109. 78-551.36小 DE, EF-17. 85-12. 87-4. 98-876. 83-899. 63-762. 94-362. 43-193.42-899. 63FG, GH-21.55-14. 66-6. 89-1058. 58-1070. 90-936. 29-418. 75-252. 32-1070. 90HJ-22. 72-14. 23-8.49-1116. 05-1107. 80-1008.36-

4、415.23-292. 28-1116. 05IJ, JK-23.2-14. 72-8.48-1139. 63-1134. 49-1026.38-428. 05-294. 39-1139. 63弦ab5.994. 591.4294. 24306. 59251.32127.4359. 10306. 59be14. 7710. 893. 88725. 53748. 57627. 12305. 05154. 89748. 57cd19. 9914. 035.96981.951000. 85861.04397. 67224.811000. 85de22. 3414. 647.71097. 391100

5、. 50980. 27422. 16273.511100, 50ef21.8612.049. 821073.811037. 26998. 80364. 14316. 581073.81斜腹桿aB-11.23-8.6-2. 63-551.64-574. 70-471.27-238. 79-110.91-574.7Bb8. 996. 622. 37441.61455. 48381.85185.4994. 46455. 48bD-7.71-5. 37-2. 34-378. 73-385.31-332.81-152. 50-87. 59-385.31De5. 853.742. 11287. 36286

6、. 56258. 32108. 5473.63287. 36cF-4. 59-2. 52-2. 07-225. 47-217. 66-209. 86-76. 29-66. 65-225. 47Fd3. 11.211. 89152. 28138.48150. 2640. 9855.55152. 28dH-1.92-0. 07-1.85-94.31-74.00-104. 83-10. 83-48. 96-104.83He0. 67-1.021.6932.917. 7354. 68-18. 5939.4654. 68-18. 59eg1. 183.22-2.0457. 96100. 529. 397

7、4.71-37. 96100. 52-37. 96gK1.913.95-2.0493.82140. 8437. 0693.89- 34.41140. 84-34.41gl0. 670. 67032.9137.0125.4017.613.2637.01豎桿Aa-0.5-0.50-24. 56-27. 62-18. 95-13. 14-2. 43-27. 62Cb Ec-1-10-49. 12-55.23-37.91-26. 28-4. 86-55. 23Gd-1-10-49. 12-55.23-37.91-26. 28-4. 86-55. 23Jg-1-10-49. 12-55.23-37.91

8、-26. 28-4. 86-55. 23Ie-1.5-1.50-73. 68-82. 85-56. 86-39.42-7. 29-82. 85Kf00()000000四、桿件截面設計1、上弦桿：整個上弦桿采用相等截面，按最大設計力IJ、JK計算，根據表得：N二T139.63KN,屋架平面計算長度為節間軸線長度，即：本屋架 為無榭體系，認為大型屋面板只起剛性系桿作用，不起支撐作用，根據支撐布置 和力變化情況，取屋架平面外計算長度4為支撐點間的距離，即： 4.=3=4()65mm。根據屋架平面外上弦桿的計算長度，上弦截面宜選用兩個不 等肢角鋼，且短肢相并，如圖四所示：圖四上弦桿 1腹桿最大力N=-

9、574.7KN,查表可知，中間節點板厚度取12mm,支座節點板厚 度取14mm。設幾二60,根據規由雙邊角鋼組成的T行和十字形截面均屬于b 類，查Q235鋼軸心受力穩定系數表，0二0.807,ei壬而玨hxn 4 N 1139.63x10'，則需要截面積：A =6568.3-(pf 0.807 x2157rr« rf -jla-/-、/. lox 1 355(J 八八， . lov 4065/ _c需要回轉半徑 lx = = 2.2&7" , iy = = 6.78on260260根據A、i,查角鋼規格表，初選用2l_ 180X110X12,肢背間距a=12

10、mm, 該截面特性如下：A=67. 42cm2, / =3. 10cm , zv =8. 75cmo b. ft = 180/12 = 15 按所選角鋼進行驗算：2 = = 1212=43.71 < 2 = 150 «3.10” = 180/12 = 15 >0.56晨/4 = 0.56 x 4065 /180 =12.654=3.7工1 +52.7/9,T)= 3.7xlx(l + 4Q652x12；) 41252.7 xl804=57. 89< 2 = 150截面在x和y平面皆屬b類，由于只需求出外，查軸心受壓桿穩定系數表得多=0 819,則有:"二二

11、"3963。=206.45 V2l5N/mn/ (pvA 0.819x6740所需截面合適。2、下弦桿：整個下弦桿采用同一截面，按最大設計值計算，根據表得桿de力最大N=1100. 50KNo 計算長度乂有：乙二2700mm, 1 =26700/2=13350mmo。工crj需要截面面積A = - ="幽_ = 5118 .60mm 2=51.19c/h2 ,選用 f 21521-160X100X12,采用短肢相并，如圖五所示：圖五下弦桿該截面特性如下：A= 6011 mm2 >5118. 60 mm2 , /；=28. 2mm, <v=78. 2mmo 長細比

12、計算：=- = = 106.38 <21=350L 2.82l4=上=上2 = 170.72 <小 350L 7.82N 1100500=183.08MP” < 215MPaA 6011滿足要求。3、端斜桿aB：已知桿件軸力N=-574.70kN, & =/v=2390mm。因為可=照,，故采用不等肢 角鋼，長肢相并，使乙七iv,選用角鋼2 1_ 125X80X10 ,如圖六所示：圖六 端斜桿則其截面特性如下：A = 3942mn/，/ =39. 8mm, /v =33. 9mm1239012390對該截面驗算如下：2v=- = = 60.05, 2V= = = 70

13、.50” ir 39.8> iv 33.9乂因為：Z?2/r=80/10 = 8<0.48X2390/80 = 14.34所以：取加=+= 70.50xl + -竺絲) = 79.33<小150以產 I23902xl0j l因為：2k>4 ,只需求外，查軸心受壓桿穩定系數表得%0.692,于是有:<7 = = -"4"""). = 210.68N/mm2<y =215 N/mm28A 0.692 x 39427所需截面合適。4、腹桿 eg-gK：此桿在g節點處不斷開，采用通長桿件。最大拉力： N黑=140.84AV,

14、Ncr = 100.52kN；最大壓力：N?k = 34.4IkN , M., = 37.96AN ；再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面的計算長度取節間中心間距：7 =2027mmox在桁架平面外的計算長度:ln= I1(0,75 + 0.25白=4055 x(0.75 + 0.25x= 3960nun選用2 L.100X10,如圖七所示。圖七腹桿eg-gK查角鋼規格表得:A=3852mm? , / =30. 5mm, / =46. 0mmo 人y對此截面驗算如下：4 = £ = Z2ZZ = 66.46</l=150 , 2 = - = 86.09< a = 150ix

15、30.5ly i 46.0Ly又因為:= 100 /10 = 10 < 0.58/>v lb = 0.58 x 3960 /100 = 22.97所以取：2V. =AV1 + °*?叫=86.09x(1 + 0475x101=88 70 < 團=150"I l；)xt239602x102 )L J因為：人：4只需求%z，查表得。：0.630,于是有:壓應力:N 379600 一斤一 0.630x3852= 156MP v 215 Mp。,滿足要求。拉應力：a = = 140840 = 36.56MPa< 215MPa,滿足要求。 A 38525.豎桿

16、Ie：該桿件 N=-82. 85KN, lOx = 0.8/ =0. 8 X2801 =2241mm, /“、=/ = 280bwn由于桿件力較小，按九=4 =150選擇，需要的回轉半徑為：loy _ 28012150西一查型鋼表，選用2 L 63X8,如圖八所示:圖八中豎桿其截面特性為：A= 1902 mm2,/ = 19. 0mm>i> =31. 0mm對此截面驗算如下：k = * = 15.2<幻=150 , 2v=- = = 92.1<U = 150* L 19.4 L, i, 30.4 l名 稱桿件編號力(KN)計算長度(cm)截面規格截面面 積(cm2)容許

17、長 細比 2計算應 力 N/mm2上 弦IJ JK-1139. 63135.50406. 502L180X110X1267.42150. 00206. 45下弦de1100. 50270. 001335.002L160X 100X1260. 10350. 00183.08腹桿Aa-27. 62191.50191.502L63 X 819. 02150. 0094. 10aB-574.70239. 00239. 002L125X80X1039. 42150. 00210. 68Bb455. 48239. 00298.752L100X1038. 52350. 00118. 25Cb-55.2321

18、2. 70265. 882L63 X 819. 02150. 0059. 63因 為: b/t 二 63 /8= 7.8 75< 0.5 8/b 二 0.5 8 x 280 1/6 3=2 5.7 87 所 以：/0.475/一4 I-5 r r因 為A > Az，只需求外,查表得見二0.463,于是有:N _828500.463x1902= 94.1MP“<215MP"其余各桿件截面選擇過程不一一列出，計算結果見表二:架桿件截面選擇表表二1bD-385.31261.50326. 882L100X1038. 52150. 00153. 89建點設計De287. 36

19、261.50326.882L100X1038. 52350. 0074. 60Ec-55. 23235. 20294. 002L63 X 819. 02150. 0069.64cF-225. 47280. 90351. 132L100X1038. 52150. 0096. 43Fd152. 28280. 90351. 132L63 X 819. 02350. 0080. 06Gd-55.23257. 60322. 002L63 X 819. 02150. 0079. 99dH-104.83300. 80376. 002L63 X 819. 02150. 00196.14He54. 68-18.

20、 59300. 80376. 002L63 X 819. 02150. 00102.31Ie-82. 85280. 10350.132L63 X 819. 02150. 00137.41eg100. 52-37. 96202. 70253.382L100X1038. 52150. 0033.80gk140. 84-34.41202. 70253.382L100X1038. 52150. 0047. 36Kf0. 00302. 50302. 502L63 X 819. 02200. 000. 00gl37.01186. 60233.252L63 X 819. 02350. 0019. 46Jg-

21、55. 23140. 00175.002L63 X 819. 02150. 0039. 89用E43焊條時，角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強度設計值/； =160 N/mnro1、下弦節點“b”：設“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫兒=8mm和6mm，各桿件力由表1查得，則所需的焊縫長度為：'K、NA】0.7x455.48x 10的 _cs肢 方:Ar =- + 2h f =f 2 x 8 = 193.92， 210mm ：“2x0717 f J；f 2x0.7x8x160拈少 1 ”K,NO.3x455.48xlO3112cn7/_股大：/ = + 2力,=+ 2x6 = 113.67mm，耳乂4

22、 13Umm:“2x0.7%/；2x0,7x6x160設“Db”桿的肢背與肢尖焊縫分別為8mm和6mm，則所需的焊縫長度為：肢背：/ = - + 2hf =-"1。+2x8 = 166,5 mm，取幾=180mm：2處7 % J；/2x0.7x8x160uj-zk ”K、Nc, 0.3x385.3IxlO3 。/ 八°八1nv - i m放尖：I =+ 2hf =+ 2x6 = 98.0mm，取 H0mm；“2xO.7/?/2/；'2x0.7x6x160豎桿“Cb”，因其力很小，焊縫尺寸可按構造縫確定，取焊腳尺寸,=5mm。根據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有

23、的間隙及制作和裝配等誤差，按 比例繪出接點詳圖，從而確定節點板尺寸為390mmX500mmo下弦桿與節點板連接的焊縫長度為500mm, hf =6mm。焊縫所受的力在左右兩 下弦桿的力差AN=748. 57-306. 59=441. 98KN,受力較大的肢背處的焊縫應力 為：K.N0.7x441.98x1()3,，r, =!= = 99.57N/mm < 160mm2 x 0.7%4 2x0.7x5x(500 -2x6)焊縫強度滿足要求。節點板尺寸：根據以上求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙和制作裝配 等誤差，按比列作出構造詳圖，從而定出節點尺寸。如圖九所示圖九 節點板b尺寸12、

24、上弦節點“B”：斜桿Bb與節點板連接焊縫計算，與下弦節點b中Bb桿計算相同。斜桿aB與節點板連接焊縫計算。設“aB”桿肢背與與肢尖的焊縫分別為10mm 和8mm。又N=574.70KN,則所需焊縫長度為：的者.j ' KN0.65x574.70x10而 _股 N - Ziv =+ 2力,=+ 2x10 = 186.77 ， 耳乂 一2x0.7/5/；2x0.7x10x160200mm；時小. K、N 0.35x574.70xl03 個。sc 的肢尖.lw =+ 2hf =+ 2x8 = 128.25mm , 取 lw“2x0.7/2/；2x0.7x8x160140mm；為了便于在上弦上

25、擱置大型屋面板，上弦節點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mmo 用槽焊縫將上弦角鋼和節點板連接起來。槽焊縫可按兩條焊縫計算，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F與上弦垂直（節點荷載由槽焊縫承受，上弦兩相鄰節間的力差由角鋼肢尖焊 縫承受，這時槽焊縫必然是安全的，因此可不必驗算）。上弦桿尖焊縫受力為左右上弦桿的力差：二574.70-0=574.70KN。設需焊縫長度為530mm, hf=x2 = 6mm, h = 10mm Q則肢尖： f 2,扃（2 一 n,）+（ f l2xl.22>l J（2xL22j2x0.7xh fl w2x0.7x6

26、x（530-12）)=1282< 0.8/= 0.8x1602=85.98 V / mm加"2）*并式 J0.35x5747時+（嚏2x1.22） _ <2x1.2272 x 0.7 x/?/；.2x0.7x10x（530-20）= 28.31/, <0.8/f 故焊縫強度滿足要求。 節點板尺寸如圖十所示：圖十節點板B尺寸3、屋脊節點：弦桿一般用g上弦桿同號角鋼進行拼接，為使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并 便于施焊，需將拼接角鋼進行切肢、切棱。拼接角鋼的這部分削弱可以靠節點板 來補償。拼接一側的焊縫長度可按弦桿力計算。設肢尖、肢背焊縫為10mm,則所需焊縫計算長度為

27、：(一條焊縫)11396304x0.7x10x160+ 10 = 264.38/?拼接角鋼總長度取700>264. 37X2=528. 74o上弦肢尖與節點板的連接焊縫，應按上弦力的15%計算。設肢尖焊縫4 = 10mm, 節點板長度為600mm ,則節點一側弦桿焊縫的計算長度為 /M =(600 / 2-10 - 20) = 270mm ,則焊縫應力為：= 45.22M Pa0.15x11396302x0.7x10x2706x0.15x1139630x802x0.7xl0x270I 2= 80.40MPavl60MPa節點板K尺寸4、端部支座節點“a ”：如圖十二所示:圖十二支座節點a為便于施焊，下弦角鋼水平股的底面與支座藤板的距離一般不小于下弦伸出 肢的寬度，故可取為160mm。在節點中心線上設置加勁肋，加勁肋的高度與節 點板的高度相同，厚度同端部節點板為14mm。(1)支座底板計算：支座反力R491.2KN,混凝土強度C25, fc=n.5N