某单跨单层厂房，跨度 L = 24m,长度54m柱距6m厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土 柱上，屋面采用1.5*6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用
Q235- BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置
如图2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【 】=150
屋架拉杆【
】=350。
第二章：结构形式与布置
2.1柱网布置
图2.1柱网布置图
2.2屋架形式及几何尺寸
由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度
i = 1/10。屋
架跨度1 = 24m，每端支座缩进 0.15m，计算跨度1。= l - 2*0.15m = 23.7m ;端部高度取Ho= 2m，中部高度H =3.2m ;起拱按f= lo/5OO，取50mm，起拱后的上弦坡度为 1/9.6。
配合大型屋面板尺寸（1.5*6m ）,采用钢屋架间距 和尺寸如施工图所示。
B= 6m,上弦节间尺寸
1.5m。选用屋架的杆件布置
F
日创 茹側 3000 I 迹0
图2.2屋架的杆件尺寸
2.3支撑布置
由于房屋较短，仅在房屋两端 5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设 纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设
3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座
6榀为
共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部
WJ1a，设6道系杆的连接板，端部第2榀为WJ1b,需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板； 端部榀（共两榀）为 WJ1c。
:4 » X \\ / X / \\ \\/ X / \\ X \\ / S 人 / \\ - 30 / \\
1图2.3上弦平面
2 _ 亠 J W 1 X X \\ / J J W W a W J W J W W a W b W t 3 辛 ° ・ 1
+ 9*G000 V X X --------- 4 2 W 1
1---1
X X 2---2 图2.3下弦平面与剖面
第三章：荷载计算及杆件内力计算
3.1屋架荷载计算
表3.1屋架荷载计算表 荷载大小 分类 荷载项目名称 （KN/m 2） 1 2 3 载 4 和 组合系数（KN/m 2） 组合值（KN/m 2） 太空轻质大型屋面板 防水层 屋架及支撑自重 悬挂管道 0.85 0.10 0.15 0.05 1.15 1.35 1.148 0.135 0.203 0.068 1.553 1.4 恒 活载 总何载 屋面活何载 0.5 0.70 2.25 3.2屋架杆件内力系数
屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷
载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力
系数kL、kR、k ( = kL+ kR)按图3.1所示，并已抄入表 3.2中。
屋架内力系数图
3.3杆件内力组合
<0组合一 ------ 全部恒、活荷载
2
全部恒、活荷载： q=2.25KN/m , F=2.25*1.5*6=20.25KN,
杆件组合内力 N i=20.25k ( KN)
②组合二 ----- 全跨恒荷载、半跨活荷载(相应于全垮恒、活荷载减去半跨活荷载)活荷载：
q=0.7KN/m 2, F=0.7*1.5*6=6.3KN, 杆件组合内力 N2= Ni-6.3k L,R ( KN
②组合三 ----- 全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载：
屋架和支撑重： q=0.15*1.35 = 0.20KN/m 2, F=0.2*1.5*6=1.8KN,
活荷载：q=1.0*1.35+0.7 = 2.05KN/m 2 , F=2.05*1.5*6=18.45KN, 杆件组合内力 N3= 1.8k+18.45 kL,R ( KN ) 杆件内力组合见表 3.2,其中第二、三组合对个别 kL、kR正负号的杆件计算，因为这种情况下第二、三组合的弦杆左右节间内力差
△ N (设计弦杆焊缝用)将大于第一组合的
△ N。
表3.2屋架杆件内力组合表
组合一 组合二 组合三 内力设 杆件 内力系数 全垮屋架和支撑重 全恒活 全恒+半活 计值 半跨屋面板重和活何载 图3.1
Ni=20.2 K 6.3kL(k RN2 (1)-( 1.8k (3) 18.45 kL(kR) N3 N (3)+( kL、kR 5k ) (1) (2) 2) (4) 4) 0 AB 0 0 0 -6.253 BD 上 -8.729 -2.476 -176.762 -176.762 -9.036 弦 杆 DF -13.522 -4.486 -273.821 -273.821 -9.152 -57.658 -308.347 -38.273 -250.68 -27.409 -27.074 -168.854 -112.084 -196.26 -308.347 -139.49 FH -15.227 -6.075 -7.362 -46.381 -298.161 -46.381 -251.78 -26.503 -251.78 -135.829 -135.829 -162.33 -298.161 -162.33 HK -14.724 -7.362 3.489 ac 4.739 1.250 95.965 95.965 7.999 下 弦 ce 11.524 3.525 233.361 233.361 9.324 58.741 296.075 33.371 237.33 26.318 260.70 172.028 97.730 198.346 296.075 124.047 杆 eg 14.621 5.297 8.416 53.021 306.423 42.311 253.40 27.238 264.11 155.275 123.91 182.513 306.423 151.148 gk 15.132 6.716 -6.532 aB -8.872 -2.340 -179.658 -179.658 4.667 Be 6.779 2.112 137.275 137.275 -3.395 斜 杆 cD -5.424 -2.029 -109.836 -109.836 1.892 De 3.683 1.791 74.581 74.581 -0.697 eF -2.486 -1.789 -50.342 -50.342 Fg 1.101 -0.456 22.295 -2.873 25.168 1.982 -8.413 -6.431 -6.431 1.557 9.809 9.828 0.7695 -9.589 12.486 28.727 28.782 0.068 -28.081 30.708 280.850 -28.013 30.708 28.850 -28.013 1.560 -9.059 10.358 gH 0.038 -1.522 -2.474 -15.586 -22.194 8.681 -6.608 -1.973 -30.875 -45.645 25.424 -47.618 23.451 -47.618 23.451 Hk -1.096 1.378 -0.5 Aa -0.5 0 -10.125 -10.125 竖 杆 -1.0 CcGgEe -1.0 0 -20.25 -20.25 0.983 Kk 1.966 0.983 39.812 39.812 6.025 支座反力R 8 162.00 1.975 162.00 第四章：屋架杆件截面选型
由表3.2知，腹杆最大内力 N = -179.658KN，查得采用节点板厚 t = 8mm，但支座节点板加厚为
12mm。
4.1杆件截面选型
上弦杆AK为受压杆，先假设 max 90 , b类截面 =0.714 , f = 215N/mm2, A = N/ f = 308347N/0.714*215N/ mm2= 2008.644mm2,
ix l0x/ max = 1508/90=16.75mm , iy l°y/ max =3016/90=33.51mm
查课本上册附表四， 选用L100*80*6，短肢相并双角钢。各杆件选型均按此法， 选型见表4.3。
计算数据如表4.1 > 4.2 ,
表4.1受拉杆件截面选型及强度验算表
杆 杆 内力 类 号 应力v 215 所需截面积 l 0x l 0y ix iy 截面选型 截面积 ix iy x x max * A 满足要求 a B -179.658 -109.836 -50.342 -47.618 -10.125 -20.250 -1694.887 2539 2539 23.082 23.082 -1036.189 2298 2873 20.891 26.118 -474.925 -449.226 -95.519 -191.038 2506 3132 22.782 28.473 2179 3399 19.809 30.900 2015 2015 18.318 18.318 1840 2300 16.727 20.909 L75*6 L63*5 L63*5 L63*5 L56*5 L56*5 1760 1228 1228 1228 1082 1082 23.1 34.6 109.913 73.382 109.913 19.4 28.9 118.454 99.412 118.454 19.4 28.9 129.175 108.374 129.175 19.4 28.9 112.32117.612 117.612 C 0.493 867.680 0.447 548.916 0.392 481.376 0.453 556.284 0.453 490.146 -207.056 -200.096 -104.579 -85.600 -20.657 -36.625 c D 压 e F 杆 H k 等 A a 肢 C c 17.2 26.2 117.151 76.908 117.151 17.2 26.2 106.977 87.786 106.977 0.511 552.902 E e -20.250 -20.250 -191.038 -191.038 2080 2600 18.909 23.636 2320 2900 21.091 26.364 L56*5 L56*5 1082 1082 17.2 26.2 120.930 99.237 120.930 17.2 26.2 134.884 110.687 134.884 0.432 467.424 0.365 394.930 -43.323 -51.275 G g 表4.2受压杆件截面选型及强度验算表
杆 杆类 号 B c 137.275 D e F g g H K k 74.581 30.708 28.850 39.812 638.488 346.888 142.828 134.186 185.172 L45*4 L45*4 L45*4 L45*4 L45*4 698 698 698 698 698 13.8 13.8 13.8 13.8 13.8 21.6 21.6 21.6 21.6 21.6 152.029 121.389 166.522 133.009 181.594 145.000 197.029 157.361 208.696 133.333 应力v 215 内力 所需截面积 截面选型 截面积 ix iy x x 满足要求 196.669 106.850 43.994 41.332 57.037 拉 杆 等 肢
表4.3屋架杆件截面选型表
内力设 杆件 计值 几何 长度 计算长度 (mm) l0x 1508 回转半径 截面形式 A 及规格 mm ix L100*80*6 2120 24.0 应力 长细比 稳定系数 设计 值 (KN ) l(mm 弦 杆 l0y 3016 iy 46.1 x y x y AK ak aB -308.347 1508 62.83 65.42 0.780 186.47 306.423 3000 3000 11850 L90*56*5 1442 15.9 44.7 188.68 265.1 212.50 -179.658 2539 2539 2539 L90*56*7 1966 15.7 23.2 23.4 109.44 0.499 -207.05 斜 杆 Bc cD De 137.275 2622 2098 2622 L45*4 698 13.8 21.6 21.6 121.389 196.669 -109.836 2873 2298 2873 L63*5 1228 19.4 28.9 118.454 99.41 0.447 -200.09 74.581 2873 2298 2873 L45*4 698 13.8 21.6 166.522 133.009 106.850 eF -50.342 3132 2506 3132 L63*5 1228 19.4 28.9 129.175 108.374 0.392 -104.579 -6.431 Fg 3132 30.708 2506 3132 L45*4 698 13.8 21.6 181.594 145.00 43.994 28.850 gH -28.013 3399 2716 3399 L45*4 698 13.8 21.6 197.029 157.361 41.332 -47.618 Hk 23.451 3399 2719 3399 L63*5 1228 19.4 28.9 112.32 117.612 0.453 -85.6 Aa Cc 竖 -10.125 2015 2015 2015 L56*5 1082 17.2 26.2 117.151 76.91 0.453 -20.657 -20.25 2300 1840 2300 L56*5 1082 17.2 26.2 106.977 87.786 0.511 -36.625 Ee Gg Kk -20.25 2600 2080 2600 L56*5 1082 17.2 26.2 120.930 99.237 0.432 -43.323 杆 -20.25 2900 2320 2900 L56*5 1082 17.2 26.2 134.884 110.687 0.365 -51.275 39.812 3200 2880 L45*4 698 13.8 21.6 208.696 133.33 57.037 注：CD节点板t= 8mm,（腹杆最大内力 Nmax = -179.658KN）;
②f = 215N/rn）m压杆【 】=150,拉杆【
第五章：屋架杆件焊缝计算
】=350;
5.1腹杆焊缝计算
表5.1腹杆焊缝计算表
内力设 需要焊缝（ mm2) hf1 lw1 = N/320 (N/344.6) 采用焊缝（mm） l双角钢焊缝计算公式 (ffw=160N/mm 2) 杆件 计值 hf2|w2 hf2|w2 = 计算时 N/746.7 (N/640) w按表值 N（KN） —10mm hf1-lw1 6 — hf2-l w2 aB -179.658 561.431 240.603 105 5— 50 斜 杆 Bc cD 137.275 428.984 183.842 147.095 6 — 80 5— 80 -109.336 343.238 5 — 80 5— 80 苴 V 112 丿、 5 — 80 5— 80 他 竖杆 v 112 5 — 80 5— 80 5.2下弦杆焊缝计算
表5.2下弦杆焊缝计算表 采用焊缝》（mm） 2需要焊缝（mm） 计算时lw按表值- 节 占 八、、 △ N组合和说明 — 表示hflwv 500mm2,用角焊 缝》5 — 100或6 Ni (KN) N2 (KN) △ N hf1 lw1 = (KN) N/298.7 N/896 hf2|w2 = 10mm hf1-lw1 hf2-lw2 —95 第一组合 第一组合 第一组合 第三组合 每侧焊缝按 a c e g 0 95.965 233.361 124.047 95.965 95.965 321.276 107.104 153.344 69.993 30.247 5 — 110 5 — 110 5 — 110 5 — 110 5 — 110 5 — 110 5 — 110 5 — 110 233.361 137.396 459.980 296.075 62.714 151.148 27.101 209.956 90.73 k 306.423 306.423 45.96 153.867 51.295 5 — 95 5 — 95 0.15Nmax （＞第三 组合△ N） 5.3上弦杆角钢尖焊缝计算
表5.3上弦杆角钢尖焊缝计算表 需要焊缝 △ N组合和说明 △ N 节 占 八、、 （mm2） 采用焊缝 采用焊 hf2 ( mm) ,1 24(f)2 lN1 (KN) N2 (KN) “一”表示 hflw v 缝 hf2 500mm2, （mm） 用角焊缝》5— 100或6 — 95 (KN ) l lw=l-10 N =224lw ' / w -176.76 176.7 24 235 5 B 0 5.65 6 第一组合 2 62 97.05 D
-176.76 -273.82 23 225 3.34 5 第一组合 2 1 9 34.52 5 -273.82 -308.34 22 210 1.33 5 第一组合 F 1 7 6 33.93 1 0 -196.26 -162.33 20 195 1.49 5 第三组合 5 H 3 2 -298.16 298.16 1 44.72 每侧焊缝按0.15Nmax (>第三组合 △ N) K 1 4 注：O 上弦杆 L100*80*6 , b=80mm, zo=21.2mm, e=b-z o=6O.3mm,取用 65mm ;
囤 焊缝长度I按画节点图时为满足腹杆焊缝长度所确定得节点板实际宽度 求得的hf2较为合理)。
(中节点K的I略经放大使
第六章：屋架节点设计
6.1下弦拼接节点k
下弦杆为L90*56*5，拼接角钢用相同规格。角钢
t= 5mm，拼接角钢焊缝位于角钢尖，用
hf= 5mm,焊
缝为：lw=[N]/4*0.7h f* ffw=491060 N/4*0.7*5mm*160N/mm 2=219.22mm,取 220mm ,采用 拼接角 钢半长 L=2(l
w+2hf)+b=2*(220+2*5)+20=480mm, 扣除半缝宽
5mm和正反面焊口各 10mm后，焊缝计算长度为纵向 470mm> 220mm
满足要求。
拼接角钢水平肢宽 90mm，故采用斜切，安装螺栓位置考虑以后连横向水平支撑时可以应用， 边的边距经检查足够。
拼接角钢竖肢原宽 56mm，为焊缝需切肢： 端部直切。因高度已较小，竖肢上不再用安装螺栓。
其与斜切
△ = t+h i+5=5+5+5=15mm,切后余高h — △= 56-15 = 41mm,
6.2上弦拼接节点K
上弦杆起拱后坡度 1/9.6，端部取直切，截面为 L100*80*6，拼接角钢用相同规格，热弯成型，角钢 =5mm ,拼接角钢焊缝位于角钢尖，用hf = 5mm ,焊缝为：lw=[N]/4*0.7h f* ffw=308347 N/4*0.7*5mm*160N/mm
2
t
=137.655mm,取 300mm,焊缝计算长度为 300mm>2*137.655 = 275.31mm,满足要求。
拼接角钢竖肢原宽 80mm，为焊缝需切肢：
△ = t+hf+5=6+5+5=16mm,实用20mm，切后余高h — △=
80-15 =65m,端部直切。
6.3下弦一般节点c
Bc 杆： hfi=6mm, hf2=6mm
焊缝长度：肢背：lwi=0.7N/2heffw=0.7*137.275*10 3/(2*0.7*6*160)=71.50mm,取 80mm ;
肢尖：lw2=0.3N/2heffw=0.3*137.275*10 3/(2*0.7*6*160)=30.64mm,取 80mm ;
cD 杆:
hf1=5mm, h f2=5mm
焊缝长度：肢背：lw1=0.7N/2heffw=0.7*109.836*10 3/(2*0.7*5*160)=68.64mm,取 80mm ;
肢尖：lw2=0.3N/2heffw=0.3*109.836*10 3/(2*0.7*5*160)=29.42mm,取 80mm ;
Cc杆为竖杆，N=-20.25KN很小，焊缝长度也按构造取
(其余下弦节点按此方法计算腹杆焊缝见表 由上求得长度确定节点板尺寸
80mm。
5.2下弦杆焊缝计算表。)
32.0cm, hf=5mm, △ N = 233.361
240mm*320mm,下弦节点连接焊缝长度为
—95.965 = 133.396KN,受力较大的肢背处的剪应力为
2 2
f 0.75*137396/【2*0.7*5*
(320-10))】= 47.49N/mm BC杆与节点板的焊缝尺寸和节点\"c”相同： aB 杆: hf1=6mm, h f2=5mm 焊缝长度：肢背：lw1=0.7N/2heffw=0.7*179.658*10 3/(2*0.7*6*160)=93.57mm,取 105mm ; 肢尖：lw2=0.3N/2heffw=0.3*179.658*10 3/(2*0.7*5*160)=40.10mm,取 50mm ; 为了便于在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背 接起来(详见施工图)，塞焊缝做两条焊缝计算，焊缝设计强度值应乘以 架上弦坡度的影响，而假定集中荷载 P与上弦垂直。 5.3上弦杆角钢尖焊缝计算表。) 8mm,用塞焊缝把上弦角钢和节点板连 0.8的折减系数。计算时可略取屋 (其余上弦节点按此方法计算腹杆焊缝见表 验算强度如下： 肢背塞焊缝 245mm。 f1 hf1=1/2*节点板厚=00.5*8 = 4mm,按构造取5mm，上弦与节点板间(满焊焊缝长度为 JK1(N1 N2)]2 (P/2*1.22)2/(2*0.7 山们扁)= 10] .[0.75*176762]2 (50400/ 2*1.22)2 /[2*0.7*5*(245 2 2 ________________________________________________________________ =82.73N/mm < 0.8* ffw = 128 N/mm , 焊缝强度满足要求。 肢尖焊缝 fl 2 hfi=6mm,上弦与节点板间(满焊)焊缝长度为 245mm。 = jKN2)]—(P/2*1.22)2 /(2*0.7 hf2lw2) 10] ... [0.25*176762]2 (50400/ 2*1.22)2 /[2*0.7*6*(245 =27.27N/mm2v ffw= 160 N/mm 2, 焊缝强度满足要求。 6.5支座节点a 屋架支座中线缩进轴线(柱外边线) 150mm,柱宽400mm,支座底板三面与柱边留距离 10 mm,内侧 支座中心处 面按对称，故底板尺寸为2a*2b,a=140 mm,b=190 mm,锚栓采用2M24，位置和锚栓孔尺寸如图。 设加劲肋90*10，加劲肋外侧离锚栓垫板边 c=14 mm. 6.5.1底板计算 为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度为 160mm，在节点中心线上设置加劲肋， 10mm。计算时底板尺寸偏安全仅按节点板加劲肋范围，加劲肋 2a=2*140 mm,2b1=2*95mm。支座反力 以外部分底板刚度较差，认为受反力较小而忽略，故底板尺寸按 R=162.0KN, 2 2 底板压应力为：p= R/ (2a*2b1) =162.0*10 3/(280*190)=304 N/ mm v fce=10 N/ mm ; 上式中fce为柱混凝土强度等级为 C20时的轴心抗压强度设计值。 a*b 1=140*95 mm,两相邻边支承区格，确定底板厚度如下： 节点板和加劲肋将底板分隔为四个 a1= - a2 b2 ,1402 952 169.2mm2, 0.465 d ab/印 140*95 /169.2 78.61mm2 0.0544 ； b,a1 78.61/169.2 查设计指导书表4弯矩系数 两相邻支撑板单位板宽最大弯矩： M paj 0.0544*3.04*169.2 2 4.734*10 3N , 丽 6*4.734*10 3N ■, f 1 底板厚：t 215N/mm2 11.5mm，选底板厚度15mm(安全考虑)。 6.5.2节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 刀 lw=2a+2(b- -2c-)60mm= 2*140+2(190-10-2*15)-60=280+300-60=580-60=520 mm, hf R/( f *0.7 l w f 7) =162.0*10 3/(1.22*0.7*520*160)=2.28 mm, 按构造 hf 1.5 t 1.5,15 5.81mm，因此 hf= 6mm。 6.5.3加劲肋及其焊缝计算 加劲肋与连接板间的焊缝可近似的按照传递支座反力四分之一计算，并考虑焊缝偏心受力。节点板高 度373mm,加劲肋90*10*373 mm,切角后净高h° = 373- 15= 358mm （通常情况这个高度都较大， 强度和竖焊缝都可不必计算）。每块加劲肋的两条焊缝承受的内力为： 90- 15= 75mm 的中点: 故加劲肋 V=R/4,合力作用于切角15mm后净宽 V= R/4=162.0/4=40.5KN; 加劲肋与连接板的连接竖缝： e= 15+75/2 = 52.5mm; M=Ve = 40.5*52.5KN*mm lw h0 10 358 10 348mm 60hf 60*6 360mm, 便于施工取350mm。焊缝应力： J(V/2*0.7hflw)2 (6M/2*0.7 山1：)2 「(40.5*103/2*0.7*6*350) 2 (6*2126.25*10 3 /2*0.7*1.22*6*350 2)2 101.64N/mm2 ffw 160N/mm2,满足要求。 第七章：角钢杆件填板间距与形心距计算 杆件双角钢间联系填板的最大间距的计算列与表中，杆件角钢背至轴线的距离按角钢表查得的形心距 调整到5mm的倍数，也列与表中。 表7.1杆件填板及形心距计算表 杆件 截面型式及规格 面型式及丿规格 L100*80*6 弦杆 L90*56*5 L90*56*7 L45*4 腹杆 L63*5 L56*5 单角钢 i 1( mm 填板最大间距(mm 形心距Z0( mm 拉杆80 i 1 压杆40 i 1 1268 31.7 29.0 19.7 12.5 2320 1144 28.6 13.8 19.4 17.2 1104 30.0 12.6 17.4 1552 1376 15.7 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容