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1、.1 设计资料梯形屋架，建筑跨度为 18m，端部高度为 1.99m，跨中高度为 2.89m，屋架坡度i=1/10,屋架间距为 6m，屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm400mm，混凝土采用C20。屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑（如图 1-1 所示）。屋 面 采 用 1.56m 预 应 力 钢 筋 混 凝 土 大 型 屋 面 板，120mm 厚 珍 珠 岩（r350kg/m3）的保温层，三毡四油铺绿豆沙防水层，20mm 厚水泥砂浆找平层，屋面雪荷载为0.30kN/m2，钢材采用 3 号钢。.2 荷载计算2.1 永久荷载预应力钢筋混凝土大型屋面板：1.21.4 1.68kN/m
2、2三毡四油防水层及及找平层（20mm）：1.20.76 0.912kN/m2120mm 厚泡沫混凝土保温层：1.20.42 0.504kN/m2屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度 l=18m）Pw1.2 1.1l 1.2 1.118 32kg/m21.20.32 0.384kN/m22.2 可变荷载屋面雪荷载：1.40.55 0.77kN/m22.3 荷载组合永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：F(1.68 0.912 0.504 0.384)0.771.56 38.25kN3 内力计算桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法（图 2-1）求得表 3-1。表 3-1杆 件上弦杆B
3、-C-D-E-F-G-下弦杆-O-O-O-轴线13571508150715081507150828503000300025302613286431243124单位荷载内力0-6.223-6.223-8.996-8.996-9.105+3.479+7.961+9.270-6.502+4.586+3.381+1.884-0.690F F 荷载内力（荷载内力（kNkN）0-238.030-238.030-344.097-344.097-348.266+133.072+304.508+354.578-248.702+175.415-129.323+72.063-26.393斜杆.-竖杆A-312419
4、90229025902890-0.463-0.500-1.000-1.000+0.812-17.710-19.125-38.250-38.250+31.0594 截面选择4.1 上弦杆截面选择上弦杆采用相同截面，以最大轴力 G-杆来选择：Nmax 348.266kN在屋架平面内的计算长度lox150.8cm，屋架平面外的计算长度loy 301.5cm。选用两个不等肢角钢2L100806，长肢水平。截面几何特性（长肢水平双角钢组成 T 形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板厚 8mm）：A 21.274cm2ix 2.40cm,iy 4.61cmxlox150.8 62.8 150 x 0.792
5、2ix2.40yloyiy150.8 65.4 150y 0.7784.61N348266 210.4N/mm2 f 215N/mm20.7782127.4截面验算：minA大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。4.2 下弦杆截面选择下弦杆也采用相同截面，以最大轴力-O 杆来选择：Nmax 354.578kN在屋架平面内的计算长度：lox 300cm，屋架平面外的计算长度：loy 300cm。所需截面面积为：AnN3545781649.4mm2f215选择两个不等肢角钢290566，长肢水平。截面几何特点：A 17.114cm216.494
6、cm2.ix1.58cmiy 4.42cmx300300189.9 350y 67.9 3501.584.42另两个节点的下弦杆内力较小，但loy 600cm，故须验算其屋架平面外的长细比：y600135.7 3504.424.3 支座竖杆截面选择杆轴力：N 19.125kN计算长度：lox loy199cm，采用两个等肢角钢2635，组成 T 型截面截面几何特性：A 12.286cm2ix1.94cmiy 2.89cm199199x102 150，x 0.542y 68.9 150，y 0.7581.942.89截面验算：N19125 28.720N/mm2 f 215N/mm20.5421
7、228.6minA4.4 支座斜杆截面选择杆轴力：N 248.702kN计算长度：lox loy 253cm采用两个不等肢角钢2100637，长肢相拼。截面几何特性：A 22.222cm2ix 3.20cmiy 2.58cm253253x 79.1150 x 0.693y 98.1150y 0.5673.22.58截面验算：N248702197.4 215N/mm20.5672222.2minA4.5 斜杆截面选择杆轴力：N 175.415kN计算长度：lox 0.8l 0.8261.3 209cmloy 261.3cm所需截面:AnN175415 815.88cm2f215选用两个等肢角钢2
8、505，组成 T 形截面截面特性：An 9.606cm2 8.1071cm2ix1.53cmiy 2.38cm.x209261.3136.6 350y109.8 3501.532.384.6 竖杆截面选择杆轴力：N 38.250kN计算长度：lox 0.8l 0.8229 183.2cmloy 229cm.采用两个等肢角钢2505，组成 T 形截面。截面几何特性：A 9.606cm2ix1.53cmiy 2.38cm183.2229x119.7 150 x 0.438y 96.2cm 150y 0.5801.532.38截面验算：N38250 90.91 215N/mm20.438960.6m
9、inA4.7 斜杆截面选择杆轴力：N 129.323kN计算长度：lox 0.8l 0.8286.4 229.1cmloy 286.4cm采用两个等肢角钢2755，组成 T 形型截面截面几何特性：A 9.606cm2 3.352cm2ix1.53cmiy 2.38cm229.1286.4x 98.3 150 x 0.566y 85.2 150y 0.6522.333.36截面验算：NminA129323154.1N/mm2 f 215N/mm20.5661482.44.8 斜杆截面选择杆轴力：N 72.063kN计算长度：lox 0.8l 0.8286.4 229.1cmloy 286.4cm
10、所需截面：AnN72063 335.2mm2f215采用两个等肢角钢2505，组成 T 形型截面截面几何特性：A 9.606cm2 3.352cm2ix1.53cmiy 2.38cm229.1286.4x149.7 350y120.3 3501.532.384.9 竖杆截面选择杆轴力：N 38.250kN.计算长度：lox 0.8l 0.8259 207.2cmloy 259cm采用两个等肢角钢2505，组成 T 形截面截面几何特性：A 9.606cm2 3.352cm2ix1.53cmiy 2.38cm207.2259x135.4 150 x 0.364y108.8 150y 0.5011.
11、532.38截面验算：N38250109.4N/mm2 f 215N/mm20.364960.6minA4.10 斜杆截面选择杆轴力：N 26.393kN计算长度：lox 0.8l 0.8312.4 249.9cmloy 312.4cm采用两个等肢角钢2635，组成 T 形截面截面几何特性：A 12.286cm2ix1.94cmiy 2.89cm249.9312.4x128.8 150 x 0.393y108.1150y 0.5041.942.89截面验算：N26393 54.7N/mm2 f 215N/mm20.3931228.6minA4.11 斜杆截面选择杆轴力：N 17.710kN计算
12、长度：lox 0.8l 0.8312.4 249.9cmloy 312.4cm采用两个等肢角钢2635，组成 T 形截面截面几何特性：A 12.286cm2ix1.94cmiy 2.89cm249.9312.4x128.8 150 x 0.393y108.1150y 0.5041.942.89截面验算：NminA17710 36.7N/mm2 f 215N/mm20.3931228.64.12 竖杆截面选择杆轴力：N 31.059kN计算长度：lox 0.8l 0.8289 231.2cmloy 289cm采用两个等肢角钢2635，组成 T 形截面截面几何特性：A 12.286cm2ix1.9
13、4cmiy 2.89cm.231.2289119.2 350y100 3501.942.89N31059截面验算：25.3N/mm2 f 215N/mm2A1228.6x各杆件截面选择结果列表如下表 4-1杆件计 算 内截力（kN）面名编规称号格截 面 面计 算 长迴 转 半长积度（cm）径（cm）细比（cm2）容许长细比稳应 力定N/mm2系数5 节点设计各节点的节点板厚一律取 8mm，各杆内力如图 5-1 所示。5.1 下弦节点 i 设计（如图 6-2 所示）首先，计算腹杆与节点板连接焊缝尺寸，然后按比例绘出节点板形状和尺寸，最后验算下弦与节点板的连接焊缝。已知焊缝的抗拉、抗压和抗剪的强度
14、设计值：fwf160N/mm2设杆的肢背和肢尖焊缝分别是hf 6mm和hf 5mm，则所需焊缝长度为：/肢背：lw0.7N0.7175415 91.4mm取 110mm2heffw20.761600.7N0.7175415 50.0mm取 80mmw20.751602heff/肢尖：lw设杆的肢背和肢尖焊缝分别是hf 6mm和hf 5mm，则所需焊缝长度为./肢背：lw0.7N0.7129323 67.4mm取 100mm2heffw20.761600.7N0.7129323 34.6mm取 80mmw20.751602heff/肢尖：lw设杆的肢背和肢尖焊缝均为hf 5mm，则所需焊缝长度为
15、/肢背：lw0.7N0.738250 23.9mm取 165mmw20.751602heff0.7N0.73825010.2mm取 165mmw20.751602heff/肢尖：lw根据上述腹杆焊缝长度，并考虑杆件之间应留有间隙，按比例绘出节点大祥图5-1，从而确定节点板尺寸为3852758mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为 385mm，hf 5mm，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差N 304.508133.072 171.436kN所受较大的肢背处焊缝应力为：f0.75N0.7171436 45.7N/mm2 ffw160N/mm22helw20.75(38510)5.2 下弦节点 j 的设
16、计（图 5-2）设节点所有焊缝为hf 5mm，所需焊缝长度如下：杆-N 72.063kN/肢背：lw0.7N0.772063 45.0mm2heffw20.751600.3N0.37206319.3mmw20.751602heff0.7N0.738250 23.9mm2heffw20.751600.3N0.33825010.2mmw20.751602heff0.7N0.72639316.5mm2heffw20.75160/肢尖：lw杆-N 38.250kN/肢背：lw/肢尖：lw杆-N 26.393kN/肢背：lw./肢尖：lw0.3N0.326393 7.1mm2heffw20.75160所
17、有焊缝均按构造（节点板尺寸）确定，焊缝长度均需大于 60mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为 320mm，hf 5mm，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差N 354.578304.508 50.07kN所受较大的肢背处焊缝应力为：f0.75N0.75007017.3N/mm2 ffw160N/mm22helw20.75(320 10)焊缝强度满足要求。5.3 下弦节点 k 的设计下弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖 角削除，且截去垂直 肢的一 部分宽度（一般hf t hf 5mm），拼接角钢这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度
18、按弦杆内力计算（如图 5-3）设焊缝hf 6mm，则所需一条焊缝计算长度为:354578131.9mm40.76160拼接角钢的长度取 400mm131.92=263.8mm屋架分成两个运输单元，设置工地焊缝长度拼接，左半边的弦杆和腹杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的弦杆与腹杆与节点板连接用工地焊缝。中间竖杆跟左半边在工厂焊牢再出厂，为便于工地拼接，在拼接的角钢与右半边斜杆上，设lw置螺栓孔21.5。作为安装施焊前的定位之用。下弦杆与节点板之间用hf 5mm焊缝满焊。斜杆-和竖杆-的内力均很小，肢背与肢尖焊缝hf 5mm，施焊长度均可按构造采用，至少60mm，采用3902908mm，所有焊缝
19、均满焊，焊缝长度均大于所需长度。5.4 支座节点 h 设计为了便于施焊，下弦焊与支座底板的距离取 130mm，在节点中心设置加劲肋，加劲肋高度与节点板高度相等。5.4.1 支座底板计算支座反力：R 6F 638.25 229.5kN支座底板的平面尺寸取401280 112280mm2，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则实承面积为：280110 30800mm2验算柱顶混凝土的抗压强度：R229500 7.45N/mm2 fc10N/mm2An30800.式中fc钢筋混凝土轴心抗压强度的设计值。底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成 4 块。每块板是两相邻为固定支
20、承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度最大弯矩为：M qa12式中 q底板所受的均布反力，q R229500 7.45N/mm2An308001两支承之间的对角线长度，1(1465)2802162mm系数，由b1/a1查课本表 5-6 确定，b1为两支承边的相交点到对角线1的垂线距离，由相似三角形的关系得：b1 80141 69.6mm162b1/a1 69.6/162 0.43查表 5-5 得 0.047M qa12 0.0477.451622 9189N/mm底板厚度：t 6M/f 69189/215 16mm取 20mm5.4.2 加劲肋与节点板的连接焊缝计算加劲肋与节点板的链接焊缝计
21、算与牛腿焊缝相似，假定一个加劲肋的受力为屋架1支座反力的四分之一，即：229.500 57.375kN4焊 缝 受 剪 力V 57.375kN，弯 矩：M 57.37540 2295kN m，设 焊 缝hf 5mm，焊缝计算长度lw 39110 381mm焊缝应力为：NV6MM2f1.222helw2lwheN5737562295000 21.5M13.6220.7538120.753812M13.622()2N()21.52124.3 462.3 24.22N/mm2 ffw160N/mm2f1.225.4.3 节点板，加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支座反力 R=229.5kN，其
22、中每块加1111劲肋各传R 229.5 57.375kN，节点板传R 229.5 114.75kN4422节点板与底板的连接焊缝lw 2(280 10)540mm，所需焊脚尺寸为hf.R/21147501.90mm采用hf 5mmw0.75401600.7lwff.每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为：lw(80 20 10)2 100mm，所需焊脚尺寸为hfR/457375 5.12mm取hf 6mmw0.71001600.7lwff5.4.4 下弦杆与支座斜杆和竖杆焊缝计算下弦杆N 133.072kN肢背和肢尖焊缝均为hf 6mm，则所需焊缝长度为：/肢背：lw0.75N0.75133072
23、74.3mmw20.751602heff0.25N0.25133072 24.8mmw20.751602heff/肢尖：lw支座斜杆N 248.702kN肢背焊缝长度为hf 6mm，肢尖焊缝长度为hf 5mm，则所需焊缝长度为：/肢背：lw0.75N0.75133072 74.3mmw20.761602heff0.25N0.25133072 24.8mm2heffw20.75160/肢尖：lw支座竖杆N 19.125kN肢背和肢尖焊缝均为hf 5mm，则所需焊缝长度为：/肢背：lw0.7N0.71912511.95mm2heffw20.751600.3N0.319125 5.12mmw20.7
24、51602heff/肢尖：lw根据节点板尺寸所确定的焊缝长度均大于所需焊缝长度，全部焊缝满焊。5.4.5 上弦节点 b 设计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8mm，用塞焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽钢作为两条焊缝计算，这时，强度设计值应乘以0.8 的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，且假定集中荷载F 与上弦垂直（图）上弦肢背槽钢焊缝的hf 4mm，节点板的长度为 435mm，其应力为：k1(N1 N2)2(0.5F)2/2helw.0.752380362(0.538250)220.74(43510)75.44 0.8ffw128N/mm上弦肢间角焊缝的应力为：
25、k2(N1 N2)2(0.5F)2/2helw0.252380362(0.538250)220.74(43510)26.26 160N/mm腹杆与节点板连接焊缝已在下弦节点中计算，可不必再计算，节点板尺寸就是根据腹杆焊缝长度按比例绘制确定。上弦为了便于搁置屋面板，在角钢再肢间设置肋板。5.4.6 上弦节点 d、f 的设计两个节点的弦杆内力差值较小，腹杆与节点板的焊缝连接已在下弦节点计算中解决，根据腹杆焊缝长度决定节点板尺寸（图），假定节点荷载由槽钢焊缝承受，可不必计算，仅验算肢尖焊缝。d 节点：N1 N2 344.097 238.030 106.067kNNfN1 N2106067 48.10
26、N/mm220.7hflw20.75(32510)6(N1 N2)e20.7hflw2Mf610606760 54.97N/mm2220.75(32510)2N2(M48.102 54.972 70.04N/mm2 ffw160N/mm2f)(f)f 节点：N1 N2 348.266344.09 4.176kNNfMfN1 N24176 2.34N/mm220.7hflw20.75(26510)6(N1 N2)e20.7hflw264176602 3.30N/mm220.75(26510)2N2(M3.302 2.342 4.05N/mm2 ffw160N/mm2f)(f)5.4.7 上弦节点
27、 a、c、e 设计这三个节点的弦杆内力或弦杆两内力差值均等于零，仅承受节点荷载，故均可采用构造焊缝而不必计算。腹杆焊缝已在下弦节点中计算过，节点构造如图所示5.4.8 上弦节点 g 设计屋脊节点构造与下弦跨中节点相似，用同号角钢进行拼接，接头一边的焊缝长度按弦杆的内力计算，采用hf 6mm.lwN348266129.56mmw40.7616040.7hfff拼接角钢的长度取 400mm2129.56=259.12mm上弦与节点板之间的塞焊，假定承受节点荷载，可不验算。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，设肢尖焊缝hf 6mm，节点板长度为300mm，则节点一侧角焊缝的计算长度为lw150 20 10 120mm，焊缝应力为：0.15348266 51.83N/mm220.7612060.15348266602w2M155.48N/mm f160N/mmff220.761206 热板计算屋架各杆件的垫板间距，在受压杆件中不大于 40i，在受拉杆件中不大于 80i，T形截面中的 i 为一个角钢对平行于垫板自身重心轴的回转半径，在十字形截面中味一个角钢的最小回转半径。计算结果如下表Nf所有垫板焊缝为hf 5mm，满焊。7 施工图如图纸上所示杆件轴线长度（mm）编号上BC弦DE杆FG下 O弦 O杆 O 斜 .迴转半径（cm）垫板数量垫板规格（mm）.杆竖杆 A .