華北理工大學輕工學院
qing gong college north china university of science and technology
2023年6月7日
目錄1. 設計資料 1
2. 屋架形式、尺寸、材料選擇 1
3．荷載和內力計算 1
3.1 荷載計算 1
3.2 荷載組合 3
3.3.內力計算 3
4. 桿件截面選擇 3
4.1 上弦 3
4.2 下弦 4
4.3 斜腹杆b-a 5
4.4 斜腹杆d-c 5
4.5 各腹杆杆端的角鋼肢背和肢尖焊縫 6
5 節點設計 7
5.1 下弦節點b（如圖5） 7
5.2 上弦節點b（如圖6） 8
5.3 屋脊節點 9
5.4 下弦拼接節點d 10
5.5 支座節點(如圖8) 11
6 主要參考資料 13
某地一金工車間，長60m，跨度21m，柱距6m，柱頂標高18m，山牆處採用封閉結合，車間內設有兩台20t/3t中級工作制橋式吊車。採用梯形鋼屋架，1.5×6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板，膨脹珍珠岩製品保溫層（容重為4kn/）厚度8cm，卷材屋面，屋面坡度i =1/10，屋架簡支於鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級c20。
屋架的計算跨度=21000-2×150=20700mm,端部高度，中部高度h=2890mm，屋架形式如圖1所示。根據建造地區的計算溫度和荷載性質，剛材採用。焊條採用型，手工焊。
標準永久荷載：
三氈四油防水層0.4kn/m2
20厚水泥砂漿（20kn/m30.4kn/m2
保溫層0.6kn/m2
1.5x6大型屋面板（包括灌縫1.4kn/m2
屋架和支撐自重為0.120+0.011l）=0.384kn/m2
懸掛管道0.10 kn/m2
共 3.284 kn/m2
標準可變荷載：
屋面活荷載0.5 kn/m2
積灰荷載1.1 kn/m2
共 1.6 kn/m2
按可變荷載效應控制的組合：
fd=（1.2×3.284+1.4×0.5+1.4×1.1×0.9）×1.5×6=54.24kn
其中，永久荷載荷載分項係數；屋面活荷載或雪荷載荷載分項係數；組合值係數，雪荷載；積灰荷載，。
按永久荷載效應控制的組合
fd=（1.35×3.284+1.4×0.5×0.7+1.4×1.1×0.9）×1.5×6=56.78kn
其中，永久荷載荷載分項係數=1.35；活荷載分項係數。
故節點荷載取為56.78kn,支座反力為rd=6fd=325.44kn。
其內力設計值見圖1。
圖1屋架尺寸及內力
符號說明：sc：上弦支撐； xc：下弦支撐； cc：垂直支撐
gg：剛性系杆； lg：柔性系杆
屋架在上述荷載組合下作用的計算簡圖如圖1。由**法得f=51.99kn時屋架各桿的內力係數（f=51.99kn作用於全跨），然後求出各種桿件的內力。
圖1 屋架內力圖
腹杆最大內力-346.45kn（壓）由屋架節點板厚度參考表可知支座支節點板厚度取10mm，節點板取12mm。
整個上弦不改變截面，按最大內力計算nmax=-485.55kn，l0x=150.8cm l0y=150cm
設λ=60 查表ψ=0.80 7
a=cm
cmcm
選用2l90×6,a=21.28cm =2.79cm =3.98cm
雙角鋼t型截面繞對稱軸y應按彎扭屈曲計算長細比
故由查表得=0.895
填板每個節間放一塊，
整個下弦杆採用同一截面，按最大內力計算。
nmax=+471.38kn，l0x=300cm l0y=900cm
選用2l75×50×8（短肢相並）, a=18.94cm =1.40cm =3.75cm
填板每個節間放一塊，
n= -280.35kn l0x=l0y=253.5cm，
選用2l140×90×12（長肢相並），a=44.6，=4.47cm，=3.73cm
（故應按式4.17計算）
故由按b類查表得=0.716
填板放兩塊，=84.5cm<40i=40×2.56=102.4cm。
4.4 斜腹杆d-c
n=100.74kn 按受壓杆考慮（跨中腹杆在半跨和在半跨荷載作用下，內力變號）
l0x=0.8=0.8×286.4=229.1cm l0y==286.4cm
選用2l50×5查表得，a=9.6cm =1.53cm =2.53cm
故由=149.7按b類表查得0.309
填板放3塊略大於,但實際節點板寬度較大,故仍夠用其餘桿件截面選擇見附表2
鋼，焊條，故,各桿件最小焊縫長度不應小於或40mm。
施焊時，焊腳尺寸與板厚關係應滿組如圖9所示條件
桿件b-a：n= 346.45kn，b-a杆肢背及肢間焊縫的焊腳尺寸取，則所需焊縫長度
肢背焊縫：，取=220mm
肢尖焊縫：, 取=120mm
桿件b-b：n=252.6kn, 取，則所需焊縫長度
肢背焊縫： , 取=160mm
肢尖焊縫： 取=85mm
桿件d-b：n= 239.2kn, 取，則所需焊縫長度
肢背焊縫： 取=155mm
肢尖焊縫： 取=80mm
其它各桿由於內力較小，焊縫按構造採用。
圖5下弦節點「b」
驗算下弦杆與節點板連線焊縫，下弦內力差，量得實際節點板長度為31.5cm。角焊縫計算長度，採用
肢背焊縫應力為：
腹杆b-b,b-a的杆端焊縫計算從略。驗算上弦與節點板的連線焊縫，節點板縮排6mm肢背採用塞焊縫，承受節點荷載q=53.3kn,，
肢尖焊縫承擔弦杆內力差，偏心距.，偏心力矩，採用，則
對:對m:
圖6上弦節點b
則焊縫強度為:
節點板尺寸方法同前，在施工圖上確定。
圖7屋脊節點g
腹杆杆端焊縫計算從略。弦杆與節點板連線焊縫受力不大，按構造要求決定焊縫尺寸，可不計算。只進行拼接計算，拼接角鋼採用與上弦杆相同截面，除倒稜處，豎肢需切去取，並按上弦坡度熱彎，拼接角鋼與上弦連線焊縫在接頭一側的總長度（）
共四條焊縫，認為平均受力，每條焊縫實際長度：
，取230mm
拼接角鋼總長度為：
取拼接角鋼總長度為500mm.
腹杆杆短焊縫計算從略，弦杆與節點板連線焊縫受力不大，按構造要求決定焊縫尺寸，一般可不計算。只進行拼接計算，按拼接角鋼與下弦杆相同，截面,豎肢切去，拼接角鋼與下弦連線焊縫在接頭一側的總長度（設）
共四條焊縫，認為平均受力，每條焊縫實際長度
，取120mm
拼接焊縫總長度為取拼接角鋼長度為260mm
圖8 支座節點a
底板計算
支反力混凝土強度c20，，所需底板淨面積：
錨栓直徑取,錨栓孔直徑為,則所需底板毛面積：
，按構造要求採用底板面積為:，墊板採用，孔徑.實際底板淨面積為：
底板實際應力：
，表4.8得，則：
所需底板厚度：
用，底板尺寸為
加勁肋與節點板連線焊縫計算
乙個加勁肋的連線焊縫所受的內力取為
，，加勁肋高度、厚度與中間節點板相同（即），採用，驗算焊縫應力
對v：對m：
節點板、加勁肋與底板連線焊縫採用，實際焊縫總長度
1. 戴國欣主編．鋼結構（第三版）．武漢：武漢理工大學出版社，2007
2. 夏志斌，姚諫．鋼結構—原理與設計．北京：中國建築工業出版社，2004
3. 張耀春主編．鋼結構設計原理．北京：高等教育出版社，2004
4. 汪一駿等．鋼結構設計手冊（第三版）．北京：中國建築工業出版社，2004
5. 建築結構荷載規範（gb50009—2001 ）
6. 鋼結構設計規範（gb50017—2003）
7. 建築結構製圖標準（gb/t50105—2000）
杆力組合表
附表1 屋架桿件截面選用表附表2
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