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1、1设计资料某单跨单层厂房，跨度L=30,长度54m，柱距6m,厂房内无吊车、无振动 设备，屋架采用梯形钢桁架，铰接于混凝土柱上，上柱截面尺寸为400*400，屋 面采用1.5x6.0m太空轻质大型屋面板。屋面坡度i=1/11，雪荷载为0.30kN/m2, 钢材采用Q235-BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示。图1柱网布置图2屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置采用平坡梯形屋架，i=1/11，屋架计算跨度，端部高度取，中部高度取，根据荷载性质，钢材可采用Q235-BF，屋架连接方法采用焊接，焊条可选用E43型，手工焊。根据车间长度、 屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂
2、直支撑和系杆，如下图所 示。屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一 道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ2，其它编号均为GWJ1。3荷载和内力计算3.1永久荷载标准值大型屋面板0.902 kN/m20.10kN/m2防水层0.15kN/m2屋架及支撑自重悬挂管道0.05kN/m2总计1.202kN/m23.2可变荷载标准值雪荷载0.30kN/m2屋面活荷载0.54kN/m23.3荷载组合3.3.1全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载设计值：按永久荷载效应控制的组合按可变荷载效应控制的组合永久荷载荷载分项系数；屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数;
3、组合系数yq广1.4 ；组合系数寸广0.7；3.3.2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值：对结构不利时对结构有利时半跨可变设计值：3.3.3全跨屋架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时对结构有利时半跨节点屋面自重和屋面活荷载:综合以上三种组合，故节点荷载取19.8KN，支座反力为3.4内力计算用电算法可解出全跨荷载作用下屋架杆件内力，图2屋架几何尺寸及内力图1，.I图3上弦横向水平支撑布置图图4屋架、下弦水平支撑布置图In图5 1-1、2-2剖面图4杆件截面设计腹杆最大内力219.7KN，查表7.4,选用节点板厚度为t=8mm，支座节点板 厚
4、度10mm。4.1上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算:，（取两块屋面板宽度）选用，洋业=35x i 4.31人 =-0 =3.2 _ 49.5 x= 150，中 =0.86 (b 类)y i 6.09yy双角钢T型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比人yz0.58 x 300 =12.414b 140.58/_ = 11.6 X0 y.880.0 x1030.833 x 65.0 x102故由人=X = 55，按b类查表，得中=0.833=162.5N / mm2 f = 215N / mm2填板每个节间放一块l = 80mm40i = 40x4.31 = 172.4mm （满足l范
5、围内不少于两块）。“14.2下弦下弦也不改变截面，按最大内力计算：,，链接支撑的螺柱孔中心至节点板边缘的距离约为100mm（de节间），可不考虑螺柱孔削弱。选用，人=3。_ 96 人=350X 3.13.1500人= 175.2 lA=350N _ 424.5 x103J _ 56.8 x102y 8.56=74.7N / mm2 f = 215N / mm2填板每节点放一块，l = 150mm 80i = 80x5.8 = 464mm4.3斜腹杆4.3.1 杆件 B-a：N = 219.7 KN,10 = 10 = 260.6cm选用，人=类匝=101.8 l= 150x 2.56.260.
6、6 h 人=72.6 X = 150y 3.599 =9.0 1.00.48l0yb20.48 x 265.49= 14.151.09b 41.09 x 94人 =X (1+ -_ ) = 67.5x(l+ -) = 74.40 y.人人，故由人按b类查表得中=0.723219.7 x1030.723 x 44.6 x102yz yyz=68.13N/mm2 f = 215N/mm2填板放两块，l = 88.5mm 40i = 40 x 2.56 = 102.4mm4.3.2 杆件 K-g 与 g-e：% = 63.44KN,N = 50.89KN, l = 229.1cm/。= 458.2c
7、m选用，人=2291 = 106.1 人=150x 2.16人=458 = 145 人=150N _ 63.44 x 1037 _ 13.76 x 1023.16=46.1N/mm2 f = 215N /mm2填板各放两块，l = 76.4mm 40i = 40x2.16 = 86.4mm4.3.3 杆件 G-d：N = 21.4KN,l0 = 233.4cm,10 = 291.8cm内力较小可按A选择截面i = V0 q = 233.4 = 1.56x h150i =如=竺=1.95 y IT150选用 2L56x5, A=10.84cm2, =1.72cm, =2.61cm,填板放三块，=
8、73cm,略 大于40i=40x1.72=68.8cm。但实际节点板宽度较大，故仍可够用。其余的杆件截面选择见表1。需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十 字形截面，其斜平面计算长度腹，杆计算长度10 = 0.81。表1屋架杆件截面选用表杆件名称杆件号内力设计值(KN)长度计算(m)所用截面截面积A(cm2)计算应力(N/mm2)容许-l0尤l0 y上弦杆J-IJ-K880.01.5063.0122L140X1265162.51下弦杆d-e424.53.00015.0002L180X110X1056.874.73腹杆A-a-10.72.1002.1002L63x512.38.71B-a-21
9、9.72.6062.6062L140X90X1044.668.11B-b178.62.1492.6862L63x512.3145.23C-b-21.41.8982.3722L63x512.317.41D-b-147.42.3382.9222L70X513.76107.11D-c110.82.3302.9122L70X513.7680.53续表1屋架杆件截面选用表杆件名称杆件号内力设计值（KN）长度计算（m）所用截面截面积A （cm2）计算应力（N/mm2）容许-l0尤l0 y腹杆E-c-21.42.1162.6452L50x59.622.31F-c-85.92.5283.1602L70x513
10、.7662.41F-d58.02.5203.1502L70x513.7642.23G-d-21.42.3342.9182L56x510.8419.81H-d-40.72.7223.4032L63x512.333.11H-e21.62.7143.3932L63x512.317.61I-e-32.12.5533.1912L63x512.326.11I-g11.231.6742.0932L70x513.768.21J-g-21.41.2771.5962L50x59.622.31K-g63.442.2914.5822L70x513.7646.11g-e50.892.2914.5822L70x513.7
11、6371K-f00.9x3.464=3.1182L63x512.302（注表中“-5节点设计5.1下弦节点“b”先算腹杆与节点板的连接焊缝：B-b杆肢背及肢尖焊缝的焊脚尺寸取七1 = 6 mm, h = 4mm。则所需焊缝长度（考虑起灭孤缺陷）：72/3 x178.6 x103肢背肢尖l =+ 2 x 6 = 101 mm, 取 110mm；w12 x 0.7 x 6 x 16071/3 x178.6 x 103l =+ 2 x 4 = 75 mm,取 80mm。w12 x 0.7 x 4 x160腹杆D-b和C-b的杆端焊缝同理计算，其中C-b杆内力相对较小，焊缝尺寸 可按照构造采用h =
12、5 mm。其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差AN = N -N =174KN。bc ab由焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是38.5cm,角焊缝计算长度，采用，肢背处的焊缝应力为：t f = 2 07 6 358 = 38.6N/mm2 fw = 160N/mm2下弦节点b的节点构造图6如图所示图6下弦节点“b”5.2上弦节点“B”杆件Bb与节点板的焊缝尺寸和节点b相同，杆件Ba与节点板的焊缝尺寸 可按照上述同样的方法计算得到。上弦节点B的节点构造图如图7所示。图7上弦节点“B”杆件Ba的内力NB = 219.7KN，肢背和肢尖焊缝hf = 8 mm和6mm，则所需 要的焊缝长度为
13、（按不等肢角钢短肢相拼的角焊缝内力分配系数计算）：曰尸匕 0.65N 0.65 x 219.7x103肢背：l = 80mm，取80mm。 2hf2 2 0.7x8 x1600.3 N 0.3 x 219.7 x103肢尖：l = 49 mm，取50mm。 2h f?2 x 0.7 x 6 x 160这里验算上弦与节点板的连接焊缝：节点板缩进8mm，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载 Q=259KN，hf = : = 6mm，l = l 2 = 40-0.8 = 39.2cm。=2 :1；：0； = 6.5N / mm2 p f = 1.22 x160 = 195.2N/ mm2肢尖焊缝承受弦杆内力
14、差AN = 213.3-0 = 213.3 KN，e = 14-4 = 10cm，偏心力矩M = ANe = 213.3x 10 = 21.33KNF， hf = 10mm，则山213.3 x 103对AN :t = 38.9N / mm2f 2 x 0.7 x 10 x 3926 x 21.33 x 106对 M： c = 59.5 N/mm2f 2 x 0.7 x 10 x 3922则焊缝强度为：(59.5 11.22 ；+ 38.92 = 62.4N / mm2 258.8cm2，垫板采用-100 x100 x 20，孔径26mm。实际底板净面积为：3-14 x 42A = 784 -
15、2 x 4 x 5-4 = 731.4cm2底板实际应力：194 x 103q = 2.65N/mm2731.4 x102=18.9cm1.2 )2 (1.4 )2+ 14 -I2 )b = 13.3 x 里=9.43cmi 18.9b 9 43一.匕=竺 =0.5 ,查表得&= 0.056，则：气 18.9M = p qa 2 = 0.056 x 2.65 x1892 = 5301N/mm所需底板厚度：t J 匝=4 = 12.5mm f 205用 t = 20mm，底板尺寸为-280 x 280 x 20。5.4.2加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为V = Rd
16、 = 194 = 48.5KN， 44M = Ve = 48.5 x 6.65 = 322.5KNfmo加劲肋高度、厚度取与中间节点板相同(即-485 x 140 x 12)。采用hf = 6 mm，验算焊缝应力：对V：=12.2N/mm248.5 x1032 x 0.7 x 6 x (485 -12)6 x 322.5 x1042 x 0.7 x 6 x (485 -12)2=10.3N/mm2cf,10.3 )2 水宓J对M：+12.22 = 14.8N / mm2 160N / mm25.4.3节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算采用hf = 8 mm,实际焊缝总长度： l = 2x(28+
17、11.8x2)+12x0.8 = 93.6cm2焊缝设计应力：194 x103八c f = ； 8 颓=37.0N / mm2 p f = 1.22 x160 = 195.2N / mm2支座节点“a”如图9所示V-划50V-梯形屋架施工图见附图图9支座节点“a”参考文献1 董军.钢结构原理与设计.北京：中国建筑工业出版社,2002.2 钢结构设计标准(GB500172018).北京：中国计划出版社,2003.3 建筑结构荷载规范(GB500092012).北京：中国建筑工业出版社,2012.4 房屋建筑制图统一标准(GB/T 500012001).北京：中国计划出版 社,2002.5 建筑结构制图标准(GB/T 50105-2001).北京：中国计划出版社,2002.6 钢结构设计手册(上册)(第三版).北京：中国建筑工业出版社,2004.17
