钢屋架杆件节点设计
钢结构课程设计(2)
目录一钢结构课程设计任务书 (1)二钢结构课程设计计算书 (3)1 支撑布置 (3)2 荷载计算 (4)3 内力计算 (6)4 杆件设计 (7)5 节点设计 (18)三附图1钢屋架施工图2钢屋架节点详图和材料表一、 钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书一、设计资料 1、结构形式某厂房跨度为21m ，总长90m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1 i 。
地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制），锻锤为2台5t 。
2、 屋架形式及选材屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。
屋架采用的钢材及焊条为：1班学号为单号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型，学号为双号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型；2班学号为单号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型，学号为双号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型。
3、荷载标准值（水平投影面计）① 永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.65KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式L=计算： KN/m212.0+.0q11悬挂管道： 0.15 KN/m2②可变荷载：屋面活荷载标准值：27.0mkN/雪荷载标准值： 0.35KN/m2积灰荷载标准值： 1.0 KN/m2(按附表取)二、设计内容1、计算书部分进行桁架支撑布置，画出屋架结构及支撑的布置图；选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行荷载计算、内力计算、内力组合，设计各杆件截面；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。
钢结构屋架设计
一丶设计资料厂房总长60ｍ，跨度为24m，屋架间距b=6m，端部高度H=1990mm，中部高度H=3190mm1、结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C20，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。
地区计算温度高于—20℃，无需抗震设防。
2、屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附表图所示。
屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊3、屋盖结构及荷载采用无檩体系。
用1.5×6.0预应力混凝土屋板。
荷载：①屋架及支撑自重：q=0.384KN/m²②屋面活荷载：活荷载标准值为0.7 KN/m²，雪荷载的基本雪压标准值为 =0.7 KN/m²，活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值③屋面个构造层的恒荷载标准值：水泥砂浆找平层0.4KN/m²保温层 0.4KN/m²预应力混凝土屋面板 1.6KN/m²永久荷载总和=2.784KN/㎡，活荷载总和=0.7 KN/㎡4、荷载组合。
一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。
节点荷载设计值：按可变荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.2；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7）F=（1.2×2.7844+0.7×1.4）×1.5×6=37.2 KN按永久荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.35；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7）F=（1.35×2.784+0.7×1.4×0.7）×1.5×6=38.2KN故取节点荷载设计值为F=38.2 KN，支座反力R=8F=305.6 KN二丶屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。
屋面坡度i=1/10；＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取屋架计算跨度L3190mm，下端起拱50mm。
钢屋架设计
确定桁架弦杆和单系腹杆的长细比时，其计算 长度应按下表规定采用。
角钢背凹槽的塞焊缝可假定只承受 屋面集中荷载，按下式计算其强度： f
弦杆角钢肢尖与节点板的连接焊 缝承受弦杆相邻节间的内力差 N N 2 N1 计算时应考虑偏心弯矩 M＝ ΔN· e 为 角 钢 肢 尖 至 弦 杆 轴 e（ 线距离），按下列公式计算：
对N : f
对M :
0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.6M0 0.8M0 0.6M0
节间荷载作用的屋架，除把节间荷 载分配到相邻节点外，还应计算节间 荷载引起的局部弯矩。
（3）内力计算与荷载组合
① 全跨恒载+全跨活载：即全跨永久荷载+全跨屋面活载或雪 荷载（取较大值）+全跨积灰荷载+悬挂吊车荷载。
② 角钢桁架有集中荷载的节点
为便于大型屋面板或檩条的放置，常将节点板缩进上弦角钢 背，缩进距离不宜小于(0.5t+2)mm，也不宜大于节点板厚度t。
Q f f fw 2 0.7hf 1lw 式中：Q —节点集中荷载垂直于屋面的分量； hf 1 ——焊脚尺寸，取hf 1 ＝0.5t； f ——正面角焊缝强度增大系数。一般因Q不大，按构造满焊
⑤同一屋架的型钢规格不宜 太多，以便订货。 ⑥当连接支撑等的螺栓孔在 节点板范围内且距节点板边缘 距离≥100mm时，计算杆件强 度可不考虑截面的削弱。 ⑦单面连接的单角钢杆件，在按轴心构件计算其 强度或稳定以及连接时，钢材和连接的强度设计值 应乘以相应的折减系数。 2. 杆件的截面选择 轴心受拉杆件应验算强度和长细比要求。轴 心受压杆件和压弯构件要计算强度、整体稳定、 局部稳定和长细比。
普通钢屋架设计例跨距30、柱距6、总长90
一柱间的上弦平面设置刚性系杆，以保证安装时上弦的稳定，在第一柱间的下弦平面也设置刚性系杆传递永久荷载：预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4×1.35=1.89 kN/mm2防水层(三毡四油，上铺小石子)0.4×1.35=0.54kN/mm220㎜厚水泥砂浆找平层20×0.02×1.35=0.54 kN/mm2屋架和支撑自重(0.12+0.011×30)×1.35=0.61 kN/mm23.58kN /mm2可变荷载：屋面活荷载0.7×1.4×0.7=0.68 kN/mm2设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：（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P＝(3.58＋0.68)×1.5×6=38.34 kN 屋架在全跨永久荷载＋全跨可变荷载作用下的计算简图如下：节点板的强度验算及稳定性验算略。
上弦杆计算长度：根据支撑布置情况，屋架平面外计算长度取y l 0＝4523mm ，屋架平面内为节间轴线长度，即x l 0＝1508mm 。
假定λ=60，则查表得ϕ=0.807。
所需截面积 A=N/ϕf =869930/(0.807×215)=5013.86mm 2所需回转半径 λ/0x x l i == 1508/60 = 25.13 mm λ/0y y l i == 4523/60 =75.38 mm根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∠160×100×12（短肢相并），见图3(a)。
A =60.108㎝2，x i =2.82cm, y i =7.74cm 。
按所选角钢进行长细比及稳定性验算：==x x x i l /0λ150.8/2.82 =53.48< [λ] = 150 ==y y y i l /0λ452.3/7.74 = 58.44< [λ] = 150由y λ = 58.44查表得x ϕ= 0.816，则σ = N/ϕA = 869930/(0.816×6010.8) = 177.36N/㎜2</215N f =㎜2所选截面满足要求。
18米跨度钢结构带节点详图
一、设计资料：1.某厂房总长度60m ，跨度为18m.，柱距6m 。
车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。
屋架端高1900mm,屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C25，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m 。
计算最低温度-200C 。
采用1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板和卷材屋面。
二、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图所示。
02279a.18米跨屋架(几何尺寸)b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aacege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.17+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FGF 'E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0 1.01.01.0 1.0 1.0c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、荷载计算与组合1、荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.35=1.89kN/m 2 三毡四油防水层 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 找平层（20mm 厚） 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 泡沫混凝土保温层 （80mm ） 0.48kN/㎡×1.35=0.648kN/m 2 钢屋架和支撑自重 （0.12+0.011×30）×1.35=0.608kN/㎡ 管道荷载 0.1×0.35=0.135 kN/㎡ 永久荷载总和 4.361 kN/㎡屋面活荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 积灰荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 可变荷载总和 1.4 kN/㎡2、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：1全跨永久荷载+全跨可变荷载F=（4.361+1.4）×1.5×6=51.849kN2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=4.361×1.5×6=39.249 kN半跨节点可变荷载：F2=1.4×1.5×6=12.6 kN3全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.608×1.5×6=5.47kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.89+0.5）×1.5×6=21.51 kN四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=448.43kN（压），由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。
节点设计的一般要求
节点设计的一般要求①在原则上，桁架应以杆件的形心线为轴线并在节点处相交于一点，以避免杆件偏心受力。
为了制作方便，通常取角钢背或T型钢背至轴线的距离为5mm的倍数（图 1）。
在螺栓（或铆钉）连接的桁架中，杆件轴线可取螺栓孔准线，双排螺栓时取靠近角钢背的内排螺栓孔准线，这样便于放线而偏心距离不大；也可仍取形心线（取整至5mm倍数）为轴线而螺栓也偏离轴线。
图1 节点构造要求②当节点两侧弦杆截面有改变时，可取左右侧弦杆形心轴线（取整至5mm倍数）相重合；但为拼接构造和上弦杆上放置屋面构件的方便，通常也可做成两侧角钢背的外表面平齐，这时两侧开心线错开，可取其平均值z处（取整至5mm倍数）作为该节点弦杆（或全弦杆）的公共轴线，腹杆交汇于公共轴线上的节点中心。
当两侧形心轴依稀的距离e（图 2）不超过较大弦杆的截面高度的5%时，可不考虑此偏心影响。
图2 弦杆轴线的偏心当偏心距离超过上述值，或者由于其它原因使节点处有较大偏心弯矩时，应根据交汇处各杆的线刚度，将此弯矩分配于各杆（图 2b）。
所计算杆件承担的弯矩为：i i iK M M K =Σi 式中 M ——节点偏心弯矩，对（图 2）的情况，M ＝N 1e ；K i ——所计算杆件线刚度；Σ K i ——汇交于节点的各杆件线刚度之和。
③ 节点各杆件边缘间应留一定间隙（图 1 c ），以利拼装和施焊，并避免焊缝过分密集而使钢材焊接过热变脆。
一般取c ≥20mm ；对直接承受动力荷载的焊接桁架，腹杆与弦杆之间的间隙取c ≥50mm 。
在此前提下c 不宜过大，以免节点板过分加大而其刚度和受压稳定性变差。
桁架图中一般不直接标明各处c 值，而是注明各切断杆件的端距（图 1 e 1～e 3），以控制有足够的间隙。
④ 焊接桁架中节点板通常伸出弦杆角钢外边缘（一般是角钢背）约15mm ，以便布置焊缝，并用注明节点板尺寸h 2来控制（图 1）。
但屋架的上弦节点为便于搁置屋面构件（檩条、大型屋面板等），可将节点板缩进弦杆角钢背d ＝5～10mm （一般用d ≈0.6t ，t 为节点板厚度），而用槽焊缝连接（图3，符号）。
桁架节点设计
D) 支座板 支座板与节点板及加劲肋的连接焊缝按节点板与加劲肋共同承担。
谢谢观赏！
2020/11/5
33Βιβλιοθήκη 2）三角形屋架支座节点A）底板尺寸 由锚栓孔直径和位置，按构造取每边
长为240350。 再按下部柱截面混凝土强度验算。
B）底板厚度： 由支座反力R产生的弯矩确
定 12
6M f
—般取1216
C）加劲肋 厚度与屋架节点板等厚，高度由加劲肋与节点板的竖向焊缝确定。 由4 和 确定
注意： 支座板顶面与下弦角钢肢背的距离C不小于下弦角钢外伸肢的长度，且不小于
2）厚度：
梯形和平行弦屋架：内力由腹杆传给弦杆，节点板的厚度由腹杆最大内力决定。 三角形屋架：节点板的厚度由上弦杆内力决定。
支座节点板厚度比中间大2 。
中间节点板的厚度参照表P293 7.6选用。
节点板的拉剪破坏计算：
——第i段破坏面的截面积， t —— 板件的厚度； ——第i破坏段的长度，取板件中最危险的破坏线的长度；
桁架节点设计
一、双角钢截面杆件的节点
1．节点设计的一般原则： (1) 各杆轴线汇交于节点中心。 截面的形心与肢背的距离调整为5的倍数。 (2) 角钢切断面时，一般应与其轴线垂直。
(3) 截面改变处应设在节点上
以两段角钢的形心中线作为弦杆的轴线。
e不超过较大杆件截面高度的5％，不考虑偏心产生的附加弯矩；否则按汇交节点的各 杆件线刚度分配偏心力矩，按偏心受力构件计算杆件的强度和稳定。
切肢 5，
切肢切棱引起的截面削弱不太大，由节点板来补 偿。
弦杆拼接节点的计算 ：
1）弦杆自身拼接的传力焊缝C按： A）传递两侧弦杆内力较小的N B）弦杆净截面承载能力 。 N由两根拼接角钢的四条焊缝平分传递。
钢结构课程设计(钢屋架节点放样图)
五、节点设计重点设计“E ”、“R ”、“B ”、“A ” “K ”五个典型节点，其余节点设计类同。
1．下弦B 节点先根据腹杆的内力计算腹杆与节点连接焊缝的尺寸，即h f 和l w 。
然后根据l w 的大小比例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。
选用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值f wt ＝160N/m ㎡，实际所需的焊脚尺寸可由构造确定。
（1）BK 杆的内力N=90.23KN ，采用三面围焊，肢背和肢尖焊缝h f =6mm ，所需要的焊缝长度为：mm l w 633= N f l h N w f f w f 84.10329916022.126367.07.033=⨯⨯⨯⨯⨯=∑=β肢背mm f h N N l wf f w 1471216067.0292.51649105.3117.07.022/7.0331=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取150mm 肢尖mm f h N N l wff w 701216067.0292.51649105.3113.07.022/3.033=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取80mm （2）2-13杆的内力N=243.97KN ，采用三面围焊，肢背与肢尖的焊缝h f =6mm ，所需要的焊缝长度为：mm l w 803=N f l h N w f f w f 4.131********.128067.07.033=⨯⨯⨯⨯⨯=∑=β肢背mm f h N N l wf f w 901216067.022.655871097.2437.07.022/7.033=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取100mm 肢尖mm f h N N l w f f w 181216067.022.655871097.2433.07.022/3.033=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取60mm（1） 竖杆2-12杆的内力N=-47.92KN ，采用三面围焊，焊缝尺寸可按构造确定取h f =8mm 。
钢结构基础5.6 屋架节点设计
• 钢结构基础 ４、确定节点板外形时，应注意使其受力情况良好，节点板 边缘与杆件轴线的夹角α不应小于150，如图5.29(a)。节点 板的布置应尽量使连接焊缝中心受力，图5.29(b)所示的节 点板使连接杆件的焊缝偏心受力，应尽量避免采用。
在同一榀屋架中，所有中间节点板均采用同一厚度， 支座节点板由于受力大且很重要，厚度比中间节点板增大 2mm。
图 5.26弦杆截面改变时的轴线
图 5.27杆件间空隙
• 钢结构基础 2、当焊接桁架的杆件用节点板连接时，腹杆与弦杆、腹杆 与腹杆之间的间隙不应小于20mm，相邻角焊缝焊趾间净 距不应小于5 mm。无集中荷载作用的节点，节点板应伸出 弦杆角钢肢背10～15mm以便施焊，如图5．27。
图 5.28
上弦节点两种做法
图5.30角钢端部切割形式
• 钢结构基础 ６、为了确保两个角钢组成的T形或十字形截面杆件共同工 作，必须每隔一定距离在两角钢之间设置填板并用焊缝连 接，如图5.31，受压构件的两个侧向支承点之间的填板数 不宜少于两个。
填板的厚度与节点板厚度相同，宽度一般取40～60 mm，长度取：T形截面比角钢肢宽大10～15 mm；十字形 截面则由角钢肢尖两侧各缩进10～15 mm。
• 钢结构基础
５、角钢端部的切割宜采用垂直于杆件轴线的直切，如图 5.30(a)。当角钢较宽，为了减少节点板尺寸，也可采用斜 切,如图5.30(b)、(c)，但不允许采用图5.30(d)所示的切割形 式，因为机械切割无法做到，且端部焊缝分布不合理。
(a)
(b) (a)
(b)
(c)
(d)
图5.29节点板与弦杆连接构造
w
w
角钢肢背
l w构基础
（3) 确定节点板的外形、尺寸，并根据需要验算其强度、稳 定性； ①结合构造要求，根据腹杆与节点板间连接焊缝长度确定节 点板的外形和长度、宽度。 节点板的外形轮廓和尺寸可按下列步骤确定： A．画出节点处屋架的几何轴线； B．按杆件形心线与屋架几何轴线重合的原则确定杆件的轮 廓线位置； C．按各杆件边缘之间的距离不小于20 mm的要求确定各杆端 位置； D．按计算结果布置节点板与腹杆间的连接焊缝； E．根据焊缝长度定出合理的节点板轮廓，并按绘图比例量 出它的尺寸。
18米跨度钢结构带节点详图
一、设计资料：1.某厂房总长度60m ，跨度为18m.，柱距6m 。
车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。
屋架端高1900mm,屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C25，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m 。
计算最低温度-200C 。
采用1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板和卷材屋面。
二、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图所示。
02279a.18米跨屋架(几何尺寸)b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aacege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.17+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FGF 'E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0 1.01.01.0 1.0 1.0c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、荷载计算与组合1、荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.35=1.89kN/m 2 三毡四油防水层 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 找平层（20mm 厚） 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 泡沫混凝土保温层 （80mm ） 0.48kN/㎡×1.35=0.648kN/m 2 钢屋架和支撑自重 （0.12+0.011×30）×1.35=0.608kN/㎡ 管道荷载 0.1×0.35=0.135 kN/㎡ 永久荷载总和 4.361 kN/㎡屋面活荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 积灰荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 可变荷载总和 1.4 kN/㎡2、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：1全跨永久荷载+全跨可变荷载F=（4.361+1.4）×1.5×6=51.849kN2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=4.361×1.5×6=39.249 kN半跨节点可变荷载：F2=1.4×1.5×6=12.6 kN3全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.608×1.5×6=5.47kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.89+0.5）×1.5×6=21.51 kN四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=448.43kN（压），由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。
毕业论文(设计) 钢结构课程设计--梯形屋架设计任务
毕业论文（设计）钢结构课程设计--梯形屋架设计任务梯形屋架设计任务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400mm ×400mm，混凝土采用。
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1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，120mm厚珍珠岩（）20mm 厚水泥砂浆找平层，屋面雪荷载为，钢材采用3号钢（Q390）。
2设计要求2.1 屋面雪荷载取值：按分组序号，取用设计资料屋面雪荷载+0.1×分组序号（第2组，屋面雪荷载取值为：+0.1×2 ）。
2.2 设计中，应绘制出必要的节点详图等图纸。
2.3 其他条件与设计资料相同。
3 荷载计算3.1 永久荷载预应力钢筋混凝土大型屋面板：三毡四油防水层及及找平层（20mm）120mm厚泡沫混凝土保温层：3.2 可变荷载屋面雪荷载：3.3 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：4 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。
如图2-1 表3-1杆件轴线长 F荷载内力（kN）弦杆①1358 0 ③1507 -219.323 ④1508 -219.323 ⑥1507 -317.055 ⑦1508-317.055 ⑨1507 -320.896 下弦杆②2850 +127.613 ⑤3000 +280.577 ⑧3000 +326.711斜杆 a 2519 -229.156 b 2602 +161.628 c2859 -119.159 d 3118 +66.399 e 3118-24.318 f 3118 -16.317竖杆 A-B 1990 -17.622 C-D 2290 -35.244 E-F 2590 -35.244 G-H 2890 +28.618杆件内力图5 截面选择5.1 上弦杆截面选择上弦杆采用相同截面，以最大轴力⑨杆来选择：在屋架平面内的计算长度，屋架平面外的计算长度。
钢屋架设计
2 3 5 桁架节点设计
➢任务：确定节点的构造;连接焊缝;节点承载力的计算 及节点板尺寸 节点的构造应传力路线明确 简捷 制作安 装方便 ➢注意：节点板只在弦杆与腹杆之间传力;不直接参与传 递弦杆内力;弦杆若在节点板处断开;应设置拼接角钢在 两弦杆间直接传力
焊缝受力： V R MVe
4
焊缝验算：
(
f f
)2
2 f
ftw
f
6M
2
0
.7
h
f
l
2 w
f
N 2 0 .7 h f lw
④支座节点板 加劲肋与支座底板的水平焊缝： 传递全部反力R
R
f 0.7hf
lw ffw
lw 节点板、加劲肋与底板
的水平焊缝总长度
2 3 6 桁架节点施工图
⑴在图纸左上部绘制索引图 对称桁架;一半注 明杆件几何长度;另一半注明杆件内力 梯形 屋架L≥24m;三角形L≥15m;应予起拱f=L/500
最小角钢 L45X4 L56X36X4;L<18m 的小角钢屋 架不受此限 ➢ 2 节点板厚度
➢ 3 屋架杆件中的填板 作用：保证两角钢共同工作 间距：压杆 lz 40i 拉杆 lz 80i 数量：不小于2个
2 3 4 2 桁架杆件截面选择
拉杆：强度;刚度 m a m x xayx
压杆：强度;稳定;刚度 压弯构件：强度;稳定;刚度 双角钢压杆和轴对称放置的单角钢压杆绕对称轴失稳时 的换算长细比可以用简化公式26a～29b计算
⑸支座节点 屋架与柱子的连接可以设计成铰接或刚接
⑴梯形屋架支座节点
节点板 加劲肋 底板 锚栓
加劲肋作用：
杆件拼接节点
杆件拼接节点杆件拼接有车间（工厂）拼接和工地拼接两种。
在制造中，当杆件（主要是弦杆）长度大于供应角钢的长度时，必须拼接，并尽可能做成车间拼接。
当桁架受运输或吊装条件限制，需在车间做成几段运至工地后进行的拼接，称为桁架的工地拼接，这时上、下弦杆都需相应做拼接。
(1)杆件的拼接桁架杆件的车间拼接一般做在桁架的节点范围以外。
轴心受力杆件的车间拼接通常按等强度设计，即按杆件的最大设计承载力（拉力或压力）[N]＝Af设计。
双角钢杆件的拼接一般采用拼接角钢，并需将拼接角钢的背棱截角，使其紧贴于被拼接角钢的内侧（图 1a、b）。
拼接角钢通常用相同规格角钢切割制成，除背棱截角外还需将竖肢切去∆≈t＋h f＋5mm（常进至5mm的倍数），以便布置竖肢焊缝。
其中t为角钢厚度，h f为角焊缝焊脚尺寸，5mm为所留裕量。
为了尽量缩短拼接角钢长度l1，h f应尽量采用构造容许的最大值，即h f＝t（t≤6mm）或t －（1～2）mm（t＞6mm时），一般取h f≤14mm。
计算所需焊缝长度时，假定全部轴心力[N]由双角钢四个肢上的四条角焊缝均匀承受。
图1 角钢杆件的拼接当角钢边宽≥125mm时，宜将拼接角钢的面积（约10～20%）。
作为补偿，需在拼接位置两角钢间放置填板并予焊接（图1a、b）。
填板厚度同节点板，宽度按伸出角钢背和角钢尖各10～15mm，长度取角钢高度b的2.5～3倍，角焊缝h f 常用5～8mm。
单角钢杆件的拼接可用拼接角钢（图 1c左），拼接角钢需背棱截面，作为补偿其厚度或宽度规格可比被拼接角钢加大一级。
当角钢边较宽时也可用拼接钢板拼接（图 1c右）。
(2)下弦拼接节点桁架弦杆在节点处做拼接时，其构造如（图 2），即在节点处对弦杆设拼接角钢，其余要求同一般节点。
图中下弦杆角钢的水平边宽度≥125mm，故采用斜切；否则应采用直切。
弦杆与节点板的焊缝设计除按两侧弦杆的内力差∆N（以及有节点集中荷载进的F）外，还应对每侧焊缝按0.15N max（以及按适当比例或实际情况分配的部分F，其中N max为两侧弦杆内力的较大值）设计。
钢屋架杆件节点设计讲解
第四节 简支屋架设计
二. 杆件计算长度
1.桁架平面内 理想桁架压杆在平面内计算长度为节点中心距， 考虑到拉杆对节点转动的约束作用，一般可根据节 点的嵌固程度确定。如下所示，弦杆、支座斜杆和 支座竖杆计算长度不折减，其他受压腹杆计算长度l0x ＝0.8l0
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
2.桁架平面外
拼接角钢长度由焊缝长度要求确定,接头一侧的每
条连接焊缝长度应为
N lw 4 0.7h f f fw
式中，N——节点两侧弦杆内力较小值。 拼接角钢长度 L 2(lw 2h f ) (10 ~ 20)mm 弦杆与节点板的连接焊缝，按上弦节点，但ΔN取 弦杆最大内力的15％，
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
2. 截面选择 1）按强度及稳定选择截面，同时应满足容许长细 比的要求。
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
节点设计
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
1.一般要求 1）各杆的重心线应与屋架轴线重合，汇交于节点中 心；角钢肢背至重心线的距离取5mm的倍数，小角 钢可取1mm的倍数； 2）弦杆截面有改变时，一般将拼接处弦杆肢背对齐，屋 架轴线在两个杆件形心线中间，如形心线偏移距离 超过较大弦杆截面高度5％，应考虑由此引起的偏 心弯矩，杆件弯矩按下式计算：
肢背：
1N 2 0.5Q 2
2 0.7h f 1lw1
f fw f fw
肢尖：
2 N 2 0.5Q 2
2 0.7h f 2lw 2
式中, hf1、lw1——肢背的焊缝焊脚尺寸和计算长度； hf2 、lw2——肢尖焊缝的焊脚尺寸和计算长度。
钢屋盖结构
3.双角钢杆件的填板
钢屋架设计讲义
5.5普通钢屋架设计5．5．4杆件计算长度与长细比1、杆件计算长度（《钢规》5.3.1-5.3.2条）(1)确定桁架弦杆和单系腹杆(用节点板与弦杆连接)的长细比时，其计算长度L0按下表采用：注:① L为构件的几何长度(节点中心间距离)，L1为桁架弦杆侧向支承点之间的距离。
②斜平面系指与桁架平面斜交的平面，适用于构件截面两主轴均不在桁架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。
③无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于几何长度（钢管结构除外）。
当桁架弦杆侧向支承点之间的距离为节间长度的2倍，且两节间的弦杆轴心压力不相同时，则该弦杆在桁架平面外的计算长度，应按下式（5-8）确定，但不应小于0.5L1。
对桁架再分式腹杆体系的受压主斜杆及K形腹杆体系的竖杆等，在桁架平面外的计算长度与应按公式（5-8）确定（受拉主斜杆仍取L1）；在桁架平面内的计算长度则取节点中心间距离。
（2）确定在交叉点相互连接的桁架交叉腹杆的长细比时，桁架平面内的计算长度应取节点中心到交叉点间的距离；桁架平面外的计算长度，当两交叉杆长度相等时，应按下列规定采用：①压杆（即计算杆为压杆）* 相交另一杆受压，两杆截面相同并在交叉点均不中断，则：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=N N ll 00121 * 相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中断但以节点板搭接，则：NN l l 020121π+=* 相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点均不中断，则：l N N ll 5.04312100≥⎪⎭⎫ ⎝⎛-= * 相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以节点板搭接，则：l NN l l 5.043100≥-= 当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接，若N 0≥N ，或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-≥1430220N N l N EI Y π时，取L 0=0.5L 。
上述各式中：L 为桁架节点中心间距离（交叉点不作为节点考虑）；N 为所计算杆的内力；N 0为相交另一杆的内力，均为绝对值。
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钢屋盖结构
3. 屋架上弦节点
第四节 简支屋架设计
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
腹杆与节点板的连接焊缝一般采用两侧焊
lw1
1N
2 0.7hf 1
f
w f
lw2
2N
2 0.7hf
2
f
w f
为便于大型屋面板或檩条连接角钢的放置，常将节
单面连接的单角钢和双角钢组成的十字形杆 件，斜平面计算长度取l0＝0.9l，支撑斜杆和支座 竖杆不变。
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
桁架弦杆和单系腹杆计算长度如下表
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4.其他杆件
桁架受压弦杆侧向支承点距离为两倍节间长度且 两节间弦杆内力不等时，则该弦杆在 桁架平面外的 计算长度可按下式计算：
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a)
50~ 80
1
10~ 15
ld
ld
b)
10~ 15
ld
ld
1 1
1
钢屋盖结构
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五. 截面选择
1. 一般原则
①应优先选用肢宽而薄的板件或肢件组成的截面以 增加截面的回转半径，但受压构件应满足局部稳 定要求。一般情况下，板件或肢件的最小厚度为 5mm，对小跨度屋架可用到4mm。
弦杆与节点板的连接焊缝，按上弦节点，但ΔN取 弦杆最大内力的15％，
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6.下弦拼接节点
当杆件长度不够或弦杆截面有改变时，一般在工厂 拼接，拼接位置通常在节点范围以外。当 屋架分
为几个运送单元时在工地进行拼接，拼接位置一般 在节点处，为减轻节点板负担和保证整个屋架平面 外刚度，通常不利用节点扳作为拼接材料，而以拼 接角钢传递弦杆内力。拼接角钢宜采用与弦杆相同 的截面，使弦杆在拼接处保持原有的强度和刚度。
屋架支座底板与柱顶预埋锚栓相连．锚栓直径通 常为20~24mm。为便于安装时调整位置，底板上 的锚栓孔径宜为锚栓直径的2~2.5倍，小垫扳上的 孔径比锚径直径大(1~2)mm。
f
w f
式中, hf1、lw1——肢背的焊缝焊脚尺寸和计算长度； hf2 、lw2——肢尖焊缝的焊脚尺寸和计算长度。
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4. 下弦节点
节点上无集中荷载时：
肢背 肢尖
一般内力差很小，实际的焊缝焊脚尺寸按构造确 定，并沿节点板全长满焊。
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节点上有集中荷载时：
取侧向支承点之间的距离。
上弦：上弦横向水平支撑的节间长度
（1）有檩屋盖如檩条与横向水平支撑的交叉点用节
点板焊牢，可取檩条间距。
（2）无檩屋盖，横 向支撑由屋面板代 替时取两块屋面板 的宽度。一般不大 于3.0m。
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下弦：取纵向水平支撑节点与系杆或系杆与系杆之
间的距离。
腹杆：节点在桁架平面外的刚度很小，取l0y＝l0。 3.斜平面
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5） 支承大型混凝土屋面板的上弦杆，当支承处的总集 中荷载(设计值)超过表8.5的数值时、弦杆的伸出肢 容易弯曲，应对其加强。
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2.节点设计步骤
1）根据腹杆内力计算各杆所需焊缝长度和焊脚尺寸。 2）画出屋架轴线。 3）按比例画出各杆件的角钢轮廓线(表示角钢厚度的
2
支撑除外）
200
用以减少受压构件长细比的杆件
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四、截面形式
1. 单壁式屋架杆件的截面形式
钢屋盖结构
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确定原则——等稳定
上弦杆： ➢ 节间无荷载：满足计算长度loy≥2lox，要使λy=λx 应
使iy≥2ix，宜采用不等边角钢短肢相连的截面或TW 截面；当loy=lox时，可采用两个等边角钢截面或 TM截面。 ➢ 节间有荷载：为加强桁架平面内的抗弯能力，可 采用不等边角钢长肢相连的截面或TN截面。 下弦杆：
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第四节 简支屋架设计
4）①节点板的形状应尽量简单规则，宜采用矩形， 也可采用平行四边形和梯形等，一般至少有两条 边平行；②节点板不允许有凹角；③节点板尺寸 尽量使焊缝中心受力，节点板边缘与杆件轴线夹 角不应小于150 ；④节点板应伸出角钢肢背 10~15mm ，也可缩进（上弦搁置屋面板、檩体需 要）t1/2~t1，t1为节点板厚度；⑤同一屋架采用相 同节点板厚度。
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二. 杆件计算长度
1.桁架平面内 理想桁架压杆在平面内计算长度为节点中心距，
考虑到拉杆对节点转动的约束作用，一般可根据节 点的嵌固程度确定。如下所示，弦杆、支座斜杆和 支座竖杆计算长度不折减，其他受压腹杆计算长度l0x ＝0.8l0
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
2.桁架平面外
拼接角钢的切角、截肢和长度计算同前。
弦杆与节点板的连接焊缝，按下弦节点，但ΔN取 为相邻节间弦杆内力之差和弦杆最大内力15％两者 较大值。
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7. 支座节点
支承于混凝土 柱或砖柱的屋架 按铰接设计，支 承于钢柱的屋架 铰接或刚接。
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三角形屋架的支座节点
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拼接角钢一般 热弯成形，坡 度较大或角钢 肢较宽时，切 口后弯折焊成。
第四节 简支屋架设计
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第四节 简支屋架设计
拼接角钢长度由焊缝长度要求确定,接头一侧的每 条连接焊缝长度应为
N
lw
4 0.7hf
f
w f
式中，N——节点两侧弦杆内力较小值。
拼接角钢长度 L 2(lw 2hf ) (10 ~ 20)mm
②角钢杆件或T型钢的悬伸肢宽不得小于45mm。 开螺栓孔时，尚应满足孔径要求。
③屋架节点板(或T型钢弦杆的腹板)的厚度，对单 壁式屋架，可根据腹杆的最大内力(梯形和人字 形屋架)或弦杆端节间内力(三角形屋架)，按表选 用；对双壁式屋架，则可按上述内力的一半选用
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④跨度较大的桁架(例如＞24m)与柱铰接时，弦 杆宜根据内力变化而改变截面，但半跨内一般 只改变一次。变截面位置宜在节点处或其附近， 通常是变肢宽而保持厚度不变，以便处理弦杆 的拼接。
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2. 截面选择
1）按强度及稳定选择截面，同时应满足容许长细 比的要求。
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节点设计
第四节 简支屋架设计
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
1.一般要求
1）各杆的重心线应与屋架轴线重合，汇交于节点中 心；角钢肢背至重心线的距离取5mm的倍数，小角 钢可取1mm的倍数；
一般loy＞lox，采用不等边角钢短肢相连的截面
或TW截面。
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
支座斜杆：
一般loy=lox，采用不等边角钢长肢相连的截面或 等边角钢截面，连有再分式杆件的斜腹杆因 loy=2lox ，可采用等边角钢相连的截面。 腹杆：
一般loy=lo ， lox =0.8l即loy=1.25lox ，采用等边角 钢相连的截面，连接垂直支撑的竖腹杆，宜采用两 个等边角钢组成的十字形截面，受力很小的腹杆， 可采用单角钢截面。
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
交叉腹杆在桁架平面内的计算长度应取节点中心到 交叉点间的距离，平面外的计算长度确定如下表。
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三. 杆件容许长细比
第四节 简支屋架设计
受拉构件的容许长细比
承受静力荷载或间接承 直接承
项 次
构件名称
受动力荷载的结构 受动力 一般建 有重级工作制 荷载的
筑结构 吊车的厂房 结构
人字形或梯形屋架支座节点 （a）上承式 （b）下承式
支于混凝土柱的支座节点由节点板、底板、加劲 肋和锚栓组成。支座节点的中心应在加劲肋上，加 劲肋起分布支承处支座反力的作用，保证支座节点 板平面外刚度。
钢屋盖结构
第四节 简支屋架设计
为便于施焊，屋架下弦角钢背与支座底板的距离 不宜小于下弦角钢伸出肢的宽度及130mm。
1
桁架的杆件
350
250
250
2
吊车梁或吊车桁架以 下的柱间支撑
300
200
Байду номын сангаас
－
3
其他拉杆支撑系杆等 （张紧的圆钢除外）
400
350
－
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第四节 简支屋架设计
受压构件的容许长细比
项 次
构件名称
容许长细比
柱、桁架和天窗架杆件
1
柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱
150
间支撑
支撑（吊车梁梁或吊车桁架以下的柱间
⑤同一屋架的型钢规格不宜太多，以便订货，一 般不超过5～6种。同时应尽量避免选用相同边 长或肢宽而厚度相差很小的型钢，以免施工时 产生用料错误。
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第四节 简支屋架设计
⑥当连接支撑等的螺栓孔在节点板范围内且距节点 板边缘距离≥100mm时，计算杆件强度可不考虑截面 削弱。
⑦单面连接的单角钢杆件， 在按轴心受拉或轴心受 压计算其强度或稳定以 及连接时，钢材和连接 的强度设计值应乘以相 应的折成系数，考虑受 力偏心的影响。
2）弦杆截面有改变时，一般将拼接处弦杆肢背对齐，屋 架轴线在两个杆件形心线中间，如形心线偏移距离 超过较大弦杆截面高度5％，应考虑由此引起的偏 心弯矩，杆件弯矩按下式计算：