钢结构屋架设计计算书

图 6 上弦节点”5” A. 上弦杆肢背与节点板的连接焊缝
节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载 点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差 。节点 1 的槽焊缝
。节 ,
其中 为节点板的厚度。
由公式
可见塞焊缝一般不控制。
B. 上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝
角焊缝的焊角尺寸
图 8 上弦节点”6” A. 上弦杆肢背与节点板的连接焊缝
上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面
的集中荷载
。节点 1 的塞焊缝
,其中 为节点板的厚度。
由公式
, 可见塞焊缝一般不控制。 B. 上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝
肢尖角焊缝的焊角尺寸
, 计算长度
上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆内力的 15%计算。内力差
算长度： 由焊缝的应力公式得
,弯矩
, 设焊缝
, 焊缝计
=
=25.41
<
C. 支座底板的连接焊缝
假定焊缝传递全部支座反力
设焊缝
,支座底板的连接焊缝的长度为：
=
=804 由公式得,
,满足要求。
D. 上弦杆与节点板的连接焊缝 上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接,假定槽焊缝只承受屋面的
-26.45 -128.19 -107.57 -128.19
4-5
-9.49
-50.39 -35.30 -5.53
-20.57 -109.89
-89.27 -109.89
5-6
-7.91
-42.00 -29.43 -3.95
-14.69
-91.60
-70.97 -91.60
下 1-7
13.5
71.69
图 2 支撑的布置图
4. 檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距 1.866m。因屋架间距为 6m，所以在檩条跨中设一
道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5. 荷载标准值 上弦节点恒荷载标准值
上弦节点雪荷载标准值 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图 3
图 3 上弦节点恒荷载 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图 4
杆件名称 杆件编 截面规格
号
（mm）
屋架杆件的焊缝计算 杆件内力 肢背焊缝尺寸 肢背焊角长度 （kN）
表-3 肢尖焊角尺寸
肢尖焊缝长度
上弦杆 1-2
2L90X8
-164.78 6
100
6
60
下弦杆 1-7
2L80X7
156.33 6
100
6
60
竖腹杆 2-7
L56X4
05
40
4
40
3-8
L56X4
5.79 5
屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为 1.866m。
,檩距为
图 1 屋架形式和几何尺寸
3. 支撑的布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂
直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细 杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图 2。
(5) 下弦节点”11”
A. 下弦杆拼接焊缝计算
图 9 下弦节点”11”
拼接角钢与下弦杆用相同的规格,选用
,下弦杆与拼接角钢之间的角焊缝的焊角尺寸采
用
。根据公式得下弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为,
取 145mm,拼接角钢的长度为 2
mm。
为使拼接角钢与弦杆之间密合,并便于是施焊,需将拼接角钢的尖角切除,且截取垂直肢的一
40
4
40
4-9
2L56X4
11.58 5
40
4
40
5-10 2L56X4
17.37 5
40
4
40
6-11 2L56X4
46.32 5
40
4
40
斜腹杆 2-8
L56X4
-18.30 5
40
4
40
3-9
2L56X4
Βιβλιοθήκη Baidu
-20.84 5
40
4
40
4-10 2L56X4
-24.55 5
40
4
40
5-11 2L56X4
集中荷载
.节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差 。节点 1
的槽焊缝 为节点板的厚度
,其中
由公式
般不控制,仅需验算肢尖焊缝。
角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸
,计算长度
,可见塞焊缝一
上弦杆的内力差 N=-164.78KN,偏心距
,则由公式得,
他
可见,肢尖焊缝满足要求。 (2) 上弦弦间节点板的计算 为便于上弦节点搁置屋面板,节点板的上边缘缩进肢背 10mm，采用塞焊缝，按 2 条角焊 缝计算。计算时可略去屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载与上弦垂直。 对于上弦节点”5”
2
600
2-3
1866
2.76
110.4
2
600
上弦杆
3-4
1866
2.76
110.4
2
600
4-5
1866
2.76
110.4
2
600
5-6
1866
2.76
110.4
2
600
1-7
1770
2.46
196.8
2
600
7-8
1770
2.46
196.8
2
600
下弦杆
8-9
1770
2.46
196.8
2
600
9-10
1770
2..46
196.8
2
600
10-11
1770
2.46
196.8
2
600
2-7
3-8
竖腹杆
4-9
1770
1.73
138.4
2
600
5-10
2360
1.73
138.4
2
800
6-11
2950
2.18
177.4
3
700
2-8
斜腹杆 3-9
2127
1.73
69.2
2
700
4-10
2503
1.73
(1) 上弦杆的节点连接计算 A. 支座底板的计算
支座反力
图 5 支座节点”1”
设 a,b 取 12cm,则 底板的承压面积
底板下的应力
底板的最大弯矩
, 由于
,则
支座厚度
B. 加劲肋计算 加劲肋厚度取与节点相同。加劲肋与节点板的连接焊缝的计算： 假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一,即
焊缝受剪力
,计算长度
上弦杆的内力差 N=-18.29KN,偏心距
,则由公式得,
可见,肢尖焊缝满足要求。 对于其他 2,3,4,5 上弦节点,由于节点板的尺寸长均不小于"5"号节点,而其所受的节点集
中力和弦杆轴向内力差都相等,故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。
(3) 下弦节点”10”
图 7 下弦节点”10” A. 下弦杆与节点板的连接焊缝
下弦与节点板连接的焊缝长度为 300mm, 受力较大的肢背处焊缝应力为
, 内力差 N=-17.37KN
故按构造满焊即可。 由于下弦节点 7,8,9 的节点板尺寸长均不小于"10"号节点板,故其所受的弦杆轴向力内力差都 相等, 故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。
(4) 上弦节点”6”
25.11
121.59
102.06 121.59
10-11 9
竖 2-7
0
直 3-8
0.5
腹 4-9
1
杆 5-10 1.5
6-11 4
斜 2-8
-1.58
腹 3-9
-1.8
杆 4-10 -2.12
5-11 -2.5
47.79 0
2.66 5.31 7.97 21.24 -8.39 -9.56 -11.26 -13.28
图 10 节点稳定计算中 c 值 可不进行稳定计算。
其中,c 为受压腹杆 2-8 连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离。 由于 8 号节点板中斜腹杆的 c 值是最大的,而 t 值都相等,故其他节点板的稳定性不需计算。 (7) 节点板的强度计算
选取 5-11 杆的作用下 5 号节点板进行计算。
图 11 节点有效宽度 “5”节点 5-11 杆的内力 P=-28.95kN,板件的有效宽度 =114mm,板件的厚度 t=8mm,
1
2
3
4
5
2+3
2+5
上 1-2
-14.23 -75.56 -52.94 -10.28
-38.24 -164.78 -144.21 -164.78
弦 2-3
-12.65 -67.17 -47.06 -8.7
-32.36 -146.49 -125.92 -146.49
杆 3-4
-11.07 -58.78 -41.18 -7.11
8.3 节点的设计 8.3.1 支座节点
2L90X8
25.2
25
2L80X7
22.3
25
L56X4
15.3
15
L56X4
15.3
15
2L56X4
15.3
15
2L56X4
15.3
15
2L56X4
15.3
15
L56X4
15.3
15
2L56X4
15..3
15
2L56X4
15.3
15
2L56X4
15.3
15
故节点板的强度满足要求。因为其他节点板的 均小于此值,故其他节点板的强度满足要求。
(8) 填板的计算
杆件名 杆件编号 称
杆件中填板数量
杆件长度
i
（mm ） (回转半径)
（cm）
1-2
1866
2.76
表-5
填板最大间距
拉杆
压杆
80 i
40 i
（cm）
(cm)
110.4
节点间 填板个
数
填板间距 （mm ）
50.22 9.75
36.27
156.33
136.8 156.33
弦 7-8
13.5
71.69
50.22 9.75
36.27
156.33
136.8 156.33
杆 8-9
12
63.72
44.64 8.25
30.69
138.96
119.43 138.96
9-10 10.5
55.76
39.06 6.75
-28.95 5
40
4
40
注：表中焊缝的计算长度
。 不小于 和 40mm 其中较小值。
8.2 形心距离的确定 屋架各杆件的角钢背面的距离 如图表-4，表中 为杆件重心线至角钢背面的距离。
杆件名称
屋架各杆件的角钢背面的距离 杆件截面 重心距离 轴线距离
表-4 备注
上弦杆 下弦杆
2-7 3-8 4-9 腹杆 5-10 6-11 2-8 3-9 4-10 5-11
图 4 上弦节点雪荷载
6. 内力组合 内力组合见表—1
屋架杆件内力组合表
表—1
杆 杆件编 恒荷载及雪荷载
半跨雪荷载
内力组合
最不利
件号
内力 恒载 雪载
内力
半跨雪 1.2 恒+ 1.2 恒+ 荷载
名
系数 内力 内力
系数
载内力 1.4 雪
1.4 半跨 （kN）
称
（kN） （kN）
（kN） （kN） 雪（kN）
84.69 0
5.79 11.58 17.37 35.90 -18.30 -20.84 -24.55 -28.95
104.22 0
5.79 11.58 17.37 46.32 -18.30 -20.84 -24.55 -28.95
7. 截面的选择
屋架杆件的选择验算表
表-2
8. 节点设计 8.1 杆件焊缝尺寸的计算
部分宽度 B. 下弦杆与节点板的连接焊缝
.拼接角钢的这部削弱,可靠节点板来补偿。
按杆件内力的 15%计算,设肢背处的焊角尺寸为 =5mm,则需要的焊缝长度为：
设肢尖处的焊角尺寸为 =5mm,则需要的焊缝长度为：
(6) 节点板在斜腹杆作用下的稳定计算 对于有竖腹杆相连的节点板,选取 2-8 杆作用下的 8 号节点板的进行计算。
33.48 0
1.86 3.72 5.58 14.88 -5.88 -6.70 -7.89 -9.3
5.25 0 0.5 1 1.5 2 -1.58 -1.8 -2.12 -2.5
19.53 0
1.86 3.72 5.58 7.44 -5.88 -6.70 -7.89 -9.3
104.22 0
5.79 11.58 17.37 46.32 -18.30 -20.84 -24.55 -28.95
69.2
3
600
5-11
2950
1.73
69.2
4
600
注：每节间不应少于两个填板。
KN,偏心距
, 则由公式得：
可见,肢尖焊缝满足要求。 C. 上弦拼接杆的计算
上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为
取 60mm.则角钢长度为
。考虑到拼接节点的刚度,拼接角钢的长
度取为 600mm。 为了使拼接角钢的和弦杆之间能紧贴便于施焊,需将拼接角钢的棱角铲去, 把竖向肢切去
偿。
，t 为拼接角钢的厚度.拼接角钢的截面削弱,由节点板来补
,混泥土强度等级为 C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C 型檩条，
檩距为 1.5～2.1 米。结构的重要度系数为
，屋面的恒荷载的标准值为
。屋面
的活荷载为
，雪荷载为
，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪
不均匀分布状况。屋架采用 Q235B，焊条采用 E43 型。
2. 屋架形式及几何尺寸
1. 设计资料 某车间厂房总长度约为 108 米,跨度为 18m。车间设有两台 30 吨中级工作制吊车。车间无腐
蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为 1：3，屋 架 间 距 为 6m, 屋 架 下 弦 标 高 为 9 米 ， 其 两 端 铰 支 于 钢 筋 混 凝 土 柱 上 ， 上 柱 截 面 尺 寸 为