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5.2上弦节点“B”…………………………………………………………………（5）
5.3屋脊节点“G”…………………………………………………………………（6）
5.4支座节点“a”…………………………………………………………………（6）
5.4.1底板计算……………………………………………………………………（6）
5.4.2加劲肋与节点板连接焊缝计算……………………………………………（7）
5.4.3节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算……………………………………（7）
参考文献………………………………………………………………………………（8）
附录……………………………………………………………………………………（9）
1、设计资料
某车间跨度18米，长度90米，柱距6米。
厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。
地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，二类场地。
采用1.5m×
6.0m的预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用），屋面坡度为i=1/10。
雪荷载为0.72kN/m2，积灰荷载取0.6kN/m2。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土等级为C30。
2、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置
设计为无檩屋盖方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。
屋架计算跨度为L0=L-300=17700mm，端部高度取H0=1990mm，中部高度取H=2890mm,屋架杆件几何长度见施工图（跨中起拱按L/500考虑）。
根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材选用Q235B。
焊条采用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、垂直支撑和系杆，见图1。
图1屋架几何尺寸、内力及支撑布置
（a）屋架几何尺寸及内力图；
（b）上弦横向水平支撑布置图；
（c）屋架、下弦水平支撑布置图；
（d）1—1、2—2剖面图
3、荷载和内力计算
3、1荷载计算：
预应力混凝土屋面板1.45kN/m2
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4kN/m2
水泥砂浆找平层0.4kN/m2
保温层0.45kN/m2
一毡二油隔气层0.05kN/m2
水泥砂浆找平层0.3kN/m2
屋架和支撑自重0.12+0.011L=0.12+0.011×
18=0.32kN/m2
恒载总和3.37kN/m2
活荷载与雪荷载中取大值0.72kN/m2
积灰荷载0.6kN/m2
可变荷载总和1.32kN/m2
屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。
风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。
3、2荷载组合
一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，本方案在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
节点荷载设计值：
按可变荷载效应控制的组合：
Fd=（1.2×
3.37+1.4×
0.72+1.4×
0.9×
0.6）×
1.5×
0.6=52.3kN
其中，永久荷载，荷载分项系数γG=1.2；
屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数γQ1=1.4；
组合系数ψ1=0.7；
积灰荷载，γQ2=1.4，ψ2=0.9。
按永久荷载效应控制的组合：
Fd=（1.35×
0.72×
0.7+1.4×
0.6=54.1kN
其中，永久荷载，荷载分项系数γG=1.35；
故节点荷载取为54.1kN，支座反力为Rd=7Fd=378.7kN。
3、3内力计算
全跨荷载作用下屋架杆件内力如下表所示。
杆件
轴线长度（mm）
单位荷载内力（kN）
荷载作用内力（kN）
上弦杆
AB
1507.5
0.000
0.0
斜腹杆
Bc
2613
+4.739
256.4
BD
3015
-6.221
-336.6
cD
2864
-3.382
-183.0
DF
-8.993
-486.5
De
+1.884
101.9
FG
-9.102
-492.4
eF
3124
-0.690
-37.3
竖杆
Aa
1990
-0.5
-27.1
Fg
-0.462
-25.0
Cc
2290
-1.0
-54.1
下弦杆
ac
2850
+3.470
187.7
Ee
2590
ce
3000
+7.962
430.7
Gg
2890
+0.812
43.9
eg
+9.279
502.0
端腹杆
aB
2530
-6.502
-351.8
注：
表中加粗、倾斜的为该类杆件中所受荷载最大的杆件。
4、截面选择
腹杆最大内力为351.8kN，查表得，选用支座节点板厚t=12mm，中间节点板厚可为t=10mm。
4、1上弦
整个上弦不改变截面，按最大内力计算：
Nmax=-492.4kN，l0x=150.8cm,l0y=300.0cm（l1取两块屋面板宽度）。
选用2L90×
10，A=34.3cm2，ix=2.74cm，iy=4.13cm
双角钢T型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比λyz
故由λmax=λyz=75,按b类查附表4.2，得φ=0.720
4、2下弦
下弦也不改变截面，按最大内力计算。
Nmax=502.0kN,l0x=300cm,l0y=900cm，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘得距离约为100mm，可不考虑螺栓孔削弱。
选用2L80×
8，A=24.6cm2，ix=2.44cm，iy=3.70cm
4、3腹杆
4.3.1杆件aB：
Nmax=-351.8kN,l0x=l0y=253.5cm
4.3.2杆件cD：
Nmax=-183.0kN,l0x=l0y=286.4cm
选用2L75×
8，A=23.0cm2，ix=2.28cm，iy=3.50cm
故由λmax=λxz=75,按b类查附表4.2，得φ=0.392
4.3.3杆件Ee：
Nmax=-54.1kN,l0x=207cm，l0y=259cm，内力较小可按[λ]选择截面。
选2L45×
4，A=7.0cm2，ix=1.38cm，iy=2.24cm。
其余杆件截面选择见下表。
杆件名称
杆件号
内力设计值（kN）
计算长度（m）
所用截面
截面积A（cm2）
计算应力（N/mm2）
容许长细比[λ]
杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝（mm）
lox
loy
1.508
3.000
2L90×
34.3
199.4
150
—
9.000
2L80×
8
24.6
204.1
350
腹杆
2.535
142.5
10-130
6-100
2.864
2L75×
23.0
203.0
8-90
6-60
2.070
2.590
2L45×
4
7.0
8.0
加粗倾斜表示该类杆件以此为准；
“—”表示按构造要求取值。
5、节点设计
5、1下弦节点“c”
先计算腹板与节点板的连接焊缝：
B-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取hf1=8mm，hf2=6mm，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）：
肢背：
，用120mm；
肢尖：
，用80mm。
腹杆Dc和Cc的杆端焊缝同理计算，内力差ΔN=Nce-Nac=430.7-187.7=243kN。
由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度是40cm，角焊缝计算长度lw=40-1.2=38.8cm，采用hf=6mm，肢背焊缝应力为：
5、2上弦节点“B”
腹杆Ba,Bc的杆端焊缝计算从略。
这里验算上线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=54.1kN，
，lw1=lw2=42-1.0=41cm
肢尖焊缝承担弦杆内力差ΔN=0-（-336.6）=336.6kN，偏心距e=9-2.5=6.5cm，偏心力矩M=ΔNe=336.6×
6.5=21.88kN，采用hf2=10mm，则：
对ΔN：
对M：
则焊缝强度为：
5、3屋脊节点“G”
腹杆杆端焊缝计算从略。
弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，一般可不计算。
这里只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L90×
10，除倒棱外，竖肢，需切去Δ=t+hf+5mm=10+10+5=25mm，取Δ=30mm，并按上弦坡度热弯。
拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度（设hf=10mm）
共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：
拼接角钢长度为：
L=2lw+20=2×
130+20=280mm
取拼接角钢长度为400mm。
5、4支座节点“a”
杆端焊缝计算从略。
以下给出底板等的计算。
5、4、1底板计算
支反力Rd=378.7kN，混凝土强度C30fc=14.3N/mm2，所需底板净面积：
锚栓直径取d=25mm，锚栓孔直径为50mm，则所需底板毛面积：
按构造要求采用底板面积为
，垫板采用-100×
100×
20，孔径26mm。
实际底板净面积为：
底板实际应力：
，查表4.8得β=0.056，则：
所需底板厚度：
用t=20mm，底板尺寸为-280×
280×
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
，M=Ve=94.7×
6.70=629.8kN·
cm。
加劲肋高度、厚度取与中间节点板相同（即-495×
140×
10）。
采用hf=6mm，验算焊缝应力：
对V
对M
5、4、3节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算
采用hf=8mm，实际焊缝总长度：
焊缝设计应力：
参考文献：
[1]教材：
戴国欣主编，《钢结构》，武汉理工大学出版社，2013年出版。
[2]陈绍番主编，《钢结构》（上、下册），中国建筑工业出版社，2003年出版。
[3]汪一骏主编，《轻型钢结构设计手册》，中国建筑工业出版社，2001年出版。
[4]魏明钟主编，《钢结构》，武汉理工大学出版社，2002年出版。
致谢：
感谢老师在本次作品中的认真指导，在课程设计的过程中，刘老师给了我们极大的帮助和指导。
感谢和我一起讨论的同学，没有你们帮助也不会这么顺利，对于你们的帮助表示感谢。
附录：
a.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
c.18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
附表1梯形屋架课程设计任务表
保温荷载
①0.35
②0.40
③0.45
④0.5
⑤0.55
⑥0.60
⑦0.65
雪荷载
（1）0.65
（2）0.72（3）0.75（4）0.77
18m跨度
1-4
5-8
9-12
13-16
17-20
21-24
25-28
21m跨度
29-32
33-36
37-40
41-44
45-48
49-52
53-56
24m跨度
57-60
61-64
65-68
69-72
73-76
77-80
81-84
85-87
选题例子：
保温荷载⑤、雪荷载
（2）、跨度21m就是题号：
46
前1-72编号，屋架采用的钢材、焊条为：
Q235钢，焊条为E43型；
后73-144编号，采用Q345钢，焊条为E50型。
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