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1、下载可编辑1.设计资料（1）某地一金工车间，长96m，跨度27m，柱距6m，采用梯形钢屋架，预应力钢筋混凝土大型屋面板，上铺珍珠岩保温层，设计地点哈尔滨地区，保温层厚度为100mm,容重，采用封闭结合，卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C20（抗压设计强度fc=10N/mm2），车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m,柱顶标高27m。屋面荷载标准值为，雪荷载标准值，积灰荷载标准值为0.5kN/m2。桁架采用梯形钢桁架，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为。钢材采用Q235-B，焊条采用E43型，手工焊。 （2） 屋架计算跨度
2、 （3） 跨中及端部高度： 桁架的中间高度 h=3.340m 在26.7m的两端高度 在27.0m轴线处两端高度 桁架跨中起拱 l/50055mm 屋架高跨比在经济范围（）内，为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用人字形式。2. 结构形式及几何尺寸如图1所示，支撑布置如图2所示图1 桁架形式及几何尺寸根据厂房长度（96m60m）,跨度及荷载情况，设置三道上下弦水平支撑如图：桁架及桁架上弦支撑布置桁架下弦支撑布置图垂直支撑垂直支撑图2：桁架支撑布置图 符号说明：SC上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑；GG刚性系杆；LG柔性系杆3. 荷载计算屋面活荷载和雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载为
3、，等于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以，换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为m。标准永久荷载： 预应力混凝土大型屋面板 三毡四油防水层 20mm厚找平层 80mm厚珍珠岩制品保温层 桁架和支撑重 总计 标准可变荷载：屋面活荷载 积灰荷载 总计 桁架设计时，应考虑以下三种荷载组合：（1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载 （按永久荷载为控制的组合）全跨节点荷载设计值 （由可变荷载为主控制的组合）全跨节点荷载设计值为：（2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载设计值:对结构不利时： 对结构有利时： 半跨可变荷
4、载设计值：（3） 全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载为主的组合）全跨节点桁架自重设计值 对结构不利时： 对结构有利时： 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值 （1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载。4. 内力计算由图解法解得F=1的桁架各杆件的内力系数，然后求出各种情况下的内力进行组合，计算结果见附表杆件内力组合表。5. 杆件设计 （1）上弦杆 整个上弦杆采用等截面，按HI、IJ杆件之最大设计内力进行设计 N= - 824.31kN 上弦杆的计算长度： 在桁架平面内，为节点轴线长度 在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况。取 因为故选用两个不等肢角钢，短
5、肢相并。 腹杆最大内力N=-432.60kN。查教材表9.6.4，节点板厚度选 用10mm，支座节点板厚度选用12mm。 设，属b类截面，查教材附录4得： 需要截面面积 需要的回转半径 根据需要的A、，查角钢规格表，选用，a=10，如右图3 图3 上弦截面，按所选角钢进行验算： ， 所以 b类截面 ，所需截面合适。（2） 下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算 图4 下弦杆截面 所需截面面积为 初选, ，因，故用不等肢角钢，短肢相并，如图4所示。 ，考虑下弦有的栓孔削弱，下弦净截面面积 合格（3） 端斜杆aB杆件轴力 计算长度 因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使设 图5 端斜杆截面
6、根据需要的 选用 ， ，如图5所示。 又 所以 故 所选截面合适 故aB杆选用（4） 斜腹杆 df杆 ，fJ杆 F点在此处不断开，采用通长杆件 最大拉力： 最大压力： 平面内的计算长度 平面外的计算长度： 对受压主斜杆：按最大压力和上段计算长度计算:因内力较小，故按在联合构造要求及所需的，试选截面，由附录8得 查表 ， 受压合格。 图6 dJ杆截面拉应力：，受拉合格格鉴于焊脚尺寸考虑（填板厚度10mm）并结合后面所选截面，选用截面。截面形式如图6所示。（5） 腹杆Bb 受拉 平面内计算长度 试选 图7 Bb杆截面 ，所选截面合格，故腹杆Bb选用，如图7所示。（6）端竖杆，Aa杆。 因内力较小，
7、故按需要的回转半径为： ，查型钢表，采用不等边角钢长肢相连，试选 ， 图8 端竖杆Aa截面，因，故取=122.1 ，查表得 =0.426。，故所选截面合格所以端竖杆Aa选用，考虑焊缝尺寸要求（节点板厚度12mm），改选，如图8所示。（7）竖杆Je杆 ，取 ， 选用,选用十字型截面，满足长细比要求。其余各杆件的截面选择计算过程在此不一一列出，将计算过程列于杆件截面选择表中。6. 节点设计（1）下弦节点d用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度设计值，设Gd的肢背和肢尖焊缝= 6mm，则所需焊缝尺寸长度为： 肢背：，加2后取6cm 肢尖：，加2后取6cm 设Hd杆的肢背和肢尖焊缝分别为5mm则所
8、需焊缝长度为: 肢背：，加2后取6cm 肢尖：，加2后取6cm设fd杆的肢背和肢尖焊缝分别为6mm，则所需焊缝长度为: 肢背：，加2后取6cm 肢尖：，加2后取6cm根据所绘制的节点详图可确定节点板的尺寸为 下弦与节点板连接的焊缝长度为32.5cm，=6mm。焊缝所受的力为左右的下弦杆的内力差 受力较大的肢背的焊缝应为：满足要求，如图9。（2）上弦节点G设Gg杆的肢背和肢尖焊缝都为6mm，则所需焊缝长度为:肢背： 加2后取8cm 肢尖： 加后取6cmGd杆杆的肢背和肢尖焊缝都为6mm，则所需焊缝长度为:肢背： ，肢尖： ，根据所绘制的节点详图可确定节点板的尺寸为 ，上弦与节点板连接的焊缝长度为
9、24cm，=6mm。焊缝所受的力为左右的下弦杆的内力差，则 受力较大的肢背的焊缝应为：，满足要求，如图10。（3） 屋脊节点J 弦杆一般都是采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢之间能够密合，并便于施焊需将拼接角钢的角头削弱，且截去垂直肢的一部分宽度（一般为）。拼接角钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿，接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。 设焊缝,则所需要的焊缝计算长度为（一条焊缝）： ，则拼接角钢总长为： 拼接角钢的长度取760mm 设Jf杆的肢背和肢尖焊缝分别为8mm和6mm，则所需焊缝长度为:肢背：，加2后取8cm肢尖：，加后取6cm根据上面求得的焊缝长度及构造要求，从而确定节点板尺寸为。上弦
10、肢尖与节点板的连接焊缝较肢背焊缝危险，按上弦内力的15%计算，设肢头焊缝，节点板长度为400mm，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为考虑节点荷载43.1KN由八条焊缝共同承担 焊缝应力为： 满足要求。桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼接，左半边的上弦，斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦，斜杆与节点板的连接用工地焊缝。如图11。（4） 下弦结点e 下弦一般采用与下弦尺寸相同的角钢来拼接，同样需将角钢的角尖削除，且截去垂直肢的一部分宽度（）。拼接角钢的这部分削弱靠节点板来补偿。拼接角钢与下弦角钢间共有4条角焊缝承担节点两侧截面中的内力,焊缝长度取
11、，则需要的拼接角钢总长为 ，取74cm由于角钢的边长140mm125mm,故需要将角钢的两端各切去一角。下弦与节点板的连接焊缝。按两侧下弦内力的15%来计算，取， 设计节点板尺寸：，取节点板长：b=500mm2（48.1+16+10）=149mm肢尖：肢背：满足要求，如图12。（5） 支座节点a 为了便于施焊，下弦杆角水平肢的底面与支座底板的净距取150mm，在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋高度与节点板的高度相等，厚度为12mm1） 支座底板的计算 支反力 支座底板的平面尺寸采用，如果仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为验算柱顶混凝土的抗压强度底板的厚度按桁架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承，而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为 为两支承边之间的对角线长度 为系数， ，由表查得，底板厚度 取t=20mm2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算aB杆 肢背： 取20cm肢尖：=6mm 取10cmab杆 肢背：
