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1、1钢钢 屋屋 架架 设设 计计 计计 算算一、设计资料屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上（砼等级 C20） 。钢屋架材料为 Q235 钢，焊条采用 E43 型，手工焊接。 该厂房横向跨度为 24m，房屋长度为 240m，柱距（屋架间距）为 6m，房屋檐口高为 2.0m，屋面坡度为 1/12。 二、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图 屋架计算跨度=24000-300=23700mm。 屋架端部高度 H0=2000mm。 二、支撑布置2三、荷载计算 1、 荷载 永久荷载 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1500N/m2 =1.5 KN/m2 屋架自重 （1
2、20+1124）=0.384 KN/m2 防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2 找平层 2cm 厚 400N/m2 =0.40 KN/m2 保温层 970N/m2 =0.97 KN/m2 支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2 小计 3.714 KN/m2 可变荷载活载 700N/m2=0.70 KN/m2 以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水 平投影面积计算。 永久荷载设计值：1.23.714=4.457kN/m2 可变荷载设计值：1.40.7=0.98kN/m2 2、荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： （1）全
3、跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：P=（4.457+0.98）1.56=48.93kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：P1=4.4571.56=40.11kN P2=0.981.56=8.82kN （3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载 全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2（0.384+0.08）1.56=5.01kN 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载 P4=（1.21.5+1.40.7）1.56=25.02kN 以上 1） ，2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。 四、内力计算 按力学求解器计算杆件内力
4、，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下， 屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的 斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在 半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依 据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。全跨荷载布置图3全跨荷载内力图左半跨荷载布置图左半跨荷载内力图右半跨荷载布置图右半跨荷载内力图4内力计算表内力计算表 表表 1杆内力系数P=1在左半跨在右半跨全跨杆 件名 称全跨永久荷载+全跨可变荷载P=48.93kNN=P全跨永久荷载+
5、半跨可变荷载P1=40.11kNP2=8.82kNN 左=P1+P2N 右=P1+P2全跨屋架支撑+半跨屋面板+半跨可变荷载P3=5.01kNP4=25.02kNN 左=P3+P4N 右=P3+P4计算内力KN10-11000000011-13-6.35-2.51-8.86-424.57-393.55-346.13-253.62-132.50-393.5513-15-9.35-4.65-14.00-670.88-613.42-555.38-379.18-230.94-613.4215-17-9.62-6.39-16.01-767.20-688.25-648.36-399.80-297.92-6
6、88.25上弦杆17-18-7.84-7.84-15.68-751.39-654.53-654.53-341.67-341.67-654.531-23.511.254.76228.10212.65184.74139.3668.08212.652-38.223.6211.84567.37522.64465.83330.54185.45522.643-49.755.5415.29732.70664.25612.25399.56266.78664.25下弦杆 4-58.927.1216.04768.64680.67658.44377.90321.13680.671-11-6.54-2.35-8.89
7、-426.01-396.97-345.22-259.79-127.64-396.9711-24.892.177.06338.32311.50277.91196.73110.94311.502-13-3.54-2.09-5.63-269.79-243.97-226.06-145.54-99.81-243.9713-32.061.893.95189.28165.93163.8488.7583.90165.933-15-0.86-1.83-2.69-128.90-106.30-118.28-43.82-73.91-118.2815-4-0.321.671.3564.6944.0668.39-1.97
8、60.8068.39-1.974-171.441.63-0.19-9.1011.0313.3744.2750.2750.27斜腹杆17-5-2.401.50-0.90-43.13-61.65-13.49-81.1141.89-81.111-10-0.500-0.50-23.96-23.96-17.78-21.79-3.01-23.962-12-1.000-1.00-47.92-47.92-35.57-37.56-6.02-47.923-14-1.000-1.00-47.92-47.92-35.57-37.56-6.02-47.924-16-1.000-1.00-47.92-47.92-35.5
9、7-37.56-6.02-47.92竖杆5-180.800.801.6076.6747.0347.0334.8634.8547.03五、杆件截面设计 1、上弦杆截面计算 整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算 N = -688.25kN（压力） ，查钢结构设计手册 ，节点板 厚度选用 12mm，支座节点板厚度选用 14mm。计算长度 屋架平面内取节间轴线长度0150.5xlcm=屋架平面外根据支撑和内力变化取02150.5301.0ylcm=因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。如图 1 所示。yxll0025yyxx12图 1 上弦截面设，查轴心受压构件的稳定系数表60807. 0需
10、要截面积3 2688.25 1039670.807215NAmmfj=需要回转半径015082.5160x xlicml=030165.0360y ylicml=根据需要的 A 、 ix 、iy ，查角钢型钢表，选用 2，A = 50.6 c , ix = 2.85 cm , 16010010 iy = 7.78cm。 按所选角钢进行验算，0150.5 2.8553xxxlil=0301.0 7.7839yyylil=满足长细比：的要求。 150l=由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，xyllminxjj=0.842xj=s=3 22688.25 10162/215/0.8425060x
11、NN mmfN mmAj=minxjj=0.568xj=s=3 22396.9710157/215/0.5684460xNN mmfN mmAj=minxjj=0.568xj=s=3 22118.28 10153/215/0.5682172xNN mmfN mmAj=minxjj=0.365xj=s=3 2281.11 10152/215/0.365 1458xNN mmfN mmAj=minxjj=0.517xj=s=3 2223.961020/215/0.5172332xNN mmfN mmAj=minxjj=0.581xj=s=3 2247.921035/215/0.5812332xNN
12、 mmfN mmAj=minxjj=0.517xj=s=3 2247.921040/215/0.5172332xNN mmfN mmAj=minxjj=0.453xj=s=3 2247.921045/215/0.4532332xNN mmfN mmAj=50 mm，节点图如下图所示。4、下弦跨中、下弦跨中 5 节点设计节点设计 （1）下弦接头设于跨中节点处，连接角钢取与下弦杆相同截面 216010010，焊缝高度 hf=8mm，焊缝长度为： lw=（680.67103）/（40.78160）+16=206mm，取 lw=210mm 连接角钢长度 lw=2210+10=430mm，取 lw=43
13、0mm 下弦杆与节点板，斜杆与节点板之间的连接焊缝按构造设计。 （2）弦杆与节点板连接焊计算：按下弦杆内力的 15%计算。N=680.6715%=102KN 设肢背、肢尖焊肢尺寸为 8 mm，弦杆一侧需焊缝长度为 肢背 lw=（0.75102103）/（20.78160）+16=59mm，取 80mm， 肢尖 lw=（0.25102103）/（20.78160）+16=30mm。取 40mm 腹杆与节点板连接焊缝的计算方法与以上几个节点相同，节点图如下图所示。5、 支座支座 1 节点节点 为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取 160mm。在节点中心线上设置加 劲肋。加劲肋取
14、 4608012mm，节点取 46038014mm 的钢板。 （1）支座底板的计算 支座反力 RA=RB=479.2KN 按构造要求采用底板面积为 ab=280360mm2如仅考虑加劲肋部分底板承受支座反力 R，则承压面 积为 280（280+12）=48160mm2 验算柱顶混凝土的抗压强度：=R/Au=479.2103/48160=10N/mm2fc=12.5N/mm2满足。 18底板的厚度按屋架反力作用下的弯距计算，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，每块板单位宽度的最大弯距为：M=a2 2式中 底板下的平均应力，=10N/mm2；2两支承边之间的对角线长度，2=165.6mm；aa系数，由 b2/a2决定。b2=80150/165.6=72.46，b2/a2=72.46/165.6=0.438，查表得 =0.045故 M=0.04510165.62=12340.5Nmm。a2 2底板厚度 t=19mm，取 t=20mm。612340.5/215（2）加劲肋与节点的连接焊缝计算 加劲肋高度取与支座节点板相同，厚度取与中节点板相同（即38014460） ，一个加劲肋的连接 焊缝所承受的内力为四分之一支座反力。 R/4=479.2103/4=119.8103N，M=Ve=119.810350=5.95106Nm
