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。

屋架几何尺寸如图1所示：四、杆件界面设计（1） 上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算：N max =-580.3KN ，l 0x =150.8cm ，l 0y =301.6cm 故截面应选择等边角钢截面。

假定λ=50，则ϕ=0.856，A req =N/ϕf=5803/（0.856×215）31.5 cm 2i yreq =l ox /λ=150.8/50=3.02cm i yreq = l oy /λ＝301.6/50＝6.03cm 由附表7.6选2L110×10, 肢背间距a=10mm A=2×19.26=38.52cm 2、i x =3.05cm 、i y =4.52cm截面验算：x λ＝l ox / i x ＝150.8/3.05=49.4<［λ］＝150(满足)y λ＝l oy / i y =301.6/4.52=66.7<［λ］＝150(满足) b/t=10/1=10＜0.58×301.6/10=17.54220.415169.7yz y oy b l t λλ⎛⎫=+= ⎪ ⎪⎝⎭ yz λ＞x λ,故max yz λλ=查表得ϕ＝0.7528由N/ϕA=5803/(0.7528×38.52)=200.1N/mm ²＜f=215 N/mm ² 故上弦杆采用2 L110×10（2） 下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N=576.9 KN 计算l ox ＝300cm l oy =1185cm A nqeq =N/f=26.83cm 2由附表7.6选2 L100×8 , a=10mmA ＝2×15.64＝31.28 cm 2，i x ＝3.08cm ，i y ＝4.48cmn A /N ＝σ=5769/31.28=185N/2mm < 215 N/2mm (满足)x λ＝l ox / i x ＝300/3.08=97.4<［λ］＝350(满足)y λ＝l oy / i y =1185/4.48=264.5<［λ］＝350(满足) 故下弦杆采用2 L100×8（3）腹杆aBN=-336.7KN ，l 0x =l 0y =253cm选用截面2L90×8, a=10mm 截面几何特性：几何面积：A=27.88cm 2回转半径：i x =2.76cm ，i y =4.09cm[]253.591.71502.76x λλ==〈=长细比：[]253.561.91504.09y λλ==〈= b/t=9/0.8=11.25＜0.58×253/9=16.34220.41516691.7yz y x oy b l t λλλ⎛⎫=+=〈= ⎪ ⎪⎝⎭max 91.7x λλ==查表得x ϕ=0.610则A x /N ＝ϕσ=3367/0.610×27.88=198N/2mm < 215 N/2mm (满足) 所以选择截面为2L90×8的等肢角钢，肢背间距为a=10mm（3） 腹杆BcN=262.1KN ，l 0x =0.8×261.3=209cm ，l 0y =261.3cm 选2 L70×5, a=10mmA ＝2×6.88＝13.76 cm 2，i x ＝2.16cm ，i y ＝3.24cmn A /N ＝σ=2621/13.76= 190.5N/2mm < 215 N/2mm (满足)x λ＝l ox / i x ＝209/2.16=96.8<［λ］＝350(满足)y λ＝l oy / i y =261.3/3.24=80.6<［λ］＝350(满足)选用截面2L70×5 ， a=10mm（5）腹杆 FgN=43KN, l ox =l oy =0.8×312.4=249.9cm 选2L56×5，A=2×5.42=10.84cm ² 满足最小角钢要求i x ＝1.72cm ，i y ＝2.69cm[]249.9145.31501.72ox x x l i λλ===〈= 满足要求 []312.4116.11502.69oy y yl i λλ===〈= 满足要求。

（6）腹杆gHN=0.46KN, l ox =0.8×339=271.2cm ，l oy =339cm选2L63×5，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.97cmx λ=l ox /i x =139.8﹤150 满足 y λ=l oy /i y =114.1﹤150 满足。

（7）腹杆HiN=-40.9KN l ox =0.8×339=271.2cm ，l oy =339cm选2L63×5，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.97cmx λ=l ox /i x =139.8﹤150 满足 y λ=l oy /i y =114.1﹤150 满足。

按第二种荷载组合N Hi 压力略微增加，但其值小，可满足要求。

（8）腹杆IiN=78.2KN l ox =0.9×319=287.1cm选2L63×5，十字相连 ，A=12.28， i x ＝2.45cmx λ=l ox /i x =117.2﹤350 满足承载力验算：A /N ＝σ=782/12.28=63.7N/mm 2< 215(满足)所以选择截面为2L63×5的等肢角钢，肢背间距为a=10mm其余截面选择见下表：五、节点设计（1）屋脊节点。

竖杆Ii 杆端焊缝按构造取f h 和w l 为5mm 和80mm 。

上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅承受屋面板传来的集中荷=载，一般可不做计算。

角钢肢尖焊缝应取上弦内力N 的15%进行计算，即：∇N=0.15×562=84.3(kN).其产生的偏心弯矩M=∇Ne=384.31050⨯⨯=4215000（N •mm ）现取节点板尺寸如图所示。

设肢尖焊脚尺寸2f h =6mm ，则焊缝计算长度2w l =200－2×16－5=183（mm ）。

验算肢尖焊缝强度：=91.9（N/mm 2）<w f f =160N/mm 2（满足要求）上弦杆起拱后坡度为6.91。

拼接角钢采用与上弦相同截面，热弯成型。

拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。

设角焊缝焊脚尺寸f h =t －2=10－2=8（mm ）。

则接头一侧需要的焊缝计算长度为：()356210156.840.740.78160w wf f N l mm h f ⨯===⨯⨯⨯⨯ 拼接角钢的总长度为：()()1222156.828102100376.4()9.6w f l l h a mm ⎛⎫=++=⨯+⨯++⨯⨯= ⎪⎝⎭取l =400mm拼接角钢竖肢需切去的高度为：∇=)(2358105mm h t f =++=++取∇=25mm ，竖肢余留高度为75,mm 。

（2）下弦拼接节点。

拼接角钢采用与下弦相同截面。

拼接角钢一侧的焊缝 长度按与杆件等强设计。

设角焊缝焊脚尺寸)(6282mm t h f =-=-=，则接头一侧所需要的焊缝计算长度为：231.2810215250.2()40.740.76160w wf f Af l mm h f ⨯⨯===⨯⨯⨯⨯ 拼接角钢的总长度为：()()22250.22610534.4()w f l l h a mm =++=⨯+⨯+=取l=540mm ，拼接角钢水平肢较宽，故采用斜切，不但便于焊接，且可增加焊缝长度，水平肢上的安装螺栓孔，待屋架拼装完后可用于连接屋架下弦横向水平支撑。

竖肢因切肢后余留高度较小，不设安装螺栓。

拼接角钢竖肢需切去的高度为：586519t h mm ∇=++=++=（mm ） 取∇=20mm ，即竖肢余留高度为80mm 。

取两斜腹杆杆端至节点中心距离为230mm ，竖杆杆端至节点中心则取90mm （按工程惯例梯形屋架通常取下弦节点中心至各腹杆下端的距离为5mm 的倍数，各腹杆的角钢长度亦取5mm 或10mm 的倍数，而让上弦节点中心至腹杆上端的距离为不规则尾数）。

节点板按布置腹杆杆端焊缝需要，采用—330×10×380。

（3）支座节点。

根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用—380×12×440. 为便于施焊，取底板上表面至下线轴线的距离为160mm ，且在支座中线处设加劲肋—90×10，高度与节点板相同，亦为440mm 。