目录一、设计资料 (1)二、结构形式及支撑布置 (2)三、荷载计算 (4)四、内力计算 (5)五、杆件设计 (6)六、节点设计 (10)七、参考资料 (17)八、附表一 (18)九、附表二 (19)一、设计资料1、某车间跨度为18m，厂房总长度90m，柱距6m，屋面坡度：1：10，屋面材料：预应力大型屋面板，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。

屋架形式荷载（标准值）永久荷载： 改性沥青防水层0.35kN/m 220厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.4kN/m 2 100厚泡沫混凝土保温层0.6kN/m 2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.4kN/m 2屋架和支撑自重为（0.120+0.011L ）kN/m 2可变荷载 基本风压： 0.35kN/m 2 基本雪压：（不与活荷载同时考虑） 0.30kN/m 2 积灰荷载0.75kN/m 2 不上人屋面活荷载0.7kN/m 2二、结构形式及支撑布置桁架的形式及几何尺寸如下图2.1所示图2.1 桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置如图2.2所示1950120001350150501507150715071507150715071507150819652494223325692813280325163056304527983305329530812850300030003000图2.2 桁架支撑布置符号说明：SC ：上弦支撑； XC ：下弦支撑； CC ：垂直支撑GG ：刚性系杆； LG ：柔性系杆桁架及桁架上弦支撑布置桁架及桁架下弦支撑布置垂直支撑 1-1垂直支撑 2-2三、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。

由于风荷载为0.35kN/m 2 小于0.49kN/m 2，故不考虑风荷载的影响。

沿屋面分布的永久荷载乘以21cos 11111 1.004α=+=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（w P =0.12+0.011⨯跨度）计算，跨度单位为m 。

标准永久荷载： 改性沥青防水层1.004x0.35=0.351kN/m 2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 1.004x 0.4=0.402kN/m 2 100厚泡沫混凝土保温层1.004x 0.6=0.602kN/m 2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.004x 1.4=1.406kN/m 2屋架和支撑自重为 0.120+0.011x24=0.384kN/m 2 _____________________________共 3.145kN/m 2标准可变荷载： 屋面活荷载 0.7kN/m 2 积灰荷载0.75kN/m 2_____________________________共 1.45kN/m 2考虑以下三种荷载组合① 全跨永久荷载+全跨可变荷载 ② 全跨永久荷载+半跨可变荷载③ 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合）全跨节点荷载设计值：()222F 1.35 3.145kN m 1.40.70.7kN m 1.40.90.75kN m 1.5m 6m 52.89kN=⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值： 对结构不利时：21,2F 1.35 3.145kN m 1.5m 6m 38.21kN=⨯⨯⨯=（按永久荷载效应控制的组合） 21,2F 1.2 3.145kN m 1.5m 6m 33.97kN =⨯⨯⨯=（按可变荷载效应控制的组合） 对结构有利时：213F 1.0 3.145kN m 1.5m 6m 28.31kN =⨯⨯⨯=，半跨可变荷载设计值：()222,1F 1.40.70.7kN m 0.90.75kN m 1.5m 6m =14.68kN =⨯⨯+⨯⨯⨯（按永久荷载效应控制的组合）()22,2F 1.40.70.90.75kN m 1.5m 6m =17.33kN =⨯+⨯⨯⨯（按可变荷载效应控制的组合）（3）全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合）全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时：23,1F 1.20.384kN m 1.5m 6m=4.15kN =⨯⨯⨯ 对结构有利时：23,2F 1.00.384kN m 1.5m 6m=3.46kN =⨯⨯⨯ 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：()224F 1.2 1.4kN m 1.40.7kN m 1.5m 6m=23.94kN =⨯+⨯⨯⨯四、内力计算荷载组合（1）计算简图如图4.1，荷载组合（2）计算简图如图4.2，荷载组合（3）计算简图如图4.3.图 4.1 荷载组合（1）图 4.2 荷载组合（2）F 1F 2F 1/2F 2/2F 1F 2F 1F 2F 1F 2F 1F 2F 1F 2F 1F 2F 2/2F 1F 1F 1/2F 1F 1F 1F 1F 1F 1F/2F F F F F F F F F/2FFFFFFFABCDEFGHIa b c d e图 4.3 荷载组合4.3由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、走半跨和右 半跨）。

然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1五、杆件设计（1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FG 、GH 杆件的最大设计内力设计。

N =788.27kN=788270N上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：150.7cm ox l =在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：150.73452.1cm oy l =⨯=因为ox l =3oy l ，故宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N =470.35kN 节点板厚度选用10mm ，支座节点板厚度用12mm 设λ=60，选用角钢，为b 类截面，查表得0.807ϕ=。

需要截面积：22N 778270N A 4485.6mm 0.807215kN mmf ϕ===⨯ 需要的回转半径：150.7cm 452.1cm2.51cm =7.54cm 6060oy oxx y l l i i λλ=====，F 3/2F 4/2F 3F 4F 3F 4F 3F 4F 3F 4F 3F 4F 3F 4F 3F 4F 3F 4/2F 3/2F 3F 3F 3F 3F 3F 3F 3根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∟140×90×10，2A 5063mm =，x i =2.85cm ，y i =7.70cm ，1b t 160cm 10cm 16==，按所选角钢进行验算：150.7cm 52.882.86cmox x x l i λ=== ∵1b t 16=＞10.56b 5.27ox l =∴ 22221441b 1604521103.71 3.71t 52.7b 1052.7160oy yz l t λ⎛⎫⎛⎫⨯=+=+ ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 60.26=＜ []150λ=截面x 和界面y 都为b 类截面，由于x λ＞yz λ，只需要求y ϕ。

查表的y ϕ=0.806。

2N 778270N 190.72A 0.8065063mmy ϕ==⨯＜2215N mm 故所选截面合适。

（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值设计。

N =779070N平面内的计算程度和平面外的计算长度分别为：300cm ox l =，1185cm oy l =所需截面面积：2n 2N 779070N A 3623.6mm 215N mmf === 选用2∟1409010⨯⨯，2A 4452mm =，x i =2.56cm ，y i =6.77cm ，由于oy ox l l ，故用不等肢角钢短肢相并1185cm 6.77cm 175oy oy y l i λ===＜[]350λ=考虑到下弦有221.5mm φ的栓孔削弱，下弦净截面面积：222A 4452mm 221.510mm 4022mm n =-⨯⨯=22779070N 176.3N mm 4022mmn N A σ===＜2215N mm 所选截面合适。

（3）端斜杆aB杆件轴力： N =470.35kN=470350N计算长度249.4cm ox oy l l ==，因为ox oy l l =，故采用不等值角钢长肢相并。

使x y i i ≈设λ=60，查表得0.807ϕ=。

22N 470350N A 2710.9mm 0.807215kN mmf ϕ===⨯ 249.4cm 60 4.16cm x ox i l λ===选用2∟1258010⨯⨯，2A 3942mm =，3.98cm x i =， 3.31cm y i =，按所选角钢进行验算：249.4cm 62.673.98cmox x x l i λ=== ∵2b t 8=＜20.48b 14.96oy l =∴ 44222221.09b 249.4 1.0980113.31249410yz y oy l t λλ⎛⎫⎛⎫⨯=+=+ ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭80.76=＜ []150λ=截面x 和界面y 都为b 类截面，由于x λ＞yz λ，只需要求y ϕ。

查表的y ϕ=0.683。

22N 470350N 174.70N mm A 0.6833942mm y ϕ==⨯＜2215N mm 故所选截面合适。

（4）腹杆He最大拉力： 21.46kN 最大压力： 97.75kN按最大压力进行计算，设计计算值为97.75kN 。

由于节点板的嵌固作用，桁架平面内的计算长度取0.80.8329.5cm 263.6cm ox l =⨯=，节点板在桁架平面外的刚度很小，故桁架平面外的计算长度仍取节间距离，即329.5cm oy l l ==。

设λ=60，查表得0.807ϕ=22N 97750N A 563.4mm 0.807215kN mmf ϕ===⨯ 0.80.8329.5cm 60 4.39cm x ox i l λ=⨯=⨯=，329.5cm 60 5.49cm x ox i l λ===，选用等肢角钢，2∟704⨯，2A 1114mm =， 1.96cm x i =， 2.94cm y i =，按所选角钢进行验算：263.6cm 120.92.18cmox x x l i λ===＜ []150λ= ∵b t 15.75=＜0.58b 0.5832956330.3oy l =⨯=∴ 4422220.475b 329.50.47570112.9432954yz y oy l t λλ⎛⎫⎛⎫⨯=+=+ ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 119.4=＜ []150λ=截面x 和界面y 都为b 类截面，由于yz λ＞x λ，只需要求x ϕ。