一、设计资料某车间跨度为24m，厂房总长度90m，柱距6m，车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车（参见平面图、剖面图），工作温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用×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，焊条屋架形式荷载（标准值） 永久荷载：改性沥青防水层 m 220厚1:水泥砂浆找平层 m 2100厚泡沫混凝土保温层 m 2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） m 2屋架和支撑自重为 （+）kN/m 2可变荷载基本风压： m 2 基本雪压：（不与活荷载同时考虑） m 2 积灰荷载 m 2不上人屋面活荷载 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所示图 桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置如图所示图 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1950120001350150501507150715071507150715071507150819652494223325692813280325163056304527983305329530812850300030003000GG：刚性系杆； LG：柔性系杆三、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m2 小于m2，故不考虑风荷载的影响。

沿屋面分布的永久荷载乘以1cos 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（P=+⨯跨度）计算，跨度单位为m。

w标准永久荷载：改性沥青防水层厚1:水泥砂浆找平层 =m2100厚泡沫混凝土保温层 =m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） =m2屋架和支撑自重为 +=m2_____________________________共 m2标准可变荷载：屋面活荷载 m2积灰荷载 m2__________________________ ___共 m2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： （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：（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：四、内力计算荷载组合（1）计算简图如图，荷载组合（2）计算简图如图，荷载组合（3）计算简图如图.图 荷载组合（1） 图 荷载组合（2）图 荷载组合由电算先解得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 ==788270N上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：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 =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： 需要的回转半径：根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∟16010010⨯⨯，2A 5063mm =，x i =，y i =，1b t 160cm 10cm 16==，按所选角钢进行验算：∵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=。

2N 778270N190.72A 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：选用2∟1409010⨯⨯，2A 4452mm =，x i =，y i =，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：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 ==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=。

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：∵2b t 8=＜20.48b 14.96oy l =∴ 22222113.31249410yz 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=。

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： 最大压力：按最大压力进行计算，设计计算值为。

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=0.80.8329.5cm 60 4.39cm x ox i l λ=⨯=⨯=，329.5cm 60 5.49cm x ox i l ===，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 =⨯=∴ 2222112.9432954yz 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。

查表的x ϕ=。

97750202.6A 0.4331114x N σϕ===⨯＜2215N mm 由于腹杆压力大于拉力，故可不比验算拉应力。

故所选截面合适。

（5）腹杆Bb腹杆拉力设计值为 N =选用2∟806⨯组成梯形截面，2A 1879mm =， 2.47cm x i =， 3.65cm y i =，按所选截面进行验算：平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为0.8205.5cm ox l =，256.9cm oy l =，205.5cm 83.22.47cm ox x x l i λ===＜ []350λ=，256.9cm 70.43.65cmox x x l i λ===＜ []350λ= 2A 1879mm =＞21664.4mm故所选截面合适。

(6)竖杆Ie竖杆拉力设计值： N =选用2∟504⨯组成十字形截面，2A 779mm =， 1.54cm x i =， 2.43cm y i =，按所选截面进行验算：平面内的计算长度和平面外的计算长度分别为0.8246.5cm ox l =，308.1cm oy l =，246.5cm 160.11.54cm ox x x l i λ===＜ []350λ=，308.1cm 126.82.43cmox x x l i λ===＜ []350λ= 2A 779mm =＞2671.6mm故所选截面合适。

其他腹杆：竖杆Aa 、Cb 、Ec 、Gd 选用2∟504⨯组成的十字形截面，腹杆Db 选用2∟1409010⨯⨯短肢相并，腹杆Dc 、Fd 、Hd 选用2∟704⨯组成的梯形截面，腹杆Fc 选用2∟806⨯组成的梯形截面。

经验算，所选截面都能满足要求。

各杆件的截面的选择见附表2六、节点设计（1）下弦节点“b ”235.3152.89605.59有E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值2160N mm w f f =。

设“Bb ”杆的肢背和肢尖焊缝8mm 6mm f h =和，则所需的焊缝长度为：肢背：'20.70.7357850N139.8mm 220.78mm 160N mm ww e f N l h f ⨯===⨯⨯⨯，加2f h 后取16cm 肢尖： ''20.30.3357850N79.9mm 220.76mm 160N mmww e f N l h f ⨯===⨯⨯⨯，加2f h 后取10cm设“Db ”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为8mm 6mm f h =和，所需的焊缝长度为：肢背：'20.750.75280260N117.2mm 220.78mm 160N mm ww e f N l h f ⨯===⨯⨯⨯，加2f h 后取14cm 肢尖： ''20.250.25280260N52.1mm 220.76mm 160N mm ww e f N l h f ⨯===⨯⨯⨯，加2f h 后取7cm “Cb ”杆的内力很小，只需要按构造确定焊缝，取6mm f h =。