普通钢屋架设计--------焊接梯形钢屋架设计－、设计资料1、某一单层单跨工业厂房，总长度为102m，跨度为24m。

2、厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土的强度等级C20，柱头截面为400mm×400mm，屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。

3、车间设有两台中级工作制桥式吊车，一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000m。

4、荷载标准值（按水平投影面计）：（1）永久荷载：二毡三油（上铺绿豆砂）防水层0.4 KN/ m水泥砂浆找平层0.4 KN/ m2保温层0.5 KN/ m2一毡二油隔气层0.05 KN/ m2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/ m2屋架及支撑自重0.384KN/m2（2）可变荷载：屋面活荷载标准值0.7KN/ m2荷载标准值 0.35 K N/ m2积灰荷载标准值 1.3KN/ m25．屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度如图所示由上图可知：屋架的计算跨度：Lo=24000－2×150=23700mm，端部高度：h=1990mm（轴线处）。

6、钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供用。

7、钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大的运输长度16m，运输高度3.85m，工地有足够的起重安装条件。

二、设计内容一）、屋盖的支撑系统布置（1）屋架上弦支撑系统的具体布置对上弦平面，横向支撑应设置在房屋两端的第一个柱间内，为了增加屋盖的刚性，两道横向支撑的间距不宜超过60m。

所以在屋盖中间应设置一道横向支撑，由于屋架跨度L≤30m应在屋架中坚和两端设置垂直支撑，无垂直支撑的其他柱间的屋架点间应设纵向系杆与之相连。

上弦支撑具体布置图如下（2）下弦平面支撑系统布置同上弦平面支撑一样，设置相应的横向支撑、垂直支撑和系杆，加之纵向支撑一般设在屋架两端的节点间处，仅当房屋的跨度和高度较大、或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大震动设备，因而对房屋的整体刚度要求较高时设置之，对梯形屋架一般设置在下弦平面。

其具体支撑布置如下：1——1剖面图如下：注：sc —屋架上弦横向水平支撑 xc —屋架下弦横向水平支撑 LG —系杆 zc —屋架上弦纵向水平支撑 cc —垂直支撑 GWJ —钢屋架 二） 荷载计算三）荷载组合组合一：全跨的永久荷载+全跨可变荷载（如图a）P=（3.7608+2.8）×1.6×5=52.4864 K N/ m2 组合二：全跨的永久荷载+半跨可变荷载（如图b）P1=(3.7608+2.8) ×1.6×5=52.4864 K N/ m2P2=3.7608×1.6×5=30.0864 K N/ m2P2=0.4608×1.5×6=4.1472 K N/ m2四) 内力计算表内力图如下（杆件轴线长度mm）：五）杆件截面选择和检算1、节点板厚最大腹板内力N=－466.60KN,查表9—1并考虑构造要求，选用节点板厚t=12mm,支座节点板厚t=14mm。

2、上弦杆整个屋架上弦采用一种杆件截面，按上弦FG、GH的最大内力设计。

计算内力：N=-800.94KN计算长度：屋架平面内取节点中心间轴线长度l ox =1508mm屋架平面外根据屋盖支撑布置和上弦杆内力变化，取l oy =3 l ox =1508×3=4524mm截面选择：由于l oy =3 l ox ，选用不等边角钢，短边相接。

设,70=λ查表得751.0=ϕ，需要的界面尺寸A=N/f ϕ=800940／(0.751×215)=49.60cm 2。

46.670/4524/15.270/1508/======λλoy y ox x l i l i根据需要的A ，y x i i ,,由型钢表，选用2L180×110×10 ,其截面特性：A=56.8cm 2,70.8,13.3==y x i i 截面验算：5270.8/4524/2.4813.3/1508/======y oy y x ox x i l i l λλ由y λ=52，查表得847.0=y ϕ，所以2/21548.166)0.5680*847.0/(800940/mm N f A N Y =<===ϕσ3、下弦杆整个屋架下弦杆采用同一截面，按下弦杆gi 得最大计算内力设计。

计算内力：N=796.22KN=895750N 计算长度：cm L l cm l oy ox 11852/,300=== 截面选择：A=N/f=796220/215=3703=37.03cm 2,选用2L140×90×10不等边角钢，短边相连，截面特性：A=44.6cm 2,84.6,56.2==y x i i截面验算：350][17384.6/1185/11756.2/300/=<======λλλy oy y x ox x i l i l2/2151794460/796220/mm N f A N =<===σ4、端斜杆aB计算内力： N =－466.60KN=－466600N 计算长度： cm mm l l oy ox 5.2532535===选用长度2L140×90×10 ,长边相连，A=44.522cm 2,81.3,47.4==y x i i 截面验算：6781.3/5.253/5747.4/5.253/======y oy y x ox x i l i l λλ查表得 ,769.0=y ϕ2/215136)4460*769.0/(466600/mm N f A N y =<===ϕσ5、腹杆Bc计算内力： N=360.58KN=360580N 计算长度： cml l cm l l oy ox 8.26064.20826088.08.0===⨯==截面选择：A=N/f=360580/215=16.77cm 2 选用2L100×10,，截面特性为：A=19.261cm 2,06.4,05.3==y x i i截面验算：575/9.285/6805.3/64.208/======x oy y x ox x i l i l λλ所以2/2151871926/360580/mm N f A N =<===σ 6、腹杆cD计算内力： N=-268.05KN=-268050N计算长度：cml cm l oy ox 9.285285972.22828598.0===⨯= 选用2L110×10,截面特性：A=21.261cm 2,5,38.3==y x i i 截面验算：575/9.285/6838.3/72.228/======y oy y x ox x i l i l λλ 查表得 763.0=x ϕ所以 2/215165)1.2126763.0/(268050/mm N f A N x =<=⨯==ϕσ竖杆Aa 和Ii 按构造要求，分别选用2L110×10T 型截面和十字形截面，所有杆件的截面选择如下表：140x90x10100x10 110x10100x10六） 节点设计设计的节点为D 、C 两个节点（如下图），其余节点设计类同。

1、下弦节点C先计算腹杆焊缝长度，然后定出节点板的形状和尺寸，最后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝。

（1）Bc 焊缝计算 N=360.58KN,角焊缝的设计值,/1602mm N f w f =由构造要求设焊缝h f =7mm,则焊缝所需长度为 肢背mmf he N l wf w 161)16077.02/(3605807.0)2/(7.0'=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=取mm l w 180=肢尖 ()mm hef N l wfw6916077.02/3605803.02/3.0'=⨯⨯⨯⨯== 取mm l w 90= （2）Dc 杆焊缝计算N=-3286.05KN ,同上设mm h f 7=，以下f h 都取7mm 。

肢背 mm hef N l wfw1282/7.0'== 取 mm l w 140=肢尖 mm hef N l wfw 55)16077.02/(2860503.02/3.0'=⨯⨯⨯⨯== 取mm l w 70= （3）Cc 杆件焊缝计算N=-52.49KN, 肢背()mml mml w w 452316077.02/524907.0'==⨯⨯⨯⨯= 取肢尖()mml mml w w 301016077.02/524903.0'==⨯⨯⨯⨯= 取（4）下弦杆焊缝验算下弦杆与节点连接焊缝承受两相邻下弦杆内力之差。

KN N 91.35626.24817.605=-=∆ 根据节点放样得节点板尺寸为 600×400 肢背焊缝验算：()2/16062.45)1260077.02/(35691075.07.02/75.0mmN f l h N wf w f f=<=-⨯⨯⨯⨯=⨯∆=τ其节点图如下：2、上弦节点DDc 杆焊缝计算与下弦节点“c ”相同。

（1）De 杆焊缝计算N=194.20KN,设mm h f 7=，肢背 mmfh N l wff w8116077.0219420065.07.0265.0'=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=取mm l w 110=肢尖 mm l mm f h N l w wf f w70,437.0235.0'==⨯=取 （2）上弦杆焊缝验算肢背处用槽焊缝连接，槽焊缝按两条焊缝计算，mm t h f 62/122/'===，焊缝设计强度应乘折减系数0.8。

节点板尺寸为380×310，设肢尖焊缝f h =7mm,假设集中荷载P 与上弦杆垂直，忽略屋架上弦坡度影响。

肢背焊缝验算：()()2322''221'/1288.06.86)101)12380(67.02()22.1)2/4864.52()35691075.0(7.0222.12/mmN f l h P N K wf wf f=<=⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯+∆=τ肢尖焊缝验算：()[]2322'/16017.44101)12380(77.0222.12/4864.52)35691025.0(mmN f wf f=<=⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=τ其节点图如下：零件号截面长度（mm）数量重量(Kg)正反每米小计共计1 L180×110×10 120302 2 52.928 636.7238 1273.4482 L140×90×10 11830 2 2 34.95 413.4585 826.9173 L110 ×10 18654 16.69 31.12685 124.50744 L140×90×40 2202 2 2 34.95 76.9599 153.91985 L100×10 2334 4 15.12 35.29008 141.16036 L100×10 2100 4 15.12 31.752 127.0087 L110×10 2539 4 16.69 42.37591 169.50368 L100×10 2533 4 15.12 38.29896 153.19589 L100×10 2400 4 15.12 36.288 145.15210 L110×10 2819 4 16.69 47.04911 188.196411 L100×10 2789 4 15.12 42.16968 168.678712 L110×10 2700 4 16.69 45.063 180.25213 L110×10 3126 4 16.69 52.17294 208.691814 L110×10 2990 4 16.69 49.9031 199.612415 L110×10 3000 2 16.69 50.07 100.1416 L110×10 600 1 1 16.69 10.014 10.01417 L180×110×10 800 1 1 52.928 42.3424 42.342418 -120×12 300 8 11.3 3.39 27.1219 －70×12 120 30 6.59 0.7908 23.72420 －70×12 100 2 6.59 0.659 1.31821 －70×12 110 16 6.59 0.7249 11.598422 －70×12 120 14 6.59 0.7908 11.071223 －70×12 100 8 6.59 0.659 5.272。