目录1设计资料 (2)1．1结构形式 (2)1．2屋架形式及选材 (2)2支撑布置 (2)2．1桁架形式及几何尺寸 (2)2．2桁架支撑布置如图 (3)3荷载计算 (4)4内力计算 (5)5 杆件设计 (6)5．1上弦杆 (7)5．2下弦杆 (8)5．3端斜杆aB (8)5．4腹杆 (9)5．5竖杆 (9)6节点设计 (12)6．1下线节点 (12)6．2上线节点 (13)6．3屋脊节点 (14)6．4支座节点 (15)6．5下线中央节点 (16)7 参考文献 (19)1、 设计资料1．1结构形式某厂房的跨度为21m ，长度60m ，柱距6m 。

车间设有两台30/5吨中级工作制吊车。

梯形屋架，屋架端高为1.7m ，屋面坡度为1/9，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，柱的截面为400×400mm ，混凝土标号为C25；计算温度最低-20℃，采用1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。

屋面做法：三毡四油绿豆防水层，20mm 厚1:3水泥砂浆找平层，80mm 厚泡沫混凝土保温层。

屋面活荷载标准值0.5KN/M 2，雪荷载标准值0.5KN/M 2，积灰荷载标准值0.5KN/M 2。

由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。

1．2屋架形式及选材屋架跨度为21m ，屋架形式、几何尺寸如图附图所示。

2支撑布置2．1桁架形式及几何尺寸布置171728672850300030001500135815091509150915091509150923042395263329443235236629442633203326991350图1 梯形钢屋架形式和几何尺寸2．2桁架支撑布置根据厂房长度、跨度及荷载情况，设置两道上、下弦横向水平支撑。

因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间。

在所有柱间的上弦平面设置了刚性和柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。

在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。

梯形钢屋架支撑布置如图1．2所示。

桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图垂直支撑垂直支撑3荷载计算屋面荷载和雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。

故取屋面活荷载0.5KN/m2进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式g k=(0.12+0.011l)KN/m2计算，跨度单位为米（m）。

荷载计算表设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合。

1、全垮永久荷载+全垮可变荷载全垮节点永久荷载及可变荷载：F=（4.226+1.4）×1.5×6=50.634KN２、全垮永久荷载+半跨可变荷载全垮节点永久荷载：F1=4.226×1.5×6=38.034KN半跨可变荷载：F2=1.4×1.5×6=12.6KN3、全垮屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全垮节点屋架自重：F3=0.473×1.5×6=4.26KN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.89+0.7）×1.5×6=23.31KN1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。

4内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下所示。

285030003000150015003000300028502070017172867abcd e ABCDEFG H F1/2F F FF F FFFFFFFFF/2F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1F1/2F2/2F2F2F2F2F2F2F2/2F3/2F3F3F3F3F3F3F3F3F3F3F3F3F3F3/2F4/2F4F4F4F4F4F4F4/2(a)(b)(c)F/2屋架计算简图由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全垮、左半跨和右半跨）。

然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如下表所示。

屋架杆件内力组合表5杆件设计5．1上弦杆整个上弦采用等截面，按FG 、GH 杆件的最大设计内力设计，即N=-661.128KN上弦杆计算长度：在屋架平面内为节间轴线长度，即l 0x =l 0=1.509m 在屋架平面外，本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布置和内里变化情况，取l 0y 为节点间的距离，即 l 0y =3m 。

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如右图所示。

上弦截面腹杆最大内力N=-405.578KN ，查表可知，中间节点板厚度选用10mm ，支座节点板厚度选用12mm 。

设λ=60，查Q235钢的稳定系数表，可得 807.0=ϕ（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属于b 类），则需要的截面积为mm f N A 4.3810215807.01000128.661=⨯⨯==ϕ 需要的回转半径：mm i mm l i y xx 0.50603,15.2560509.10=====λ根据需要A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2L140×90×12，肢背间距a=10mm ，则A=52.80cm 2，cm i cm i y x 81.6,54.2==按所选角钢进行验算：05.441.68300041.594.25150900======yy y x x x i l i l λλ满足长细比≤[150]的要求。

由于xy λλ>，只需要yϕ。

查表813.0=y ϕ，则M P a M P a A N x 21501.1545280813.01000128.661<=⨯⨯=ϕ，故 所选截面合适。

5．2下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆计算N=655.064KNmm l mm l y ox 10350220700,30000=== 所需截面积为28.30462151000064.655mm f N A =⨯==选用2L125×80×12，因ox oy l l >>， 下弦截面 故用不等肢角钢，短肢相并，如右图所示。

3500.1686.6110350,3509.1334.22300016.6,24.2,468.3070.4622<===<=====>=yoy y x ox x y x i l i l cmi cm i cm cm A λλ5．3端斜杆aB杆件轴力： N KN N 405578578.405-=-= 计算长度： mm l l oy ox 2304==因为 oy ox l l =，故采用不等肢角钢，长肢相并，使 y x i i ≈。

选用2L140*90*8，则5.633.362304,2.5145230463.3,50.4,08.362=========yoy y x ox x y x i l i l cmi cm i cm A λλ因 x y λλ>，只需求 791.0=y ϕ， 则MPa MPa A N x 21511.1423608791.0405578<=⨯==ϕσ所选截面合适。

端斜杆截面图 5．4腹杆以bD 杆为例。

杆件轴力：N KN N 218840840.218-=-=（受压） 计算长度：cm l cm l oy ox 3.266,04.2133.2668.0==⨯= 设 100=λ查附表得 555.0=ϕ cm l i cm l i oyy oxx 66.2,13.2====λλ298.1833215555.0218840mm f N A =⨯==ϕ 选用2L90×6，cm i cm i cm A y x 05.4,79.2,27.212===1508.6505.43.266,1504.7679.204.213<===<===y oyy x ox x i l i l λλ因y x λλ>，只需求x ϕ，查表可得714.0=y ϕ，则 腹杆截面图MPa MPa A N x 21510.1442127714.0218840<=⨯==ϕσ 故所选截面符合要求。

5．5竖杆各竖杆采用同类截面，按Gd 杆件的最大设计内力设计。

N KN N 50634634.50-=-= cm l cm l oy ox 9.269,9.2159.2698.0==⨯=由于杆件内力较小，按[]150==λλ选择，需要的回转半径为查型钢表，选截面的x i 和y i 较上述计算的x i 和y i 略大些。

选用2L80×5，其几何特性cm i cm i cm A y x 63.3,48.2,82.152===竖杆截面图[][]15017.67)52699/(80475.0135.74)/(475.012080269958.058.01658022424<=⨯⨯+⨯=⨯+=∴=⨯=<==t l b b l t b oy y yz oy λλQ 由于yz x λλ>，则按06.87=x λ，得641.0=x ϕ，则MPa MPa A N x 2159.491582641.050634<=⨯==ϕσ。

其他杆件的截面选择过程不一一列举，其结果见杆件截面选择表。

[][]cml i cm l i oyy oxx 799.11509.269439.11509.215======λλ15035.7463.39.26915006.8748.29.2150<===<===yy y x ox x i l i l λλ6节点计算6.1下弦节点各杆件的内力由表2查得。

设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即f h 和w l ，然后根据w l 的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。

下弦节点b用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值160w f f MPa =。

设“Bb ”杆的肢背和肢尖焊缝8f h mm =和6mm ，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算） 肢背：mm f h N l fwe w 97.11616087.022994507.027.0'=⨯⨯⨯⨯==，取mm 140。

肢尖：mm f h N l fwe w 84.6616067.022994503.023.0"=⨯⨯⨯⨯==，取mm 80。

设“bD ”杆的肢背和肢尖焊缝8f h mm =和6mm ，则所需的焊缝长度为 肢背：mm f h N l fwe w 48.8516087.022188407.027.0'=⨯⨯⨯⨯==，取mm 110。