设计某厂房钢屋架一、设计资料梯形屋架跨度24m，物价间距6m，厂房长度120m。

屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点采用焊接方式连接，，其混凝土强度C25，柱顶截面尺寸400mm×400mm。

屋面用预应力钢筋混凝土大型屋面板。

上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度，下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆。

屋面坡度i=1/10。

刚材采用Q235B钢，焊条E43××系列，手工焊。

二、屋架形式和几何尺寸屋架的计算跨度l0=L-300=24000-300=21000mm，端部高度取H0=2000mm，跨中高度H=3200mm三、屋盖支撑布置（见图1）四、荷载计算⒈永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1.40KN／m2防水层（三毡四油上铺小石子）0.35 KN／m2找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN／m2保温层（泡沫混凝土）厚40mm 0.25KN／m2钢屋架及支撑重0.12+0.011×24=0.384KN／m2合计 2.784KN／m2⒉可变荷载：屋面荷载0.5KN／m2雪荷载0.6KN／m2由于可变荷载和雪荷载不能同时达到最大，因此去他们中的较大值。

取0.6 KN／m2五、屋架杆件内力计算与组合永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4.⒈荷载组合：⑴全跨恒载＋全跨活载⑵全跨恒载＋半跨活载⑶全跨屋架，支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨活载⒉节点荷载：永久荷载F1=1.2×2.784×1.5×6=30.07KN可变荷载F2=1.4×0.6×1.5×6=7.56KN⒊屋架杆件内力计算表一屋架构件内力组合表（单位：KN）见表1六、屋架杆件设计支座斜杆的最大内力设计值为-333.40 KN，查表9.1，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。

⒈上弦杆上弦采用等截面，按N=-572.28KN，FG杆件的最大设计内力设计。

上弦杆计算长度：平面内：l ox=l o=1507mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，取l oy =2×l0=3014mm。

假设λx=λy=120，查表得φ=0.437。

取强度设计值f=215 N／mm2，则需要的截面面积：A=N∕φf=572280∕0.751×215=3544mm2=35.44 cm2需要回转半径：i x=l ox∕λ=1507∕70=21.5mm i y= l oy∕λ=1507×2∕70=43mm根据需要的A、i x，查角钢型钢表，选用2∟125×80×10，A=39.4cm2，i x=2.26，i y=6.11,a=10mm。

按所选角钢进行验算：λx=l ox∕i x =1507∕(2.26×10)=66.7 ＜[λ]=150λy= l oy∕i y=3014∕(6.11×10)=49.3 ＜[λ]=150满足长细比要求。

σ=N/A=572280∕(39.4×102)=145.2 N／mm2﹤f=215 N／mm2 ，满足截面要求。

⒉下弦杆：下弦采用等截面，按de杆件的最大设计内力值，N=568.97KN；下弦杆计算长度：平面内：l ox=l o=3000mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，l oy =l0=6000mm，根据屋架平面外上弦杆的计算长度，需要的截面：A=N/f=568.97×103/215=26.46cm2，选用2∟125×80×7，A=28.2cm2，i x=2.30cm，i y=6.04cm。

λx=l ox∕i x =300∕2.3=130.4﹤[λ]=350λy= l oy∕i y=600∕6.04=99.3 ﹤[λ]=350满足长细比要求。

σ=N/Aφ=201.8 N／mm2﹤f=215 N／mm2满足截面要求。

⒊端斜杆：因屋架对称结构以下只设计了左半跨的杆件，右半跨的杆件与左半跨的相同。

⑴Ba杆杆件轴力N=-333.40KN, l ox=253.9cm，l oy=l=253.9cm需要的截面积：A=N/f=35.49cm2查角钢型钢表，选用2∟100×10：A=38.6cm2 ＞35.49 cm2，i x =3.05cm，i y=4.52cm。

按所选角钢进行验算：λx=l ox∕i x =83.2 ＜[λ]=350λy= l oy∕i y=56.2 ＜[λ]-350σ=N/Aφx=19.8N／mm2﹤f=215 N／mm2满足截面要求。

⑵He杆杆件轴力N=-115.65 KN，l ox=271.92KN，l oy=339.9KN。

查角钢型钢表，选用2∟63×6：A=12.28cm2 ，i x=1.94cm，i y=2.97cm。

按所选角钢进行验算：λx=l ox∕i x = 118.5﹤[λ]=150λy= l oy∕i y= 96.7 ﹤[λ]=150 满足长细比要求。

σ=N/Aφx=20.13 N／mm2 ﹤f=215 N／mm2满足截面要求。

⒋再分式腹无。

屋架杆件截面选用表七、填板设计填板厚度等于节点板厚度等于10mm,用填板连接的双角钢构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过受拉杆件80i受压杆件40iT形截面i为单个角钢对与填板平行的形心轴的回转半径，十字形截面i为单个角钢的回转半径i v。

填板尺寸：厚度=10mm（节点板厚度），宽度b=50~80mm，保证b≥8h f＋2h f（最小焊缝长度），h f可按构造要求选用。

高度T形截面，h=角钢连接边宽度＋2（10~15）mm，即填板伸出角钢连接边10~15mm，受压构件除了满足l1≤40i，在构建两个侧向支撑点间的填板数不应小于2个。

⒈上弦杆AB （零杆）设置两块填板BC （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板CD （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板DE （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板EF （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板FG （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板GH （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板HI （压杆）l a=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板⒉下弦杆ab（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板bc（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板cd（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板de（拉杆）l a=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板⒊斜腹杆Ba l a=253.9cm∕3=84.6<40i=122设置两块填板Bb l a=262.2cm∕3=87.4<80i=155.2设置两块填板Db l a=287.3cm∕3=95.7<40i=122设置两块填板Dc l a= 287.3cm∕3=95.7<80i=155.2设置两块填板Fc l a= 313.2cm∕3=104.4<40i=122设置两块填板Fd l a=313.2 cm∕3=104.4<80i=155.2设置两块填板Hd l a= 339.9cm∕3=113.<80i=155.2设置两块填板He l a= 339.9cm∕3=113.3<40i=122设置两块填板八、屋架节点设计刚材采用Q235B钢，焊条E43，f w f=160,手工焊。

t1角钢厚度，t2节点板厚度。

对上弦杆和竖杆，厚度为12mm，节点板厚度为10mm，则肢背焊缝h f1≥1.5√t2=1.5√10=4.74mmh f1≤t1－（1~2）=12－（1~2）=11~10mm 取8mmh f2≥1.5√t2=1.5√10=4.74mm肢尖焊缝h f2≤1.2t1=1.2×12=14.4mm 取6mm 对其他杆件，厚度为12mm，节点板厚度为10mm，则肢背焊缝h f1≥1.5√t2=1.5√10=4.74mmh f1≤1.2t1 =1.2×12=14.4mm 取6mmh f2≥1.5√t2=1.5√10=4.74mm肢尖焊缝h f2≤t1=12mm 取6mm⒈下弦节点1）设ab杆件的肢背和肢尖焊缝h f=8mm和6mm，内力分配系数0.7,0.3，则所需焊缝长度为肢背：l w1= l w +2 h f=0.75N／2×0.7 h f1 f w f +2h f=0.75×177240／（2×0.7×8×160）+2×8=90.17mm取95mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.25N／2×0.7 h f1 f w f +2h f =0.25×177240／（2×0.7×6×160）+2×6=45mm取50mm2）设bc杆件的肢背和肢尖焊缝h f=8mm和6mm，内力分配系数0.7,0.3，则所需焊缝长度为肢背：l w1= l w +2 h f=0.75N／2×0.7 h f1 f w f +2h f=0.7×431.99／（2×0.7×8×160）+2×8=196.8mm取200mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.25N／2×0.7 h f1 f w f +2h f =0.3×431.99／（2×0.7×6×160）+2×6=92.35mm取95mm3）Cb 杆件的内力较小，肢背和肢尖焊缝均按构造要求取值h f=6mm 。

4）设Bb 杆件的肢背和肢尖焊缝h f=8mm和6mm，内力分配系数0.7,0.3，则所需焊缝长度为肢背：l w1= l w +2 h f=0.7N／2×0.7 h f1 f w f +2h f=0.7×258.52／（2×0.7×8×160）+2×8=117mm 取120mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.3N／2×0.7 h f1 f w f +2h f =0.3×258.52／（2×0.7×6×160）+2×6=69.7mm 取70mm5）设Db 杆件的肢背和肢尖焊缝h f=8mm和6mm，内力分配系数0.7,0.3，则所需焊缝长度为肢背：l w1= l w +2 h f=0.7N／2×0.7 h f1 f w f +2h f=0.7×204.41／（2×0.7×8×160）+2×8=95.8mm 取120mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.3N／2×0.7 h f1 f w f +2h f =0.3×204.41／（2×0.7×6×160）+2×6=57.6mm 取60mm验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差，ΔN=N bc－N ab=254.75KN量的实际节点板长为370，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm，则计算长度为l w=37－1.2=35.8肢背焊缝应力为τ=（0.75×254.75）／（2×0.7×6×358）=63.5＜f w f=160 ⒉上弦节点⒉上弦节点上弦节点B节点如图，①腹板Bb、Ba的杆端焊缝，肢背和肢尖焊缝均取值h f=6m，内力分配系数0.7,0.3 1）杆件：Ba肢背：l w1= l w +2 h f=0.7N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f=0.7×333400／（2×0.7×6×160）+2×6=185.6mm 取190mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.3N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f =0.3×333400／（2×0.7×6×160）+2×6=86.4mm 取90mm2）杆件Bb肢背：l w1= l w +2 h f=0.7N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f=0.7×333400／（2×0.7×6×160）+2×6=185.6mm 取190mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.3N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f =0.3×333400／（2×0.7×6×160）+2×6=86.4mm 取90mm②上弦杆AB,BC 杆件的肢背和肢尖焊缝h f=8mm和6m，内力分配系数0.75,0.25 1）AB杆N=0肢背：l w1= l w +2 h f=2h f=2×8=16mm 取16mm肢尖：l w2= l w +2 h f=2h f =2×6=12mm 取12mm2）BC杆肢背：l w1= l w +2 h f=0.75N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f=0.75×292530,317080／（2×0.7×8×160）+2×8=171mm 取175mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.25N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f =0.25×292530,317080／（2×0.7×6×160）+2×6=81mm 取85mm验算：偏心距e=125－28.3mm=96.7ΔN=N BC－N BA =317.08kn偏心力矩M=eΔN=96.7×317.08=306620N·m采用h f2=10mm，l w2=41.5－2=39.5cmΔNτf= 317.08／（2×0.7×10×395）=57.4Mσf=6×317.08／（2×0.7×10×3952）=0.87√（σf／1.22）2+τf2=57.4＜f w f=160⒊拼接节点e肢背：l w1= l w +2 h f=0.7N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f=0.7×115650／（2×0.7×8×160）+2×8=61.2 mm 取65mm肢尖：l w2= l w +2 h f=0.3N／（2×0.7 h f1 f w f）+2h f =0.3×115650／（2×0.7×6×160）+2×6=37.86mm 取40mm下弦拼接角钢的连接焊缝，设肢背和肢尖焊缝h f= 6mm，按下式计算L’ w=A n f/（4×0.7 h f1 f w f）+2×h f=2840×215/（4×0.7×6×160）+12=239.2，取240,拼接角钢选用2∟125×80×10，切成，长度为2 L’ w+10mm=490 mm。