课程设计计算书专业：土木工程2013年3月1日
1.设计资料：
某厂房总长度90m，跨度为18m。
屋盖体系为有檩条屋盖，檩条间距取为1.5m。
纵向柱距为6m。
1.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=1.8；地区计算温度高于，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为1.8m。
2.屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。
屋架采用的钢材为Q345,焊条为E50型。
屋架及支撑自重为q=0.318KN/m2，压型钢板自重为0.15KN/m2檩条自重0.5KN/m；基本风压为0.50KN/m2，雪荷载为0.3KN/m2；活荷载为0.5KN/m2积灰荷载为1.3KN/m2；保温层荷载为0.7KN/m2。
2.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置
屋架的计算跨度为18m，端部高度中部高度H=2890mm，屋架形式如图1
所示。
根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材采用Q345。
焊条采用E50型，手工焊。
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，见图2和图3。
图1.1
图1.2 图1.3 图2.1 图2.2
图3
3.荷载和内力计算：
（1）荷载计算：
屋架及支撑自重 保温层
压型钢板自重 檩条自重（0.5KN/m ）
恒荷载总和 活荷载 积灰荷载
活荷载总和 风荷载标准值：
0k w ωμμβz s z =查规范得，现20/55.0m kN w =风压高度变化系数近似取 m H 5.202/)04.399.1(18=++=，查得25.1=z μ，0.1=z β
风荷载体型系数：迎风坡面体型系数为6.0-，背风面5.0-
21/413.055.025.16.00.1m kN w -=⨯⨯⨯-=
22/344.055.025.15.00.1m kN w -=⨯⨯⨯-=
对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，此时屋架弦杆和腹杆中的内力均可能变号，必须考虑风荷载组合。
此处不考虑风荷载。
（2）荷载组合：
按可变荷载效应控制组合：
KN
按永久荷载效应控制组合：
KN
故取节点荷载31.5792KN,支座反力为
（3）内力计算：
其内力计算设计值如下： 组合（1）：全跨永久荷载+全跨活荷载 组合（2）：全跨永久荷载+半跨活荷载
其中F 为全跨永久荷载+全跨活荷载。
F1为全跨永久荷载 ， F2为半跨活荷载。
F1全跨永久荷载：
KN F 20.1865.1498.135.11=⨯⨯⨯=
F2半跨活荷载：
KN F 15.1965.1)3.19.04.15.07.04.1(2=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=
4.截面选择
腹杆最大内力为205.328KN ，查表7.4选用中间节点板厚度为支座节点板厚8mm 。
（1） 上弦
整个上弦不改变截面，按最大内力计算：
，
，
选用
（短肢相并），
，
，
双角钢T 型截面绕对称轴（y ）轴应按弯扭屈曲计算长细比
杆件 名称
杆件 编号 单位力作用时的内力系数 组合（1）
组合（2）
计算
内力 全跨A 左半跨B 右半跨C
上 弦
AB 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 BC
-6.221 -4.371 -1.850 -196.454 -115.770 -166.594 -196.454 CD -6.221 -4.371 -1.850 -196.454 -115.770 -166.594 -196.454 DE -8.933 -5.636 -3.357 -282.097 -180.362 -226.306 -282.097 EF -8.933 -5.636 -3.357 -282.097 -180.362 -226.306 -282.097 FG -9.102 -4.551 -4.551 -287.434 -206.564 -206.565 -287.434 下弦
ac 3.470 -2.537 -0.933 109.580 24.963 -7.374 109.580 ce 7.962 -5.325 -2.637 251.434 47.274 -6.916 251.434 eg 9.279 -5.322 -3.967 293.023 37.074 9.757 293.023 腹杆
Aa -0.5 -0.5 0.00 -15.790 -6.307 -16.378 -16.378 Ba -6.502 -4.754 -1.748 -205.328 -117.259 -177.859 -205.328 Bc 4.739 3.158 1.581 149.654 91.653 123.445 149.654 Cc
-1.0 -1.0 0.00 -31.579 -12.614 -32.774 -32.774 Dc -3.382 -1.862 -1.520 -106.801 -73.305 -80.200 -106.801 De 1.884 0.540 1.344 59.495 50.861 34.652 59.495 Ee -1.0 -1.0 0.00 -31.579 -12.614 -32.774 -32.774 Fe -0.690 0.615 -1.305 -21.790 -35.013 3.694 -35.013 Fg -0.462 -1.632 1.170 -14.590 17.759 -38.729 -38.729 Gg
0.812
0.406
0.406
25.642
18.428
18.428
25.642
故由，按b类截面查附表4.2得，
填板每个节间放一块，
（2）下弦
整个下弦采用同一截面，按最大内力计算。
连接支撑的螺栓孔中心至节点边缘的距离约为100mm可不考虑螺栓孔削落。
选用(短肢相并)，
填板每个节间放一块，
（3）斜腹杆
斜腹杆Ba
,=253cm,
选用（长肢相并），，,
故由按b类表附表4.2得
填板放三块，
斜腹杆Bc
内力不大，按受压杆长细比控制截面
选用，查表得
竖腹杆Cc
内力不大，可按选择截面。
选用,查表得。
填板放三块，,其余杆件截面选择见下表。
5.节点设计
用E50焊条时，角焊缝的抗拉抗压和抗剪强度设计值，各杆件最小焊缝8h。
长度不应小于
f
(1)、下弦节点“c”，如图
先算腹杆与节点板的连接焊缝：Bc杆肢背与肢尖的焊脚尺寸分别取为
，所需焊缝长度为（考虑起灭弧缺陷）：
腹杆Dc和Cc 的杆端焊缝计算，其中Cc杆内力较小，焊缝按构造采用：
Dc杆取焊缝
其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，由杆件Bc、Cc及Dc的角钢肢背焊缝之一确定节点板高，此外，节点板伸出弦杆15~20mm。
故选择节点板尺寸为：。
内力差。
考虑施工要求取焊缝。
（2）、上弦节点“B”，如下图
腹杆Bc，Ba的杆端焊缝计算从略。
验算上弦与节点板的连接焊缝，节点板缩进8mm肢背采用塞焊缝，承受节点荷载Q=31.5792KN，
肢尖焊缝承担弦杆内力差，偏心距，偏心力矩，采用，则对：
则焊缝强度为：
（3）、屋脊节点“G”
2L100×7
2L100×7
腹杆端焊缝计算从略，弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，一般可不计算。
这里只进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面，除倒棱外，竖肢需切去，取并按上弦坡度热弯。
拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度
共四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：
拼接角钢总长度为：
取拼接角钢长度为300mm
（4）、支座节点“a”
杆端焊缝计算从略。
以下给出底板等的计算。
支座节点“a”
①底板计算
支座反力，混凝土强度C30，，所需底板净面积：
锚栓直径取d=20mm,锚栓孔直径为50mm，则所需底板毛面积：
按构造要求采用底板面积为,垫板采用，孔径22mm，实际底板净面积为：
底板实际应力：
所需底板厚度：
用t=18mm，底板尺寸为。
②加劲肋与节点板连接焊缝计算
加劲肋高度、厚度与中间节点板相同（即），采用，验算焊缝应力对V：
节点板、加劲肋与底板连接焊缝采用,实际焊缝总长度为：焊缝设计应力：
梯形屋架施工图见图。