1. 设计资料某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m 。
车间设有两台30吨中级工作制吊车。
车间无腐蚀性的介质。
该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。
屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm ×400mm ,混泥土强度等级为C20。
屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C 型檩条，檩距为1.5～2.1米。
结构的重要度系数为γ0=1.0，屋面的恒荷载的标准值为0.5 kN m 2⁄。
屋面的活荷载为0.2 kN m 2⁄，雪荷载为0.35 kN m 2⁄，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。
屋架采用Q235B ，焊条采用E43型。
2. 屋架形式及几何尺寸屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。
屋架坡角为α=arctan 13=18°26′,檩距为1.866m 。
图1 屋架形式和几何尺寸3. 支撑的布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。
在下弦两端设纵向水平支撑。
支撑的布置见图2。
图2 支撑的布置图4.檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。
因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。
在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5.荷载标准值=0.5×1.77×6=5.31kN 上弦节点恒荷载标准值P1=0.5×1.866×6×√10=0.35×1.77×6=3.72kN 上弦节点雪荷载标准值P2=0.35×1.866×6×√10由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4图4 上弦节点雪荷载6.内力组合内力组合见表—17.截面的选择屋架杆件的选择验算表表-28.节点设计8.1杆件焊缝尺寸的计算w w f w f8.2 形心距离的确定屋架各杆件的角钢背面的距离Z0’如图表-4，表中Z0’为杆件重心线至角钢背面的距离。
屋架各杆件的角钢背面的距离Z0’表-4 8.3节点的设计8.3.1支座节点图5 支座节点”1” (1) 上弦杆的节点连接计算 A. 支座底板的计算支座反力R =5P =5×11.58KN =57.90KN设a,b 取12cm,则 a 1=√2×12=16.9cm,b 1=a 12=8.45cm底板的承压面积 A =24×24−π22−2×4×5×=523cm 2 底板下的应力 q =RA n=57.90×103523×102=1.11N mm 2⁄<βc f c =√240×24052300= 8N/mm 2底板的最大弯矩 M =βqa 12, 由于b 1a 1⁄=0.5,取β=0.06,则M =0.06×1.11×1692=1902.16N ∙mm 支座厚度 t =√6M f=√6×1902.16204.25=7.47mm,取12mmB. 加劲肋计算加劲肋厚度取与节点相同。
加劲肋与节点板的连接焊缝的计算：假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一,即14×57.90=14.48kN 焊缝受剪力V =14.48kN ,弯矩M =14.48×2404=868.80kN ∙mm , 设焊缝h f =5mm , 焊缝计算长度： l w =216−20×2−2h f =216−40−10=166mm 由焊缝的应力公式得 √(V 2×0.7×h f ×l w)2+(6M2×0.7×βf h f×l w2)2=√(14.48×1032×0.7×5×166)2+(6×868.80×1032×0.7×1.22×5×166)2=25.41N mm 2⁄<f f w =160N mm 2⁄ C. 支座底板的连接焊缝假定焊缝传递全部支座反力R =57.90kN,设焊缝h f =5mm ,支座底板的连接焊缝的长度为： ∑L w =2×(240−2h f )+4×(120−5−10−2h f ) =2×(240−2×8)+4×(120−5−10−2×8) =804 mm 由公式得,τf =R0.7βf hf ∑L w=57.90×1030.7×1.22×8×804=10.54mm <f f w =0.95×160=152N mm 2⁄,满足要求。
D. 上弦杆与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接,假定槽焊缝只承受屋面的集中荷载 P =11.58kN .节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差∆N 。
节点1的槽焊缝h f1=0.5t 1=5mm ,其中t 1 为节点板的厚度L w =650−2h f =650−2×5=640mm由公式 σf =P2×0.7hf1l w=11.58×1032×0.7×5×640=2.58N mm 2⁄<f f w=0.95×160=152N mm 2⁄,可见塞焊缝一般不控制,仅需验算肢尖焊缝。
角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸h f2=5mm ,计算长度 L w =650−2h f =640mm上弦杆的内力差N=-164.78KN,偏心距M =Ne, e =65mm ,则由公式得,σf=6M2×0.7×h f2×l w2=6×164.78×103×652×0.7×5×6402=22.41N mm2⁄τf=N2×0.7×h f2×l w =164.78×1032×0.7×5×640=36.48N mm2⁄他√(σfβf )2+τf2=√(22.411.22)2+36.48=41.12N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄可见,肢尖焊缝满足要求。
(2)上弦弦间节点板的计算为便于上弦节点搁置屋面板,节点板的上边缘缩进肢背10mm，采用塞焊缝，按2条角焊缝计算。
计算时可略去屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载与上弦垂直。
对于上弦节点”5”图6 上弦节点”5”A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P=11.58kN。
节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差∆N。
节点1的槽焊缝h f1=0.5t1=4mm,其中t1为节点板的厚度。
L w=225−2h f=225−2×4=217mm由公式 σf=P2×0.7h f1l w =11.58×1032×0.7×4×217=9.1N mm2⁄<f f w=0.95×160= 152N mm2⁄可见塞焊缝一般不控制。
B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝角焊缝的焊角尺寸h f2=5mm,计算长度L w=225−2h f=217mm上弦杆的内力差N=-18.29KN,偏心距M=Ne, e=65mm,则由公式得,σf=6M2×0.7×h f2×l w2=6×18.29×103×652×0.7×5×217=21.64N mm2⁄τf=N2×0.7×h f2×l w =18.29×1032×0.7×5×217=12.04N mm2⁄√(σfβf )2+τf2=√(21.641.22)2+12.042=21.44N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄可见,肢尖焊缝满足要求。
对于其他2,3,4,5上弦节点,由于节点板的尺寸长均不小于"5"号节点,而其所受的节点集中力和弦杆轴向内力差都相等,故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。
(3)下弦节点”10”图7 下弦节点”10”A.下弦杆与节点板的连接焊缝下弦与节点板连接的焊缝长度为300mm,h f=5mm, 内力差N=-17.37KN 受力较大的肢背处焊缝应力为τf=0.7×17.37×1032×0.7×5×(300−10)=5.98N mm2⁄<f f w=160N mm2⁄故按构造满焊即可。
由于下弦节点7,8,9的节点板尺寸长均不小于"10"号节点板,故其所受的弦杆轴向力内力差都相等, 故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。
(4)上弦节点”6”图8 上弦节点”6”A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载P=11.58kN。
节点1的塞焊缝h f1=0.5t1=4mm,其中t1为节点板的厚度。
L w=148−2h f=148−2×4=140mm由公式 σf=P2×0.7h f1l w =11.58×1032×0.7×4×140=14.77N mm2⁄<f f w=0.95×160= 152N mm2⁄,可见塞焊缝一般不控制。
B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝肢尖角焊缝的焊角尺寸h f2=5mm, 计算长度L w=148−2h f=140mm上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆内力的15%计算。
内力差N=91.60×15%=13.74KN,偏心距M=Ne, e=65mm, 则由公式得：σf=6M2×0.7×h f2×l w2=6×13.74×103×652×0.7×5×1402=51.99N mm2⁄τf=N2×0.7×h f2×l w =13.74×1032×0.7×5×140=18.66N mm2⁄√(σfβf )2+τf2=√(51.991.22)2+18.662=46.52N mm2⁄<f f w=0.95×160=152N mm2⁄可见,肢尖焊缝满足要求。