钢屋架课程设计计算说明书屋架杆件几何尺寸的计算根据所用屋面材料的排水要求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。
屋面坡度为 i 1:2.5，屋面倾角为arctg 1 /2.521.801 ，sin 0.3714，cos 0.9285。
屋架计算跨度：1。
l 300 21000 30020700 mm 屋架跨中高度： h 1。
i/2 20700 / 22.54140 mm上弦长度： L l 0 / 2cos11147 mm节间长度：a L/61858mm节间水平段投影尺寸长度： 1aa cos 1725mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如下图所示 1.屋架支撑（1）在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支 撑。
（2）因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计 三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。
屋架支撑布置 图1屋架形式及几何尺寸（3）根据厂房长度为120m,跨度为21m，有中级工作制软钩桥式吊车等因素，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑，如下图所示8000 8M0 MM 5XB0D0 6300 &000勺噩| | | | | | 500图2屋盖支撑布置2.檩条设计根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置育上弦节点上，檩条间距为节间长度。
在檩条的跨中设置一道拉条。
见图1。
选用［20a槽钢截面，由型钢表可查得，自重22.63kg /m 0.23kN/m，3 3 4W X 178cm ,W y 24.2cm , I x 1780cm 。
（1）荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合）永久荷载：（坡面）板荷载:0.25kN/m 2 1.858m0.465kN/mM x 」q x l 2 1 0.793 42 1.586kN m （在跨中设置了一道拉条）8 815.858 106 1.586 106 1.05 178 103 1.2 24.2 103 139MPa215MPa满足要求i/2■ 1 .檩条的最大拉力（拉应力）位于槽钢下翼缘的 肢尖处:3檩条和拉条:0.23kN/mg k 0.465kN / m 0.23kN / m 0.695kN / m可变荷载：（檩条受荷水平投影面积为1.858m 8 14.86m 2，未超过60m 2 , 故屋面均布活荷载取0.5kN /m 2，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。
）q k 0.5 1.858 0.929kN/m檩条均布荷载设计值:G g KQ q K 1.2 0.695 1.4 0.929 2.135kN /mq x qsin 2.135 0.3714 0.793kN/mq y qcos 2.135 0.9285 1.982kN / m（2）强度验算弯矩设计值（见图3）：X 方向：M x 】q y l 2811.982 82 15.858kN m8丫方向:M xxW<图3弯矩计算图（2）刚度验算只需验算垂直于屋面方向的挠度即可。
荷载标准值：g K q K0.695 0.929 1.624kN/mg K q K y 0.695 0.929 cos 1.624 0.9285 1.508kN/mv 5g K q K l3 y 1l 384Elx5 1.5088000311384 2.06 1051780 10436515因有拉条，不必验算整体稳定性。
故选用［20a能满足要求三、屋架力计算1.屋架节点荷载计算永久荷载（水平投影面）：屋面板: 20.25/cos 0.25/0.9285 0.27kN/m檩条和拉条: 0.23/a' 0.23/1.725 0.13kN /m2屋架和支撑自重: 0.12 0.011L 0.12 0.011 21 0.35kN/m2g K 0.27 0.13 0.35 0.75kN/m2屋面活荷载（因活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载）0.5kN/m2屋架上弦在檩条处的集中荷载：屋架上弦在檩条处的集中荷载设计值由可变荷载效应控制的组合为F 1.2 0.75 1.4 0.5 8 1.725 22.08kN2.屋架杆件力计算芬克式三角形桁架在半跨活荷载作用下，腹杆力不变号，故只按全跨活荷载和全跨永久荷载组合计算桁架杆件力。
这里采用清华大学研发的结构力学求解器进行求解计算。
计算结果如下图73.58 18.26 -61.C3图4杆件力图（单位：kN）四、屋架杆件设计在设计屋架杆件截面前，首先要确定所选节点板的厚度。
在三角形屋架中，节点板厚度与弦杆的最大力有关。
根据弦杆最大力N max 326.56kN ,查《钢结构设计及实用计算》P83页表5-1单壁式桁架节点板厚度选用表可选择支座节点板厚为12mm,其它节点板厚为10mm1.上弦杆整个上弦杆采用等截面通长杆，由两个角钢组成T形截面压弯构件，以避免采用不同截面时的杆件拼接。
弯矩作用平面的计算长度: l°x 1858mm首先试选上弦截面为2L 100X 10节点板厚 数：A3326.56 1022126N /mmA 0.675 35.82 10选择截面合适。
2.下弦杆下弦杆也不改变截面，按最大力计算。
N max 73.58kN ，屋架平面的计算长度取最大节间IJ 长度，即：l °x 434.6cm 。
l oy 2 l ox 2 434.6 869.2cm 。
10mm 查《钢结构》得其主要参4.52cm 。
如下所示。
22 19.2638.52cm 2, i x 3.05cm , i yI ox 185.8 3.051 oy■371.64.52根据max61 8215015082，查表可得0.675 ,故2215N /mm图5上弦截面选用2L56X4的角钢，其截面相关参数为A 2 4.39 8.78cm2 , i x 1.73cm，i y 2.52cm 。
如下所示。
73.58 1038.78 102284N / mm2215N / mm选择截面合适3.腹杆(1) DI 杆选用2 L50X4其截面相关参数为A22 3.9 7.8cm ， I x 1.54cm ， I yIox434.6 l x1.73l °y 869.2 l y 2.52图6下弦截面252 345 350350N DI61.62kN , l ox 0.8l 0.8 223.0cm 178.4cm , l oyl 223.0cml oxI xl oyI y根据max116，查表可得178.41.54223 2.3511695 0.458，故1501502.35cm 。
N 61.62 103A 0.458 7.8 102172N/mm2 2215N /mm所选截面合适。
(2) BH CH EK FK杆N 26.89kN , l 145.1cm选用170X6单角钢截面，其截面相关参数为A 8.16cm2, i y。
1.38cmol00.9l 0.9 145.1 130.6cmI。
130.6i y0 1.38150由132，查表可得0.588。
单角钢单面连接计算构件稳定性时强度设计值折减系数为:r0.6 0.0015 0.6 0.0015 132 0.743N 26・89 1032 56N/mm2 。
加A 0.378 3.9 10215 159 N / mm2故所选截面满足要求。
(3)HD DK杆N 55.45kN，I 300.2cm选用L50X4I角钢截面，其截面相关参数为A 3.9cm2, i y。
0.99cm ol00.9I 0.9 300.2 270.09cmiy0 270.090.99272 350200单角钢单面连接计算构件强度时的强度设计值折减系数取0.85，则N 如5 巧 142N/mm 2 r A 3.9 102 0.85 215 183N/mm 2所选截面合适。
(4) IK 、KG 杆 两根杆件米用相同截面，并按最大力 2 I 。
％ 2 300.2600.4cm 。
选用2L 50X 4其截面相关参数为A1 ox300.2 x・i x1.54l oy600.4 yl y2.35N 128.18A n 7.82 3.9195256 1 oy ；103 102N 128.18kN 计算，© 300.2cm ,27.8cm , i x 1.54cm i y 2.35cm350350164N / mm 2 f 215N / mm故所选截面满足要求。
(5) GJ 杆N 0 , l 414cm o对于有连接垂直支撑的屋架WJ-2, 采用2L50X6组成的十字形截面，并按受压支撑验算其长细比。
i y0 2.18cm , l o 0.9l 0.9 414cm 372.6cmiy0密1712.18故满足要求对于无连接垂直支撑的屋架WJ-1，采用L50X4单角钢，并按受压支撑验算其长细比。
1。
372.6 336 400i y0 1.11故满足要求。
屋架各杆件截面选择情况列于下表。
L 50官0 （拉） 拉杆 4004-50IK 、KG2L 50X4128.18 拉杆 350 1645-804-502五、节点设计本题选择几个有代表性的、重要的节点进行计算，其余节点的计算过程从略， 可参见屋架施工图。
1. 屋脊节点腹杆GK 与节点板的连接焊缝，查表得f w 160N/mm 2 （以下同），取肢背和 肢尖的焊角尺寸分别为h f i 5mm 和h f2 5mm ，则杆端所需的焊缝长度腐分别为90mm肢背:11 1w110K 1N GK 0.7 h f1f f w10 °.67 128・18 10310 86.7mm2 0.7 5 160肢尖:12 1w210 K 2N GK 0.7 h f2f f w10°33 128・18 10310 57.2mm2 0.7 4 160取12 60mmL 0L.C ：L 乂花2Li'..-Oro5浮图7屋脊节点拼接角钢采用与上弦杆等截面，肢背处削棱，竖肢切去V t h f 5 16mm ，取V=20mm 并将竖肢切口后经热弯成型用对接焊缝焊接。
拼接接头一侧所需的焊缝计算长度为取 l w 150mm拼接角钢的总长度为上弦杆与节点板的塞焊缝，假定承受节点荷载 F / 2,验算从略。
上弦肢尖与节点板的焊缝连接按弦杆力的 N GK 15%+算，且考虑由此产生的偏心弯矩作用 （偏心距e=65m ）设肢尖焊缝焊脚尺寸h f 5mm ，节点板总长度为660mm 则 节点一侧弦杆焊缝的计算长度为l 660/2 /cos20 10 325mm焊缝应力为:0.15 278.42 103 65 8由以上计算结果可知，因弦杆与节点板的连接焊缝受力不大， 且连接长度较 大，故可按照构造进行满焊，不必计算0.15N 2 0.7h f l W0.15 278.42 103 2 0.7 5 325218N/mm 2292 32.5N / mm 2f f w 160N / mm 2334.8 103 4 0.7 5 160149.5mmI 2 l w 10d 2 150 10 50 370mm0.15Ne 82 0.7h f l W29N / mm 22. 下弦拼接节点屋架跨度21m 超过运输界限，故将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点 G和下弦节点H 处设置工地拼接。