一、课程设计内容1、计算书一份：（1）绘制屋架支撑布置简图；（2）荷载和杆件内力计算、汇总；（3）设计节点并在计算书中绘制节点简图。

2、绘制钢屋架施工图（一号图纸一张594mmX841mm），绘制杆件汇总表。

二、设计资料⨯工业厂房跨度为24mL=，柱距为6m，厂房总长度为96m，选用1.5 6.0m 预应力钢筋混凝土大型屋面板。

采用梯形钢屋架，如图1，钢材选用Q235-B，焊条选用E43，手工焊。

屋架两端简支于钢筋混凝土柱上，檐口采用封闭结合，上⨯，混凝土标号为C20。

柱截面450mm450mm荷载（标准值）：1、永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）21800(N m)S B S改性沥青防水卷材2400(N m)20m m厚找平层2400(N m)100m m厚泡沫混凝土保温层2500(N m)屋架和支撑自重2500(N m)2、活荷载：屋面雪荷载2500(N m)400(N m)，施工荷载2课程设计正文:一、屋架支撑布局简图屋架上弦支撑布置图屋架下弦支撑布置图垂直支撑1－1垂直支撑2－2二、荷载和内力计算及节点设计1、 荷载和内力计算 （1） 荷载组合由于屋面坡度不大，故忽略坡度对荷载值的影响；风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。

永久荷载总和为：1.8+0.4+0.4+0.5+0.5=3.6 kN; 节点设计荷载：(1.35 3.6 1.40.70.5)6 3.096.3d F =⨯+⨯⨯⨯⨯= kN; 支座反力:4496.3385.2d d R F ==⨯= kN;（2） 内力计算用所给出的图中的单位内力可求出全跨荷载作用下屋架的杆件内力.内力设计值如下图所示:2、 杆件截面选择腹杆最大轴力为543.9kN ，选用支座节点板厚t=12mm ，中间节点板及垫板厚可为t=10mm 。

所用钢材厚度均小于16mm ，设计强度=215N/2mm 。

（1） 上弦截面上弦不改变截面，最大内力max 756.05N =- kN ；屋架平面内计算长度300.0cm ox l =；屋架平面外，要求大型屋面板与屋架可靠焊接，取 两块板的宽度300.0cm oy l =。

初选2160⨯14，A=86.602cm ， 4.92cm x i =， 6.99cm y i =。

验算弯矩平面内和弯矩平面外稳定性：30061[]150;4.92ox x x l i λλ===<=0.801x ϕ= 由于160.5830011.40.5810.91.416y l b t b ⨯==>==故2243.9(1)51[]15018.6y xz l t bt bλλ=+=<=0.852yz ϕ=上部局部弯矩：0119630037222544M Pl N m ==⨯⨯= 00.643335M M N m ==1)上弦截面弯矩平面内稳定性验算。

223'223.142061086604297.2641.1 1.161EXx EA Nπλ⨯⨯⨯===⨯ kN ； 1.05x γ=2410482243.30.52117.65cm x I =⨯+⨯⨯= 3112117.65473.75cm 4.47x x I W y === 3222117.65183.66cm 11.53x x I W y ==='31756050143335000(10.8/)0.8018660 1.05437.7510(10.8756.05/4269.22)mx x x x x EX M N A W N N βϕγ⨯+=+-⨯⨯⨯⨯-⨯ = 101+109=210N/2mm <f =215 N/2mm ； 满足要求2)上弦截面弯矩平面外稳定性验算。

1.0x β=；10.00170.927b y ϕλ=-=756050143335000207.70.80186600.927473750tx x y b x M N A W βϕϕ⨯+=+=⨯⨯ N/2mm <f =215 N/2mm ； 每节间放两块垫板 301100.340125.23a l i ==<= 满足要求。

（2）下弦截面下弦杆采用同一截面，最大内力max 769.53N =kN ；屋架平面内计算长度600cm ox l =；屋架平面外根据支撑布置取600cm oy l =。

计算需要净截面面积：32769.5310A 3579.2mm 215N f *⨯===采用等肢角钢2100⨯10，A=38602mm ， 3.05cm x i =， 4.52cm y i =。

截面强度验算：3n N 769.5310199.36A 3860⨯== N/2mm <f =215 N/2mm ；600196.7[]1503.05ox x x l i λλ===<=600132.7[]1504.52oy y yl i λλ===<= 每节间放两块垫板 600200802443a l i ==<= 满足要求。

（3）腹杆1)杆件A-F 、C-G ：48.15AF N =- kN ，200ox l cm =，200oy l cm =96.3CG N =- kN ，2500.8200ox l cm =⨯=，250oy l cm = 选263⨯6，A=14582mm ， 1.93cm x i =， 2.99cm y i =。

杆件C-G 受力较大，长细比也较大，按杆件C-G 验算： 200103.6[]1501.93ox x x l i λλ===<=，0.532x ϕ= 25083.62.99oy y yl i λ=== 6.30.5825010.50.5823.20.6 6.3y l b t b ⨯==<== 所以4220.475(1)86.4[]150yz y oy b l tλλλ=+=<= 0.645yz ϕ=，min 0.532ϕ=3296.310124.150.53214.5810N A σϕ⨯===⨯⨯ N/2mm <f =215 N/2mm ； A- F 放两块垫板，C-G 放三块垫板，满足要求。

2）杆件E-H:选用2100⨯10，放三块垫板，经过上述杆件类似验算，满足要求。

3）杆件B-F ：选用2180⨯110⨯10（长肢相并），放三块垫板，经过验算，满足要求。

4）杆件B-G ：选用263⨯6，放两块垫板，经过上述杆件类似验算，满足要求。

5）杆件D-G 、D-H ： 选用280⨯6，放四块垫板，经过上述杆件类似验算，满足要求。

3、 节点设计选用E43焊条，角焊缝的抗拉抗压和抗剪强度设计值w 2f 160N/mm f =。

（1） 下弦节点G （如下图）1）斜杆BG 与节点的连接焊缝计算。

N=307.679kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 f18mm h =和f26mm h =,所需焊缝长度为：肢背:30.7307.6791016136.2mm 20.78160w l ⨯⨯=+=⨯⨯⨯，取140mm w l =。

肢尖：30.3307.679101280.7mm 20.76160w l ⨯⨯=+=⨯⨯⨯，取'100mm w l =。

1） 斜杆DG 与节点的连接焊缝计算。

N=133.376kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为 f18mm h =和f26mm h =,所需焊缝长度为：肢背:30.7133.376101668.1mm 20.78160w l ⨯⨯=+=⨯⨯⨯，取80mm w l =。

肢尖：3'0.3133.376101241.8mm 20.76160wl ⨯⨯=+=⨯⨯⨯，取'80mm w l =。

2） 斜杆CG 与节点板的连接焊缝计算。

N=96.3kN焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸f 6mm h =，焊缝长度取80mm w l =。

3） 下弦杆与节点板连接焊缝计算。

受力为左右下弦杆的内力差769.53426.9342.63GH FG N N N ∆=-=-=kN 肢背焊缝应力为：肢背：30.7342.631046.220.76618τ⨯⨯==⨯⨯⨯2N/mm <w 2f 160N/mm f =； 肢尖：30.3342.631019.820.76618τ⨯⨯==⨯⨯⨯2N/mm <w 2f 160N/mm f =； 满足要求。

（2） 上弦节点B （如下图）1) 斜杆BG 与节点板连接焊缝计算,与下弦节点G 中BG 杆计算相同. 2) 斜杆BF 与节点板连接焊缝计算,N=543.9kN 。

设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为f110mm h =和f28mm h =。

所需焊缝长度为肢背：30.7543.9102019020.710160w l ⨯⨯=+=⨯⨯⨯mm ，取200mm w l =。

肢尖：3'0.3543.91012133.4mm 20.76160wl ⨯⨯=+=⨯⨯⨯，取140mm w l = 3) 上弦杆与节点板连接焊缝计算。

为便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm 。

假定集中荷载F 由塞焊缝承受。

F=96.3kN ，焊脚尺寸为52t=mm ，w 80l = mm 。

3f 96.31017.220.75800σ⨯==⨯⨯⨯2N/mm <w 2f f 1.22160195.2N/mm f β=⨯=。

675.3520675.352BC AB N N N ∆=-=-= kN偏心矩：16045115e =-= mm 。

偏心力矩：675.35211.57766.548kN m M N e =∆⋅=⨯=⋅ f210mm h =，279cm w l =，则3f w 675.3521061.06220.710790e N h l τ∆⨯===⨯⨯⨯∑2N /m m42f 2f 67766.5481053.33N /m m 20.710790M W σ⨯⨯===⨯⨯⨯275.09N/mm =<w 2f 160N/mm f =，满足要求。

（3） 屋脊节点E （如下图）1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算。

拼接角钢切肢的尺寸为512_6523f t h ∆=++=+= mm ，取25 mm 。

N=756.05kN ，取焊脚尺寸为6 mm ，则需焊缝长度为3756.05101212293.340.740.76160w w f f N l h f ⨯=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯ mm 取w l =300 mm ，拼接角钢的长度取230050650mm ⨯+=。

2） 弦杆与节点板连接焊缝计算。

上弦肢背与节点板用塞焊缝，满焊即可。

下弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算。

N=756.0515%113.4kN ⨯=113.411.51304.1kN m M N e =⋅=⨯=⋅焊脚尺寸为6mm ，弦杆一侧焊缝长度为250mm ，有3f w 113.41056.25220.76240e N h l τ∆⨯===⨯⨯⨯∑2N/mm42f 2f 61304.110161.78N/mm 20.76240M W σ⨯⨯===⨯⨯⨯2144.04N/mm =<w 2f 160N/mm f =，满足要求。