中南大学钢结构课程设计书2011级ly - 图文

钢结构课程设计

计 算 书

班 级 姓 名 学 号 指导老师 日 期

土木11级 L L 2014年01月

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目 录

第一部分 钢结构课程设计任务书

一、设计资料?????????????????????????? 1

第二部分 屋架设计计算书

一、屋架支撑系统的设置 ???????????????????? 2

1.屋架间距的设置????????????????????????????2 2.横向支撑的设置????????????????????????????2 3.纵向支撑的设置????????????????????????????2 4.垂直支撑的设置????????????????????????????2 5.系杆的设置??????????????????????????????2

二、 荷载的计算 ???????????????????????? 5

1.荷载设计值??????????????????????????????5 2.荷载组合值??????????????????????????????5 3.屋架杆件各种组合荷载下的内力计算与控制内力确定????????????6

三、杆件节点板厚及杆件截面计算 ?????????????????8

1.节点板厚设置 ?????????????????????????????8 2.杆件截面计算 ?????????????????????????????8 （1）上弦杆截面计算???????????????????????????8 （2）下弦杆截面计算???????????????????????????9 （3）斜腹杆截面计算???????????????????????????10 （4）竖腹杆截面计算???????????????????????????14 3.杆件计算与截面选择汇总表 ??????????????????????16

四、节点设计??????????????????????????18

1.下弦中部节点“c”??????????????????????????? 18 2.上弦中部节点“B”???????????????????????????21 3. 跨中下弦节点“h”???????????????????????????

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4.屋脊节点“H”?????????????????????????????25 5.支座节点“a”????????????????????????????? 27 6.上弦节点“A”?????????????????????????????32

五、填板的设置?????????????????????????33 六、支撑系统与屋架的连接节点??????????????????34

（1）上、下弦杆横向支撑和系杆与屋架的连接节点??????????????34 （2）垂直支撑与屋架的连接节点??????????????????????35 （3）支撑体系与相应节点板的连接?????????????????????35

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第一部分 钢结构课程设计任务书

一、设计资料：

1.某单层单跨工业厂房钢屋架设计，设计方案号56：跨度L2=21 m，长度102 m。 2.厂房柱距6 m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级C20，上柱截面尺寸400?400，钢屋架支承在柱顶。

3.吊车一台150 T，一台30 T，吊车平台标高+12.000 m。 4.荷载标准值 (1)永久荷载：

屋面材料自重： A4=0.80kN/m2；

屋架及支撑自重： 按经验公式 q?0.12?0.011L=0.351kN/m2； (2)可变荷载：

屋面活荷载标准值： 0.5 kN/m2 雪荷载标准值： B1=0.40kN/m2 积灰荷载标准值： C2=0.40kN/m2 （3）风荷载： B类地区， ?z?1.0, 基本风压：3.0 kN/m2 5.屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见附图1。

1990a0351501ce00507=10×150289033903040g253028642290259031245.70515.75.075015155..770055115.7051H5.G7051DFABC28641

31246.钢材Q235号钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供选用。 7.钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。

2613h 图1 21米跨屋架几何尺寸

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第二部分 屋架设计计算书

一、屋架支撑系统的设置

1.屋架间距的设置

厂房柱间距为6m，屋架间距故取为6m。 2.横向支撑的设置

房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。因屋架L为102m，大于60m，故在纵向正中间柱间加设一道横向支撑。 3.纵向支撑的设置

因吊车，且高度较大，对房屋整体刚度的要求较高，对梯形屋架，纵向支撑设置在屋架的下弦平面。 5.垂直支撑的设置

在屋架跨中和两端处各布置一道垂直支撑。垂直支撑的节间长度取柱距的一半为3m；节间宽度为相应的弦杆高度h。如图1所示

5.系杆的设置

屋架上弦平面，屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆，其他结点设通长的柔性系杆；下弦平面，仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。 6.屋架支撑体系布置如下图所示

支撑代号：

屋架上弦横向水平支撑 sc； 屋架下弦横向水平支撑 xc； 屋架下弦纵向水平支撑 zc； 垂直支撑 cc； 系杆 LG；

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二、荷载的计算

已知各荷载标准值计算各荷载的设计值：

按屋面活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载的设计值。

风荷载，梯形屋架屋面坡度?小于300，屋面的风荷载一般为吸力，不参与组合。 1.荷载设计值： 见下表：

荷载名称 屋面材料自重 永久荷载 屋架及支撑自重 永久荷载总和 屋面活荷载标准值 可变荷载 雪荷载标准值： 积灰荷载标准值 可变荷载总和 2.荷载组合值 使用阶段：

（1）全跨节点永久荷载＋全跨可变荷载（图a）

F=（1.38 ＋ 1.82）×1.5×6 = 28.80 kN；

标准值 0.80kN/m2 0.35kN/m2 1.15kN/m2 0.50kN/m2 0.40kN/m2 1.4 0.40kN/m2 1.30kN/m2 0.56kN/m2 1.82kN/m2 1.2 荷载分项系数 设计值 0.96kN/m2 0.42kN/m2 1.38kN/m2 0.70kN/m2 0.56kN/m2

（2）全跨节点永久荷载＋半跨节点可变荷载（图b）

全跨节点永久荷载为 F1 = 1.38×1.5×6 = 12.42 kN； 半跨节点可变荷载为 F2 = 1.82 ×1.5×6 = 16.38 kN； 可假定：左半跨荷载为 F1 + F2； 右半跨荷载为 F1；

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施工阶段：（图c）

全跨节点屋架（包括支撑）自重＋半跨节点屋面板自重＋半跨屋面活荷载。 全跨节点屋架自重为 F3 = 0.35×1.5×6 = 3.15 kN；

半跨节点屋面板自重及活荷载为F4 =（0.96＋0.7）×1.5×6 = 14.94 kN； 可假定：左半跨荷载为 F3 + F4； 右半跨荷载为 F3 ；

3.屋架杆件各种组合荷载下的内力计算与控制内力确定

（1）全跨与半跨荷载下结构杆件内力值已在课程设计任务书中给出，无需另行计算。 下图分别为全跨荷载作用下和半跨荷载作用下杆件内力值：

01..01.011.01.001..01H-12.1850.-1.57-4.40-1.0--0.57.68-1.0.100+4c.744+9e21.96+1a47-1+.01.33+1.03.607000+1.50.7010632684368190+3.0+6.6+7.3+5.8+4.6+3.0+1.0acegg'e'c'a'

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+1.80.4800--01.0.0.010..011.011.0.0.01.510FGHG'F'EE'DD'C'BABC-5.3'A1916'8.6-9-3.3932.37-01-2.31.652-000.000.0913-1.0+0.781.76+1hgCBA274.70-00.092ED262.11-413GF81.21-+2.7+0.3+5.8922808-1.200+1.222-1.039-1.525+3.960-1.7761--12..06-2.043--05..654LY

（2）取各种不同荷载组合下屋架杆件的最“不利”内力值为杆件控制内力，见下表：

杆件 名称 类编杆内力系数（F=1） 第一种组合 第二种组合 第三种组合 计算杆件内力F 左半右半跨F1×①+F2F1×①+F2F3×①+F4F3×①+F4最大拉/全跨① F×① 别 号 跨② ③ ×② ×③ ×② ×③ 压内力 AB 上弦DF -11.26 -7.33 -3.92 -324.29 -259.91 -204.06 -144.98 -94.03 -324.28 杆 FH -12.18 -6.86 -5.31 -350.78 -263.64 -238.25 -140.86 -117.70 -350.78 ac 4.1 3.01 1.09 118.08 100.23 下弦eg 11.96 7.32 4.63 344.45 268.44 224.38 杆 gh 11.76 5.88 5.88 338.69 242.37 242.37 147.03 124.89 106.85 344.44 124.89 338.68 -54.67 -221.18 45.76 167.04 -40.30 -126.72 32.24 80.35 68.78 57.88 130.18 29.20 118.08 76.70 280.51 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0 BD -7.47 -5.31 -2.16 -215.14 -179.76 -128.16 -102.86 -55.80 -215.13 ce 9.74 6.66 3.08 280.51 230.06 171.42 aB -7.68 -5.64 -2.04 -221.18 -187.77 -128.80 -108.45 Bc 5.8 3.96 1.84 167.04 136.90 102.18 cD -4.4 -2.63 -1.77 -126.72 -97.73 -83.64 斜De 2.79 1.22 1.57 80.35 54.64 60.37 77.43 -53.15 27.02 -5.54 -14.38 腹eF -1.57 -0.04 -1.52 -45.22 -20.15 -44.40 杆 Fg 0.32 -1.03 1.36 9.22 -12.90 26.25 -27.65 -45.21 21.33 26.25 /-14.38 40.10 /-15.69 -14.4 -28.8 -28.8 -28.8 gH 0.71 1.91 -1.2 Aa -0.5 -0.5 竖腹Ee -1 杆 Gg -1 -1 -1 0 0 Cc -1 -1 0 0 20.45 40.10 -14.40 -14.40 -10.84 -6.21 30.77 -9.05 -18.09 -18.09 -18.09 -15.69 -1.58 -3.15 -3.15 -3.15 -28.80 -28.80 -12.42 -28.80 -28.80 -12.42 -28.80 -28.80 -12.42

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三、杆件节点板厚及杆件截面计算

1.节点板厚设置

按设计规范GB50017-20003，对于梯形屋架，根据屋架支座斜杆的最大内力设计值按表9.1（课本P412）选取节点板厚度；

由本计算书 二-3中杆件内力计算表，得杆件最大内力设计值为上弦杆aB=221.18kN； 节点板厚设置：中间节点板厚 8mm ；支座节点板厚 10mm； 2.杆件截面计算

按设计规范GB50017-20003，（l为节点中心间的杆件长度，l1为桁架弦杆侧向支撑点间距离） 对于弦杆和支座斜杆、支座竖杆：

屋架平面内，计算长度取l0x=l 桁架平面外，l0y=l1 对非支座斜杆、支座竖杆之外的腹杆：

屋架平面内，计算长度取l0x=0.8l 桁架平面外，l0y=l （1）上弦杆截面计算

整榀屋架上弦杆全部采用等截面设计，便于杆件间的拼接。

①按最大内力的杆件FH内力值作为控制内力计算，Nmax=350.78kN（压力）； ②计算长度：

在屋架平面内：为节间轴线长度，即：l0x=l1=1.5075m ；

在屋架平面外：因无侧向支撑， 即：l0y=l=2l1=3.015m ； ③截面形式选择：

因l0y?2l0x，宜选用长边外伸的两不等边角钢，故选用两个不等肢角钢，短肢相并。 且双角钢组成的T型和十字形截面均属于b类 ④截面计算：

设??100，查轴心受力稳定系数表（b类截面），?=0.555； 截面所需面积：A?N350780??29.40cm2 ?f0.555?215

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l0y301.5150.75??1.5075cm ；iy???3.015cm ； 截面所需回转半径：ix??100?100l0x根据需要的A、ix、iy 查附表2.3，初选：

2∠125×80×10，肢背间距a = 8mm，则A=39.424cm2，ix?2.26cm，iy?6.04cm。 ⑤截面验算：

?0xx?li?150.752.26?66.70＜[?]?150 ； x?l0y301.5y?i?6.04?49.92＜[?]?150 ； y由于?x>?y，由?x=66.7查附表1.19得?x＝0.770，则

??N??3507800.770?3942.4?115.55Mpa＜215Mpa ； xA综上所选截面满足要求。 ⑥上弦杆截面如图：

（2）下弦杆截面计算

整榀屋架下弦杆全部采用等截面设计，便于杆件间的拼接。

①按最大内力的杆件gh内力值作为控制内力计算，Nmax=338.68kN（拉力）②计算长度：

在屋架平面内：为节间轴线长度，即：l0x=l=3.000m ；

在屋架平面外：因无侧向支撑， 即：l0y=l=3.000m ； ③截面形式选择：

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选用长边外伸的两不等边角钢，短肢相并。 ④截面计算：

截面所需面积：An?N338680??15.75cm2 f215根据需要的An 查附表2.3，初选：

2∠80×50×8，肢背间距a=8mm，则A=19.734cm2，ix?1.38cm，iy?4.02cm。 ⑤截面验算：

??N338680??171.62Mpa＜215Mpa ； An1973.4l0x300??217.4＜[?]?350 ； ix1.38?x??y?l0yiy?300?74.63＜[?]?350 ； 4.02综上所选截面满足要求。 ⑥下弦杆截面如图：

（3）斜腹杆截面计算 a.端腹杆aB计算：

①端腹杆aB其控制内力为，N=221.18kN （压力）； ②计算长度：

在屋架平面内：为节间轴线长度，即：l0x=2.530m ；

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在屋架平面外：为节间轴线长度，即：l0y=2.530m ； ③截面形式选择：

因l0y?l0x，宜选用等边角钢，双角钢组成的截面均属于b类。 ④截面计算：

设??100，查轴心受力稳定系数表（b类截面），?=0.555； 截面所需面积：A?N221180??18.53cm2 ?f0.555?215l0xl0y253.0253.0??2.530cm ；iy???2.530cm ； 截面所需回转半径：ix??100?100根据需要的A、ix、iy 查附表2.1，初选：（端部节点板厚10mm） 2∠90×8，肢背间距a=10mm，则A=27.888cm2，ix?2.76cm，iy?4.09cm。 ⑤截面验算：

?x?l0x253.0??91.7＜[?]?150 ； ix2.76?y?l0yiy?253.0?61.9＜[?]?150 ； 4.09由于?x>?y，由?x=91.7查附表1.19得?x＝0.610，则

??N221180??130.02Mpa＜215Mpa ； ?xA0.610?2788.8综上所选截面满足要求。 ⑥端腹杆aB杆截面如图：

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b.腹杆Bc计算：

①腹杆Bc其控制内力为，N=167.04kN（拉力）； ②计算长度：

在屋架平面内：两端节点板连接l0x=0.8l，即：l0x=0.8?2.613=2.090m ；

在屋架平面外：为节间轴线长度，即：l0y=2.613m ； ③截面形式选择：

因l0y?l0x，宜选用等边角钢，双角钢组成的截面均属于b类。 ④截面计算：

截面所需面积：An?N167040??7.77cm2 f215根据需要的An 查附表2.1，初选：（中间节点板厚8mm）

2∠56×5，肢背间距a=8mm，则A=10.83cm2，ix?1.72cm，iy?2.62cm。 ⑤截面验算：

?x?l0x209.0??121.5＜[?]?350 ； ix1.72?y???l0yiy?261.3?99.7＜[?]?350 ； 2.62N167040??154.24Mpa＜215Mpa ； A1083综上所选截面满足要求。 ⑥腹杆Bc杆截面如图：

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c.腹杆cD计算：

为减少备料种类，满足经济性要求，取cD杆作为控制杆件计算，剩余De、eF、Fg、gH腹杆控制内力远小于cD杆，且cD杆规格已接近角钢构造要求下限，故剩余杆不再另行选择，均采用cD截面。

①取腹杆cD的最大内力为控制内力，N=126.72kN （压力）； ②计算长度：

在屋架平面内：两端节点板连接l0x=0.8l，即：l0x=0.8?2.864=2.291m ；

在屋架平面外：为节间轴线长度，即：l0y=2.864m ； ③截面形式选择：

因l0y?l0x，宜选用等边角钢，双角钢组成的截面均属于b类。 ④截面计算：

设??120，查轴心受力稳定系数表（b类截面），?=0.437； 截面所需面积：A?N126720??13.49cm2 ?f0.437?215l0x?截面所需回转半径：ix??l229.1286.4?1.909cm ；iy?0y??2.387cm ； 120?120根据需要的A、ix、iy 查附表2.1，初选：（端部节点板厚8mm） 2∠63×6，肢背间距a=8mm，则A=14.576cm2，ix?1.93cm，iy?2.91cm。 ⑤截面验算：

?x?l0x229.1??118.7＜[?]?150 ； ix1.93?y?l0yiy?286.4?98.4＜[?]?150 ； 2.91由于?x>?y，由?x=118.7查附表1.19得?x＝0.443，则

??N126720??196.25Mpa＜215Mpa ； ?xA0.443?14.576综上所选截面满足要求。

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⑥腹杆cD截面如图：（De、eF、Fg、gH杆截面与cD截面相同）

（4）竖腹杆截面计算 a.竖腹杆aA计算：

①端腹杆aA其控制内力为，N=14.4kN （压力）； ②计算长度：

在屋架平面内：为节间轴线长度，即：l0x=1.990m ；

在屋架平面外：为节间轴线长度，即：l0y=1.990m ； ③截面形式选择：

因l0y?l0x，宜选用等边角钢，双角钢组成的截面均属于b类。 ④截面计算：

设??140，查轴心受力稳定系数表（b类截面），?=0.345； 截面所需面积：A?N14400??1.94cm2 ?f0.345?215l0x?截面所需回转半径：ix??l199.0199.0?1.42cm ；iy?0y??1.42cm ； 140?140根据需要的A、ix、iy 查附表2.1，初选：（端部节点板厚10mm） 2∠50×5，肢背间距a=10mm，则A=9.606cm2，ix?1.53cm，iy?2.69cm。 ⑤截面验算：

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?x?l0x199.0??130.7＜[?]?150 ； ix1.53?y?l0yiy?199.0?73.98＜[?]?150 ； 2.69由于?x>?y，由?x=130.7查附表1.19得?x＝0.384，则

??N14400??39.04Mpa＜215Mpa ； ?xA0.384?960.6综上所选截面满足要求。 ⑥竖腹杆aA杆截面如图：

b.竖腹杆gG计算：

为减少备料种类，满足经济性要求，取gG杆作为控制杆件计算，剩余cC、eE杆长度均小于gG杆，且gG杆规格已达到角钢构造要求下限，故剩余cC、eE杆截面不再另行选择，均采用gG截面。

①端腹杆gG其控制内力为，N=28.8kN （压力）； ②计算长度：

在屋架平面内：两端节点板连接l0x=0.8l，即：l0x=0.8?2.890=2.312m ；

在屋架平面外：为节间轴线长度，即：l0y=2.890m ； ③截面形式选择：

因l0y?l0x，宜选用等边角钢，双角钢组成的截面均属于b类。 ④截面计算：

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设??120，查轴心受力稳定系数表（b类截面），?=0.437； 截面所需面积：A?N28800??3.07cm2 ?f0.437?215l0x?截面所需回转半径：ix??l231.2289.0?1.93cm ；iy?0y??2.41cm ； 120?120根据需要的A、ix、iy 查附表2.1，初选：（中间节点板厚8mm） 2∠63×6，肢背间距a=8mm，则A=14.576cm2，ix?1.93cm，iy?2.91cm。 ⑤截面验算：

?x?ll0x231.2289.0??119.7＜[?]?150 ；?y?0y??99.3＜[?]?150 ； ix1.93iy2.91由于?x>?y，由?x=119.7查附表1.19得?x＝0.438，则

??N28800??45.11Mpa＜215Mpa ； ?xA0.438?1457.6综上所选截面满足要求。

⑥竖腹杆gG杆截面如图：（cC、eE杆截面与gG杆截面相同）

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3.杆件计算与截面选择汇总表：

计算控制杆 件 内力 类别 上 FH 弦 杆 下 Gh 弦 杆 338.68 ×8 其余下弦杆 均小于Gh 为便于施工备料，下弦杆规格统一，选取2∠80×50×8 aB 斜 Bc 腹 cD 杆 其余斜腹杆 均小于cD 为便于施工备料，De、eF、Fg、gH斜腹杆规格与cD杆统一，选取2∠63×6 竖 腹 杆 aA gG 其余竖腹杆 总计 14.4 28.8 28.8 2∠50×5 2∠63×6 9.606 14.576 199.0 231.2 199.0 289.0 1.53 1.93 2.69 2.91 130.7 119.7 150 150 满足要求，无需计算 0.384 0.438 39.04 45.11 26.72 2∠63×6 14.576 229.1 286.4 1.93 2.91 118.7 150 0.443 196.25 167.04 2∠56×5 10.83 209.0 261.3 1.72 2.62 121.5 350 - 154.24 221.18 2∠90×8 27.888 253.0 253.0 2.76 4.09 91.7 150 满足要求，无需计算 0.610 130.02 350.78 80×10 其余上弦杆 均小于FH 为便于施工备料，上弦杆规格统一，选取2∠125×80×10 2∠80×5019.734 300.0 300.0 1.38 4.02 217.4 350 - 171.62 满足要求，无需计算 编号 kN mm 2∠125×39.424 150.7 301.5 2.26 6.04 66.7 150 0.770 115.55 cm 2计算控制截面规格 截面面积 计算长度 回转半径 计算长细比 容许长细比 稳定系数 应力 ix（cm） iy（cm）lox（cm） loy（cm）?max [?] ? ?(Mpa) 为便于施工备料，cC、eE竖腹杆规格与gG杆统一，选取2∠63×6 满足要求，无需计算 6种规格角钢：2∠125×80×10， 2∠80×50×8， 2∠90×8， 2∠63×6， 2∠56×5， 2∠50×5

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五、节点设计

采用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和剪切强度设计值ffw=160N/mm,最小焊缝长度不应小于8hf和40mm。节点板厚设置：中间节点板厚 8mm ；支座节点板厚 10mm； 先计算腹杆焊缝长度，然后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝，最后定出节点板的形状

和尺寸。节点板布置如下图：

2

1.下弦中部节点“c”

（1）斜腹杆Bc与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

斜腹杆Bc为2∠56×5；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：167.04kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm ； 因t?6mm，hf?tmin?5mm ； 故取hf?5mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?167040??104.4mm；

2?0.7hfffw2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?104.4?2?5?114.4mm，取l1?120mm； 对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

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LY

计算长度：lw?0.3N0.3?167040??44.8mm；

2?0.7hfffw2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?44.8?2?5?54.8mm，取l2?60mm； 两者均大于8hf?40mm，小于60hf=300mm，满足构造要求。 （2）竖腹杆Cc与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

竖腹杆Cc为2∠63×6；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：28.8kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm ； 因t?6mm，hf?tmin?6mm ； 故取hf?5mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?28800??18mm； w2?0.7hfff2?0.7?5?160实际长度：因其小于8hf?40mm，取l1?40mm； 对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

计算长度：lw?0.3N0.3?28800??7.7mm；

2?0.7hfffw2?0.7?5?160实际长度：因其小于8hf?40mm，取l2?40mm； 两者均小于60hf=300mm，满足构造要求。 （3）斜腹杆cD与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

斜腹杆cD为2∠63×6；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：126.72kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm ； 因t?6mm，hf?tmin?6mm ； 故取hf?5mm；

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LY

③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?126720??79.2mm； w2?0.7hfff2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?79.2?2?5?89.2mm，取l1?90mm； 对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

计算长度：lw?0.3N0.3?126720??33.9mm；

2?0.7hfffw2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?33.9?2?5?43.9mm，取l2?50mm； 两者均大于8hf?40mm，小于60hf=300mm，满足构造要求。 （4）下弦杆与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

下弦杆ac、cd为2∠80×50×8；中间节点板厚 8mm ； ac杆件控制内力：118.08kN； ce杆件控制内力：280.51kN；

?F?280.51?118.08?162.43kN

②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm； 因t?6mm，hf?tmin?8?1~2?6~7mm； 故取hf?7mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：不等边角钢，内力分配系数为0.75

计算长度：lw?0.75N0.75?162430??77.7mm； w2?0.7hfff2?0.7?7?160实际长度：lw?2hf?77.7?2?7?91.7mm，取l1?100mm； 对角钢趾：不等边角钢，内力分配系数为0.25

计算长度：lw?0.25N0.25?162430??25.9mm；

2?0.7hfffw2?0.7?7?160实际长度：lw?2hf?25.8?2?7?39.8mm，取l2?60mm；

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LY

两者均大于8hf?56mm，小于60hf=420mm，满足构造要求。 （5）节点板尺寸的确定

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作配装等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点尺寸340×320 mm2。

为便于施工，下弦节点“e”、“g”与“c”节点板尺寸相同，强度满足要求，不在另行计算。

如图所示:

2.上弦中部节点“B”

（1）斜腹杆aB与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

斜腹杆aB为2∠90×8；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：221.18kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm； 因t?6mm，hf?tmin?8?1~2?6~7mm； 故取hf?7mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?221180??98.8mm；

2?0.7hfffw2?0.7?7?160实际长度：lw?2hf?98.8?2?7?112.8mm，取l1?120mm；

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LY

对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

计算长度：lw?0.3N0.3?221180??42.3mm； w2?0.7hfff2?0.7?7?160实际长度：lw?2hf?42.3?2?7?56.3mm，取l2?60mm； 两者均大于8hf?56mm，小于60hf=420mm，满足构造要求。 （2）斜腹杆Bc与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

斜腹杆Bc为2∠56×5；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：167.04kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm ； 因t?6mm，hf?tmin?5mm ； 故取hf?5mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?167040??104.4mm；

2?0.7hfffw2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?104.4?2?5?114.4mm，取l1?120mm； 对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

计算长度：lw?0.3N0.3?167040??44.7mm； w2?0.7hfff2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?44.7?2?5?54.7mm，取l2?60mm； 两者均大于8hf?40mm，小于60hf=300mm，满足构造要求。 （4）上弦杆与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

上弦杆AB、BC为2∠125×80×10；中间节点板厚 8mm ；

AB杆件控制内力：0kN； BC杆件控制内力：215.13N；?N?215.13kN； 为便于在上弦杆搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm,用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。

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②对角钢背槽焊缝的计算：

槽焊缝可按两条焊缝计算，用来承受屋面荷载F，计算时略去屋架上弦坡度的影响。由荷载值计算结果，以全跨荷载作用时荷载值，确定集中荷载为F=28.8kN；且假定节点板长度为450mm；

hf?0.5t?5mm；lw?l?2hf?450?2?5?440；

?f?F28800??9.35N/mm2?0.8?fffw?0.8?1.22?160?156.2N/mm22?0.7hflw2?0.7?5?440 满足强度要求 ③对角钢趾角焊缝计算：

?N?215.13kN；因角钢趾角焊缝与轴心不重合，故偏心距e?b?y0?80?40?40mm;

hf?1.5t?1.5?10?4.74mm ； 因t?6mm，hf?tmin?8?1~2?6~7mm ； 故取hf?7mm；lw?l?2hf?450?14?436mm；

?f??f?6?Ne6?215130?402； ??27.7N/mm222?0.7hflw2?0.7?7?436?N215130??50.4N/mm2；

2?0.7hflw2?0.7?7?436(?f2227.72)??f?()?50.42?55.3N/mm2＜ffw?160N/mm2 ?f1.22满足强度要求。 （5）节点板尺寸的确定

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作配装等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点尺寸450×300 mm2。

为便于施工，上弦节点“D”“F”与“B”节点板尺寸相同，强度满足要求，不再另行计算。

如图所示:

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3. 跨中下弦节点“h” (1) 下弦杆拼接计算 ①连接构件尺寸及内力：

下弦杆gh为2∠80×50×8，中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：338.68kN； ②拼接件的尺寸处理：

拼接件为截面同样大小的2∠80×50×8角钢；

为使拼接角钢与原来的角钢相紧贴，对拼接角钢顶部截去棱角，宽度为r=8mm（r为角钢内圆弧半径），对其竖直边应割去：??hf?t?5?7?8?5?20mm；（假定hf?7mm） ③拼接件长度计算：（下弦杆中间空隙定为10mm）

ls?2(A2f1973.4?215?2h)?10?2?（?2?7）?10?308.58mm； f4?0.7hf?ffw4?0.7?7?160选取拼接角钢长度L=310mm ④拼接件焊缝长度计算：

拼接接头一侧的连接焊缝长度按下弦杆强度计算

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LY

lw?A2f1973.4?215??135.3mm；

4?0.7hf?ffw4?0.7?7?160lw?2hf?135.2?2?7?149.2mm

为便于施工，取焊缝长度等于连接件长度l?ls?(310?10)/2?150mm（拼接件满焊）； (2) 下弦杆与节点板的连接计算 ①连接构件尺寸及内力：

下弦杆gh为2∠80×50×8，中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：338.68kN； 因此屋架两侧的gh下弦杆中的控制内力相同、截面形式相同，无需下弦杆与节点板直接传力，故下弦杆与节点板的连接角焊缝控制内力取15%的下弦杆控制内力计算。 ②角焊缝尺寸计算：hf?7mm；338.68?0.15?50.802kN

lw?0.15N50802??32.4mm； w2?0.7hfff2?0.7?7?160lw?2hf?32.4?2?7?46.4mm 取l?50mm；

（3）节点板尺寸的确定：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作配装等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点尺寸300×200 mm2。如图所示:

5.屋脊节点“H”

（1）拼接角钢与弦杆的连接计算及拼接角钢总长度的确定 ①连接构件尺寸及内力：

上弦杆FH为2∠125×80×10，中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：350.78kN； 为使拼接角钢与原来的角钢相紧贴，对拼接角钢顶部截去棱角，宽度为r=11mm（r为角钢内圆弧半径），对其竖直边应割去：??hf?t?5?7?10?5?22mm；（假定hf?7mm）

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LY

②角焊缝尺寸的计算：

hf?1.5t?1.5?10?4.74mm ； 因t?6mm，hf?tmin?8?1~2?6~7mm ； 故取hf?7mm；

拼接角钢与受压弦杆的连接可按弦杆中的实际压力设计值N进行计算，每边共有4条焊缝平均承受此力，焊缝长度为

lw?N350780??111.86mm；

4?0.7hfffw4?0.7?7?160③拼接件的计算：

可得拼接角钢总长度为：（上弦杆中间空隙定为10mm）

ls?2(lw?2hf)?10?2?(111.86?2?7)?10?261.72mm，取ls?310mm；

综上，为便于施工，取角焊缝长度l?(ls?10)?10?140mm（拼接件满焊）；满足要求。 （2） 弦杆与节点板的连接焊缝计算 ①连接构件尺寸及内力：

上弦杆FH为2∠125×80×10，中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：350.78kN； ②对角钢背槽焊缝的计算：

由于屋脊节点的节点板宽度相对较大且焊缝连接需抵抗的力一般不大，故上弦杆与节点板之间槽焊强度足够，不需计算。 ③对角钢趾角焊缝计算：

考虑焊缝必须有一必要的最小承载力，需对此进行补充验算。上弦杆角钢趾部与节点板之间连接焊逢，按上弦杆内力15%计算，并考虑此力产生的弯矩。

N?350.78kN；因角钢趾角焊缝与轴心不重合，故偏心距e?b?y0?80?40?40mm;

hf?1.5t?1.5?10?4.74mm ； 因t?6mm，hf?tmin?8?1~2?6~7mm ； 故取hf?7mm；

焊缝计算长度lw?l/2?2hf?10?400/2?14?10?176mm；（假定节点板长度400mm）

?f?6?0.15Ne6?0.15?350780?40??41.60N/mm2； 222?0.7hflw2?0.7?7?176

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?f?0.15N0.15?350780??30.50N/mm2；

2?0.7hflw2?0.7?7?176?f2241.62()??f?()?30.52?45.78N/mm2＜ffw?160N/mm2 ?f1.22满足强度要求。 (3) 腹杆gH与节点板的连接 ①连接构件尺寸及内力：

腹杆gH为2∠63×6，中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：40.15kN； ②角焊缝尺寸的计算：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm ； 因t?6mm，hf?tmin?5mm ； 故取hf?5mm；

因腹杆gH控制应力极小，故直接取构造要求lw?40mm，满足要求； （4）节点板尺寸的确定

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作配装等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点尺寸400×200 mm2。

如图所示:

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5.支座节点“a”

（1）竖腹杆aA与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

斜腹杆aA为2∠50×5；支座节点板厚 10mm ；杆件控制内力：14.4kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm； 因t?6mm，hf?tmin?5mm ； 故取hf?5mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?14400??9.0mm； w2?0.7hfff2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?9?2?5?19mm＜8hf?40mm，取l1?40mm； 对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

计算长度：lw?0.3N0.3?14400??3.8mm；

2?0.7hfffw2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?3.8?2?5?13.8mm＜8hf?40mm，取l2?40mm； 两者均大于8hf?40mm，小于60hf=300mm，满足构造要求。 （2）斜腹杆aB与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

斜腹杆aB为2∠90×8；支座节点板厚 10mm ；杆件控制内力：221.18kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?10?4.74mm； 因t?6mm，hf?tmin?8?1~2?6~7mm； 故取hf?7mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?221180??98.8mm； w2?0.7hfff2?0.7?7?160

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实际长度：lw?2hf?98.8?2?7?112.8mm，取l1?120mm； 对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

计算长度：lw?0.3N0.3?221180??42.3mm； w2?0.7hfff2?0.7?7?160实际长度：lw?2hf?42.3?2?7?56.3mm，取l2?60mm； 两者均大于8hf?56mm，小于60hf=420mm，满足构造要求。 （3）下弦杆与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

下弦杆为2∠80×50×8；支座节点板厚 10mm ；杆件控制内力：118.08kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?10?4.74mm； 因t?6mm，hf?tmin?8?1~2?6~7mm； 故取hf?7mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：不等边角钢，内力分配系数为0.75

计算长度：lw?0.75N0.75?118080??56.5mm；

2?0.7hfffw2?0.7?7?160实际长度：lw?2hf?56.5?2?7?70.5mm，取l1?80mm； 对角钢趾：不等边角钢，内力分配系数为0.25

计算长度：lw?0.25N0.25?118080??18.8mm； w2?0.7hfff2?0.7?7?160实际长度：lw?2hf?18.8?2?7?32.8mm，取l2?60mm； 两者均大于8hf?56mm，小于60hf=420mm，满足构造要求。 （4）节点板尺寸的确定

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作配装等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点尺寸355×350 mm2。如图所示:

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（5）支座底板的设计 a.锚栓的设置：

根据构造要求，取锚栓型号为c级M20螺栓。

底板上开口锚栓孔的直径为40mm，开口锚栓孔设于底板中线旁； b.底板的计算： ①底板尺寸的确定：

支座反力R?7?F?7?28.8?201.6kN； 底板承压面积为。An?R201600??21000mm2 fc9.6构造要求底板的平面尺寸最小约为240mm×240mm，故假定底板尺寸为250mm×250mm；

底板净面积：An?(2a)(2b)?锚栓孔缺口面积?250?250?2? 底板下平均应力：??R201600??3.4Mpa＜fc?9.6Mpa An59987??4024?59987mm2

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②底板厚度的确定：

板中区格为相邻的两边支撑板，可按三边支撑矩形板计算板中单位宽度弯矩：

a1=250?222=177mm ，b1=a1/2=89mm ；

b11?，查表得??0.058 ； a12M=?qa1=0.058×3.4×177×177=6178.1N·mm； 板的厚度：t?6?6178.16M6?11520.30?13.13mm；取t=15mm。 ??17.9mmt?215f215（6）加劲肋板与节点板的连接

①加劲肋尺寸：厚度为10mm，底部切角c=15mm，高度350mm，宽度120mm ②焊缝内力计算：

R201.6??50.4kN； 44b120?3024kN?mm； 竖向角焊缝承受的内力为V?N1?50.4kN；M?V·?50400?22③焊缝尺寸计算：

设一个加劲肋承受四分之一屋架支座反力N1?hf?1.5t?1.5?10?4.74mm； 因t?6mm，hf?tmin?10?1~2?8~9mm； 故取hf?7mm；

焊缝计算长度：350?15?2?7?321mm；

?f??f?6?M6?3024000??18.0N/mm2； 222?0.7hflw2?0.7?7?321N50400??16.0N/mm2；

2?0.7hflw2?0.7?7?321?f2218.02()??f?()?16.02?21.8N/mm2＜ffw?160N/mm2 ?f1.22加劲肋高度满足要求，强度满足要求。如图所示： (5)底板与节点板、加劲肋板底端的连接 ①焊缝尺寸的计算：

hf?1.5t?1.5?10?4.74mm； 因t?6mm，hf?tmin?10?1~2?8~9mm； 故取hf?7mm； 计

算

长

度

：

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?lw?2?(2a?2hf)?(b?c1?2hf)?2?(250?14)?4?(150?15?14)?956mm；

②焊缝强度计算：

?f?R0.7hf?lw?201600?43.04N/mm2；满足强度要求。底板构造如图：

0.7?7?956

6.上弦节点“A”

（1）端竖杆aA与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

端竖杆aA为2∠50×5；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：14.4kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm； 因t?6mm，hf?tmin?5mm ；故取hf?5mm； ③焊缝长度计算：

对角钢背：等边角钢，内力分配系数为0.7

计算长度：lw?0.7N0.7?14400??9mm； w2?0.7hfff2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?9?2?5?19mm，取l1?40mm； 对角钢趾：等边角钢，内力分配系数为0.3

计算长度：lw?0.3N0.3?14400??3.9mm；

2?0.7hfffw2?0.7?5?160实际长度：lw?2hf?3.9?2?5?13.9mm，取l2?40mm； 两者均大于8hf?40mm，小于60hf=300mm，满足构造要求。

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（2）上弦杆AB与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

上弦杆AB为2∠50×5；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：0kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm； 因t?6mm，hf?tmin?5mm ；故取hf?5mm； ③焊缝长度计算：

由于此杆内力为0kN，故，对角钢背：取l1?40mm；对角钢趾：取l2?40mm； 两者均大于8hf?40mm，小于60hf=300mm，满足构造要求。 （3）节点板尺寸的确定

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作配装等误差，按比例作出构造详图，如图所示:

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（2）上弦杆AB与节点板连接的计算 ①连接构件尺寸及内力：

上弦杆AB为2∠50×5；中间节点板厚 8mm ；杆件控制内力：0kN； ②焊脚尺寸设置：

hf?1.5t?1.5?8?4.24mm； 因t?6mm，hf?tmin?5mm ；故取hf?5mm； ③焊缝长度计算：

由于此杆内力为0kN，故，对角钢背：取l1?40mm；对角钢趾：取l2?40mm； 两者均大于8hf?40mm，小于60hf=300mm，满足构造要求。 （3）节点板尺寸的确定

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作配装等误差，按比例作出构造详图，如图所示:

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