钢结构课程设计——27m跨工业厂房普通钢屋架设计

钢结构课程设计

——27m跨工业厂房普通钢屋架设计

学 院： 土木与环境工程学院 班 级： 姓 名：

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学 号：

指导教师：

北京科技大学 2014年07月

目录

1.设计任务书 ............................................................................................................................... 1

1.1 设计内容 ....................................................................................................................... 1 1.2 设计目的 ....................................................................................................................... 1 1.3设计任务及要求 ........................................................................................................... 1 2.设计计算书 ............................................................................................................................... 1

2.1 设计资料 ....................................................................................................................... 1 2.2 设计依据 ....................................................................................................................... 1 2.3 屋架形式及主要尺寸确定 ....................................................................................... 1 2.4 支撑布置 ....................................................................................................................... 1 2.5 屋架的内力计算 .......................................................................................................... 1

2.5.1 计算的基本假定 .............................................................................................. 1 2.5.2荷载计算 ............................................................................................................. 1 2.5.3 荷载组合 ............................................................................................................ 1 2.5.4 内力计算 ............................................................................................................ 1

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2.6 杆件截面设计 .............................................................................................................. 1

2.6.1 上弦杆 ................................................................................................................ 1 2.6.2 下弦杆 ................................................................................................................ 1 2.6.3 端斜杆aB .......................................................................................................... 1 2.6.4 腹杆 ..................................................................................................................... 1 2.5.6 竖杆Hd .............................................................................................................. 1 2.7 节点设计 ....................................................................................................................... 1

2.7.1 上弦节点 ............................................................................................................ 1 2.7.2 屋脊节点“J” ....................................................................................................... 1 3.7.3 端部支座节点“a” ............................................................................................. 1 2.7.4 下弦节点 ............................................................................................................ 1 2.7.5 其他节点 ............................................................................................................ 1 2.8 节点板计算 ................................................................................................................... 1

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1.设计任务书

1.1 设计内容

27m跨工业厂房普通钢屋架设计

1.2 设计目的

通过课程设计，进一步了工业厂房钢结构的结构型式、总体布置、受力特点和构造要求等；培养和锻炼学生综合运用钢结构材料、连接和基本构件设计原理进行钢屋架设计计算和解决实际工程问题的能力。

1.3设计任务及要求

(1)完成设计计算书一份，设计计算书内容应包括以下内容：

①设计基本资料、设计依据

②选择钢屋架的材料，并明确提出对保证项目的要求；

③确定屋架形式及几何尺寸，屋架及支撑布置（SC——上弦支撑，XC——下弦支撑，CC——垂直支撑，GG——刚性系杆，LG——柔性支撑）；

④进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合，选择各杆件截面；

⑤节点设计：设计下弦节点、上弦节点、再分式腹杆节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点等。

⑥填板设置； ⑦材料统计 (2)绘制钢屋架施工图一张（A3）

①屋架几何尺寸和内力简图（1:100）；

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②构件详图：屋架正立面图[轴线图比例1:20（1：30），节点及杆件比例1:10(1:15)]，上、下弦平面图，端部侧面图、跨中及中间部位剖面图；

③零件或节点大样图（1:5）； ④材料表；设计说明。

所绘图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB 50001—2010）》和《建筑结构制图标准（GB-T50105-2010）》的要求。

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2.设计计算书

2.1 设计资料

某机械厂成品组装车间跨度为27m，厂房总长度90m，柱距6m，车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车。厂房平面图、剖面图及屋架结构形式见图2-1（以长度90m为例）。

iiH0H015015024000ii30000H0H01501502700033000

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图2-1 厂房平面、剖面及屋架形式示意图

1.车间柱网布置：长度90m；柱距6m ；跨度27m 2.屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。 3.屋面材料：预应力大型屋面板

4.柱的混凝土强度等级为C25，屋面坡度i=1/10；

5.厂房工作温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下标高为12.5m；采用1.5×6 m预应力混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢柱上。

6.屋面活荷载标准值为0.7，雪荷载标准值为0.45，基本风压0.35，

基本雪压（不与活荷载同时考虑）0.45

2.2 设计依据

1.《钢结构课程设计指导》 张志国 张庆芳 武汉理工大学出版社 2.《钢结构设计规范》（GB50017-2003），北京：中国计划出版社 3.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），北京：中国建筑工业出版社 4.《钢结构基本原理》 何若全 中国建筑工业出版社 5.《房屋建筑制图统一标准》（GB50001-2010） 6.《建筑结构制图标准》（GB-T50105-2010）

2.3 屋架形式及主要尺寸确定

屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架，屋

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面坡度

__D_ ___

__D_Dd___ __D_ __D_Dd_ D ____________

_^D_Dd__________आȜϨϨ________________ ^

如图2-2所示：

150786025326305013572539201520152300287386021502850285030003000135004500450022483000300033503350260018901300150722261507203515252248150715071507150715077328

图2-2 屋架形式

2.4 支撑布置

根据厂房长度（90m>60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。

屋架支撑布置见图2-3所示：

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图2-3(a)屋架上弦支撑布置

图2-3(b)垂直支撑1-1

图2-3(c)垂直支撑2-2

符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）

备注：某车间所设计的屋盖无吊车、无天窗、无振动设备，不必进行有关这些的计算。

2.5 屋架的内力计算 2.5.1 计算的基本假定

节点均为铰接；所有杆件的轴线均位于同一平面内，且同心交汇于节点；荷

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载均作用于节点。

2.5.2荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取较大的荷载标准值进行计算，故屋面活荷载取0.7kN/m2进行计算；荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，起卸载作用，对重屋盖可不考虑。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式

计算。

荷载计算如表2-1所示：

表2-1 荷载计算表

荷载名称 预应力混凝土大型屋面板(包括灌缝） 改性沥青防水层 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 150厚加气混凝土保温层 悬挂管道 标准值（1.4 0.4 0.4 0.48 0.10 ） 设计值（） 1.4×1.35＝1.89 0.4×1.35＝0.54 0.4×1.35＝0.54 0.48×1.35＝0.648 0.10×1.35＝0.135 0.120+0.011×27=0.41屋架和支撑自重 7 永久荷载总和 3.197 4.316 0.417×1.35＝0.563 . . . 资 料. .

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屋面活荷载 可变荷载总和 0.7 0.7 0.7×1.4＝0.98 0.98 2.5.3 荷载组合

设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况：

（1）第一种荷载组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨节点永久荷载及可变荷载：

（2）第二种荷载组合：全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：

半跨节点可变荷载：

（3）第三种荷载组合：全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:

全跨节点屋架自重：

半跨节点屋面板自重及活荷载：

备注：上述三种荷载组合，其中（1）、（2）种组合为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

2.5.4 内力计算

屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如图2-4所示。

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用电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨）:

F233502015FBCFFDFEFFfFGFHFIgFFJFFFFFFFFF2Aa2850b3000c4500d3000e300026700450030002850

（a）全跨永久荷载+全跨可变荷载计算简图

F22F2F2F2F2F2F2F2F2F2F1F1F1F1F1F1JF1F1F1F1F1F12F1F1DEFGHIABCgfabcdeF1F1F1F1F12

（b）全跨永久荷载+半跨可变荷载计算简图

F42F4F4F4F4F4F4F4F4F4F3F3F3F3F3F3JF3F3F3F3F3F32F3F3DEFGHIABCgfabcdeF3F3F3F3F32

（c）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载计算简图

图2-4 屋架计算简图

然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果详细见表2-2：

表2-2 屋架构件内力组合表

内力系数（F=1) 杆件名称 全跨① 左半跨② 第一种右半跨③ 组合Fx① 内力组合值 第二种组合 第三种组合 计算内力 F1×①+ F2F1×①+ F2F3×①+ F4F3×①+ F4×② ×③ ×② ×③ . . . 资 料. .

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上弦 下弦 斜腹杆 竖杆 AB BC CD DE EF FG GH HI IJ ab bc cd de aB Bb bD Dc cf fG Ef Gd dg gJ Hg Aa Cb Ec Ff Hd Ig Je 0.00 -9.93 -9.93 -15.74 -16.32 -16.32 -18.61 -19.10 -19.10 5.34 13.26 18.18 17.75 -10.04 7.94 -6.46 4.61 -3.50 -2.70 0.73 0.73 1.14 1.88 0.67 -1.00 -1.00 -1.50 -1.00 -1.50 -1.00 0.00 0.00 -7.47 -7.47 -11.27 -11.85 -11.85 -11.86 -12.36 -12.36 4.10 9.74 12.15 9.87 -7.70 5.83 -4.43 2.82 -1.30 -0.49 0.73 -0.74 2.90 3.63 0.67 -1.00 -1.00 -1.50 -1.00 -1.50 -1.00 0.00 0.00 -3.09 -3.09 -5.60 -5.60 -5.60 -8.45 -8.45 -8.45 1.56 4.40 7.56 9.87 -2.93 2.65 -2.55 2.25 -2.76 -2.76 0.00 1.84 -2.20 -2.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -473.30 -473.30 -750.23 -777.87 -777.87 -887.03 -910.38 -910.38 254.53 632.02 866.53 846.04 -478.55 378.45 -307.91 219.73 -166.82 -128.69 34.79 34.79 54.34 89.60 31.93 -47.66 -47.66 -71.50 -47.66 -71.50 -47.66 0.00 0.00 -451.61 -451.61 -710.81 -738.45 -738.45 -827.49 -850.94 -850.94 243.59 600.98 813.35 776.53 -457.91 359.84 -290.00 203.94 -147.42 -109.20 34.79 21.83 69.86 105.04 31.93 -47.66 -47.66 -71.50 -47.66 -71.50 -47.66 0.00

0.00 -401.38 -401.38 -660.80 -683.33 -683.33 -797.42 -816.45 -816.45 221.19 553.88 772.86 776.53 -415.84 331.79 -273.42 198.91 -160.30 -129.22 28.36 44.58 24.88 53.62 26.03 -38.84 -38.84 -58.27 -38.84 -58.27 -38.84 0.00 0.00 -243.27 -243.27 -370.86 -388.78 -388.78 -400.64 -416.04 -416.04 132.96 318.77 405.95 344.88 -249.76 190.82 -147.16 96.20 -51.31 -26.34 22.55 -15.42 80.68 103.29 20.70 -30.90 -30.90 -46.35 -30.90 -46.35 -30.90 0.00 0.00 -130.13 -130.13 -224.40 -227.34 -227.34 -312.56 -315.04 -315.04 67.35 180.84 287.39 344.88 -126.55 108.68 -98.60 81.48 -89.03 -84.97 3.70 51.23 -51.05 -47.30 3.39 -5.07 -5.07 -7.60 -5.07 -7.60 -5.07 0.00 0.00 -473.30 -473.30 -750.23 -777.87 -777.87 -887.03 -910.38 -910.38 254.53 632.02 866.53 846.04 -478.55 378.45 -307.91 219.73 -166.82 -128.69 34.79 34.79 54.34 89.60 31.93 -47.66 -47.66 -71.50 -47.66 -71.50 -47.66 0.00 2.6 杆件截面设计 2.6.1 上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按最大设计内力的HI、IG杆设计，根据表2-2，

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有在屋架平面内计算长度为

本屋架为无檁体系，可以认为大型屋面板只起到刚性系杆作用。根据支撑布置和内力变化情况，取在屋架平面外计算长度

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图2-5所示。

为支撑点间的距离，即：

图2-5 上弦杆截面图

腹杆最大内力，查单臂式桁架节点板厚度选用表可知，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。设=60，查Q235钢稳定系数表可知

=0.807。

需要截面积

需要回转半径

根据需要的

、

，查角钢型钢表，初选

，

. . . 资 料. .

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按所选角钢进行验算：

由于

，只需求出

，查轴心受力稳定系数表，

,则：

所以所选用的截面所示。

符合上弦杆的要求。上弦截面如图2-5

2.6.2 下弦杆

整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd杆计算，根据表2-2有

_

屋架平面内取节点间轴线长度

屋

架

平

面

外

根

据

支

撑

布

置

取

所需截面面积为：

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选所示：

，故用不等肢角钢，短肢相并，如图2-6

图2-6 下弦杆截面图

该截面特征如下：

长细比计算：

对Y轴换算长细比：

b13350160.5647150 t160yzy171.6所以选用截面满足要求，下弦杆截面如图2-6所示。

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2.6.3 端斜杆aB

杆件轴力

，故采用不等肢角钢，长肢相并，使

〖〗^_D

，选用角钢

，

对该截面验算如下：

因为

所以可取

由于于是有：

，只需求

，查轴心受压杆稳定系数表，得

x，

满足要求。

填板每个节间放两块，填板间距：

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斜端杆aB截面如下图2-7所示。

图2-7 斜端杆aB杆截面图

2.6.4 腹杆

（1）腹杆cf-fG

此杆在f节点处不断开，采用通长杆件。

再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距

___D_Dd____

l0yl1(0.750.25N2128.69)4172(0.750.25)3934mm N1166.82选用2L110×10，a＝12mm，查角钢规格表得

A＝42.52cm2，ix3.38cm，iy5.00cm

xloy3934lox208678.68 150 61.72150， yiy50.0ix33.8由于yx，只需求x。查表x＝0.699，则:

N166820 56.13N/mm2215N/mm2 yA0.6994252再分腹杆截面如图2-8所示：

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图2-8 再分腹杆cf-fG截面图

（2）腹杆dg-gJ

此杆在g节点处不断开，采用通长杆件。

再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距

在桁架平面外的计算长度：

l0yl1(0.750.25N254.34)4496(0.750.25)4054mm N189.60选用2L63×5，a＝12mm，查角钢规格表得

A＝12.29cm，ix1.94cm，iy3.04cm

2xloy4054lox2248133.36 150 115.88150， yiy30.4ix19.4斜腹杆受拉则:

N89600 72.9N/mm2215N/mm2 A1229满足要求。再分腹杆截面如图2-9所示：

图2-9 再分腹杆dg-gJ截面图

（3）斜腹杆bD

杆件轴力：

. . . 资 料. .

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计算长度：

因为，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。

设60，查Q235钢的稳定系数表，可得0.807，则需要的截面积为

需要的回转半径：

根据需要的

按所选角钢进行验算：

、

，查角钢型钢表，初选

，

由于

，只需求出

，查轴心受力稳定系数表，

,则：

所以所选用的截面

符合要求。斜腹杆bD截面如图2-10所示。

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图2-10 斜腹杆bD截面图

（4）斜腹杆Bb

试取Bb杆的截面分bD相同，即腹杆Bb截面为强度验算：

满足强度要求。

刚度验算： 计算长度：

满足刚度要求。 （5）腹杆Dc

试取Dc杆的截面与Cf相同，即腹杆Dc截面为强度验算：

满足强度要求。

刚度验算： 计算长度：

. . . 资 料. .

/(〖〗^)/D_Dd__

/(〖〗^)/D_Dd_

S .. . ..

满足刚度要求。

2.5.6 竖杆Hd

杆件轴力：

计

算

长

度

由于杆件内力较小，按[]150选择，需要的回转半径为：

查型钢表，选截面的

和较上述计算的

和略大些。选用

^_D，

对该截面验算如下：

由于

，只需求出

，查轴心受力稳定系数表，

,则：

所以所选用的截面

√(_ )__________

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：

〖〗

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图2-11 竖杆截面图

其余各杆件的截面选择结果见表2-3。

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S .. . ..

表2-3 屋架杆件截面选择表

杆件编号 HI、IJ cd aB Bb bD Dc 腹 杆 名称 内力/kN -910.38 866.53 -478.55 378.45 -307.91 219.73 -166.82 -128.69 34.79 34.79 54.34 89.60 31.93 -47.66 -47.66 -71.50 -47.66 -71.50 -47.66 计算长度/cm 截面规格 截面面积/cm2 56.74 50.64 44.52 42.52 42.52 42.52 42.52 12.29 12.29 12.29 12.29 12.29 12.29 12.29 12.29 12.29 12.29 回转半径/cm 长细比 容许长细比 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 稳定系数 计算应力NA l0x 150.7 300 253.9 209.8 229.8 229.8 208.6 151.2 261.2 224.8 162.8 161.2 184.0 208.0 104.0 244.0 122.0 l0y 452.1 1335 253.9 262.2 287.3 287.3 393.4 189.0 326.5 405.4 203.5 201.5 230.0 260.0 130.0 305.0 152.5 180×110×10 160×100×10 140×90×10 110×10 110×10 110×10 110×10 63×5 63×5 63×5 63×5 63×5 63×5 63×5 63×5 63×5 63×5 ix 3.13 2.85 4.42 3.38 3.38 3.38 3.38 1.94 1.94 1.94 1.94 1.94 1.94 1.94 1.94 1.94 1.94 iy 8.71 7.78 3.70 5.00 5.00 5.00 5.00 3.04 3.04 3.04 3.04 3.04 3.04 3.04 3.04 3.04 3.04 x 48.15 56.80 62.07 67.99 67.99 61.72 77.94 y 51.91 68.62 52.44 57.46 57.46 78.68 62.17 x 0.733 0.803 0.740 0.740 0.699 0.703 0.371 0.667 0.638 0.595 0.517 0.841 0.406 0.795 y 0.847 0.333 (Nmm2) 上弦 下弦 189.43 171.12 146.65 110.84 97.86 69.83 56.13 40.27 76.30 72.90 38.95 60.78 65.18 112.53 46.11 143.29 60.06 105.26 171.59 Cf fG Ef Gd Dg gJ Hg Aa Cb 134.64 107.40 115.88 133.36 83.92 83.09 94.85 107.22 53.61 62.89 66.94 66.28 75.66 85.53 42.76 50.16 竖 杆 Ec Ff Hd Ig 125.77 100.33 . . . 资 料. .

S .. . .. Je 0.00 . . 268.0 335.0 63×5 12.29 . 资 料. 1.94 3.04 138.14 110.20 150 0.36 0.00 .

S .. . ..

2.7 节点设计

各杆件的内力由表2-2查得。设计步骤：由腹杆内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即hf和lw，然后根据lw的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。

采用E43 焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=160N/mm2。

2.7.1 上弦节点

2.7.1.1 上弦节点“A”

设Aa杆的肢背和肢尖焊缝hf6mm，所需焊缝长度为：

K1N0.7529.34103肢背l1：l12hf2628.37mm

20.7616020.7hf1ffwK2N0.2529.34103肢尖l2：l22hf2617.46mmw20.7616020.7hf2ff

取l1l270mm＞50mm

为了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，用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

hf111节点板厚实度126mm，hf26mm22

肢尖焊缝承担弦杆内力N=0KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F=29.34KN。上弦与节点板间焊缝长度为140mm，则

. . . 资 料. .

S .. . ..

fP/1.2229340/1.2222.37N/mm2＜160N/mm2

20.7hf1ly20.76(14012)焊缝强度满足要求。

图2-12 上弦节点“A”

2.7.1.2 上弦节点“B”

设Bb杆的肢背和肢尖的焊缝hf8mm和6mm，所需焊缝长度为 肢背： l10.75414.46103K1N2hf28189.46mm， w20.7816020.7hf1ff肢尖：

l20.25414.46103K2N2hf2689.09mm， w20.7616020.7hf1ff``l200mm,l100mm。 12按构造取

Bb与节点板连接焊缝计算：N=-549.06KN。设Ba杆的肢背和肢尖的焊脚尺寸为10mm和6mm，所需焊缝长度为

肢背：

. . . 资 料. .

S .. . ..

l10.75549.0610K1N2hf210203.84mm， w20.71016020.7hf1ff3肢尖：

l20.25549.06103K2N2hf26114.13mm，w20.7616020.7hf1ff``l210mm,l150mm。 12取

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得

hf111节点板厚度126mm， hf26mm 22根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点图（见图2-13），从而确定节点板的尺寸为360×600mm。肢尖焊缝承担弦杆内力N=-537.8KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F58.68KN。焊缝是安全的，可不验算。

上弦与节点板间焊缝长度为600mm，则

f0.7553780081.66N/mm220.76(60012)

653780087.85N/mm2160N/mm2220.710600

2Mf(/1.22)2f(87.85/1.22)281.662108N/mm2160N/mm2

焊缝强度满足要求。

. . . 资 料. .

S .. . ..

图2-13 上弦节点“B”

2.7.1.3 上弦节点“C”

设Aa杆的肢背和肢尖的焊缝hf6mm，所需焊缝长度为 肢背：

l10.7558.6810K2N2h2644.75mm ， fw20.7616020.7hf1ff3肢尖：

l20.2558.6810K1N2hf2622.92mm， w20.7616020.7hf1ff3``ll70mm50mm 12按构造取

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

hf111节点板厚度126mm， hf26mm 22肢尖焊缝承担弦杆内力N=0KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载

. . . 资 料. .

S .. . ..

F58.68KN。上弦与节点板间焊缝长度为130mm，则

fP/1.2258680/1.2248.53N/mm2160N/mm220.7hf1lw20.76(13012)

焊缝强度满足要求。

2.7.1.4 上弦节点“D”

设bD杆的肢背和肢尖的焊缝hf8mm和6mm，所需焊缝长度为: 肢背：

l10.75335.79103K1N2hf28156.54mm， w20.7816020.7hf1ff肢尖：

l20.25335.79103K2N2hf2674.46mm， w20.7616020.7hf1ff``l160mm,l2110mm。 取1设cD杆的肢背和肢尖的焊缝肢背：

hf8mm和6mm，所需焊缝长度为:

l10.75232.1510K1N2h2893.73mm， fw20.71016020.7hf1ff3肢尖：

l20.25232.15103K2N2hf2655.18mmw20.7616020.7hf1ff，取

`l1`110mm,l260mm。

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而

. . . 资 料. .

S .. . ..

假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得

11hf1节点板厚度126mmh6mm22， f2

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点图，从而确定节点板的尺寸为360×450mm。肢尖焊缝承担弦杆内力N=300.18KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F58.68KN。槽焊缝是安全的，可不验算。

上弦与节点板间焊缝长度为450mm，则

f0.7530018061.1920.76(45012)N/mm2

6300180137.22287.16N/mm160N/mm20.7104502

2Mf(/1.22)2f(87.16/1.22)261.19294.07N/mm2160N/mm2

焊缝强度满足要求。上弦节点“D”如图2-14所示：

图2-14 上弦节点“D”

2.7.1.5 上弦节点“E”

``ll90mm，hf5mm 12设cE的内力很小，焊缝长度取

. . . 资 料. .

S .. . ..

设 Ef杆的肢背和肢尖的焊缝肢背：

hf6mm，所需焊缝长度为

l10.7542.8910K2N2h2635.93mm ， fw20.7616020.7hf1ff3肢尖：

l20.2542.8910K1N2h2619.98mm， fw20.7616020.7hf1ff3``l100mm,l80mm 12按构造取

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

11hf1节点板厚度126mmh6mm22， f2

肢尖焊缝承担弦杆内力N=34.63KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载

F58.68KN。上弦与节点板间焊缝长度为300mm，则

f0.753463010.74N/mm220.76(30012)

634630137.237.71N/mm2160N/mm2220.76300

2fM(/1.22)2f(37.71/1.22)210.74232.72N/mm2160N/mm2

焊缝强度满足要求。上弦节点“E”如图2-15所示：

. . . 资 料. .

S .. . ..

图2-15 上弦节点“E”

2.7.1.6 上弦节点“F”

hf6mm设Aa杆的肢背和肢尖的焊缝肢背：

，所需焊缝长度为

l10.7558.6810K1N2h2644.75mm ， fw20.7616020.7hf1ff3肢尖：

l20.2558.6810K2N2hf2622.92mm， w20.7616020.7hf1ff3``ll70mm50mm 12按构造取

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

11hf1节点板厚度126mmh6mm22，f2

肢尖焊缝承担弦杆内力N=0KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载

. . . 资 料. .

S .. . ..

F58.68KN。上弦与节点板间焊缝长度为130mm，则

fP/1.2258680/1.2248.53N/mm2160N/mm220.7hf1lw20.76(13012)

焊缝强度满足要求。

2.7.1.7上弦节点“G”

设fG杆的肢背和肢尖的焊缝hf6mm，所需焊缝长度为: 肢背： l10.75153.67103K1N2hf2697.75mm， w20.7616020.7hf1ff肢尖：

l20.25153.67103K2N2hf2640.58mm， w20.7616020.7hf1ff``l130mm,l80mm。 12取

设dG杆的肢背和肢尖的焊缝肢背：

hf6mm，所需焊缝长度为:

l10.7559.4310K1N2h2645.16mm， fw20.7616020.7hf1ff3肢尖：

l20.2559.4310K2N2h2623.05mm，取fw20.7616020.7hf1ff3`l1`130mm,l2100mm。

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而

. . . 资 料. .

S .. . ..

假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得

11hf1节点板厚度126mmh6mm22， f2

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点图，从而确定节点板的尺寸为220×460mm。肢尖焊缝承担弦杆内力N=85.02KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F58.68KN。槽焊缝是安全的，可不验算。

上弦与节点板间焊缝长度为460mm，则

f0.758502016.94N/mm220.76(46012)

685020137.22239.38N/mm160N/mm20.764602

2Mf(/1.22)2f(39.38/1.22)216.94236.45N/mm2160N/mm2

焊缝强度满足要求。上弦节点“G”如图2-16所示：

图2-16 上弦节点“G”

2.7.1.8 上弦节点“H”

``ll90mm，hf5mm 12dH的内力很小，焊缝长度取

. . . 资 料. .

S .. . ..

``ll90mm，hf5mm 12gH的内力很小，焊缝长度取

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：

11hf1节点板厚度126mmh6mm22， f2

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点图，从而确定节点板的尺寸为230×300mm。肢尖焊缝承担弦杆内力N=29.34KN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载F58.68KN。槽焊缝是安全的，可不验算。

上弦与节点板间焊缝长度为460mm，则

f0.75293409.1N/mm220.76(30012)

629340137.231.95N/mm2160N/mm2220.76300

2fM(/1.22)2f(31.95/1.22)29.1227.87N/mm2160N/mm2

焊缝强度满足要求。上弦节点“H”如图2-17所示：

图2-17 上弦节点“H”

. . . 资 料. .

S .. . ..

2.7.1.9 上弦节点“I”

hf6mm设Ig杆的肢背和肢尖的焊缝肢背： l1，所需焊缝长度为:

0.7558.6810K1N2h2644.75mm， fw20.7616020.7hf1ff3肢尖：

l20.2558.6810K2N2h2622.92mm， fw20.7616020.7hf1ff3`按构造取l1`l270mm50mm。

为了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。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得

hf111节点板厚度126mm， hf26mm 22 肢尖焊缝承担弦杆内力N=0kN，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载

F58.68KN。上弦与节点板间焊缝长度为130mm，则

fP/1.2258680/1.2248.53N/mm2160N/mm220.7hf1lw20.76(13012)

焊缝强度满足要求。

2.7.2 屋脊节点“J”

弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠

. . . 资 料. .

S .. . ..

节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。

N=-986.97kN。设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm，则需焊缝长度为

lwN40.7hfffw98697010230.31mm，

40.710160取lw=270mm

拼接角钢长度取2270+20＝560mm<600mm。

上弦与节点板间的焊槽，假定承受点载荷，验算略。上弦与节点板的连接焊缝应该按照上弦内力的15%计算。设肢尖焊缝hf10mm，节点板长为500mm,节点一侧弦杆焊缝的计算长度为500/21020220 mm。

焊缝应力为：

fNfM(9869700.1548.07N/mm220.710220 60.1598697084.1110.2N/mm2160N/mm2220.710220

f2110.252)(f)2()48.072102.36N/mm2160N/mm2f1.22

焊缝强度满足要求。节点形式如图2-18所示：

图2-18 屋脊节点“Ｊ”

. . . 资 料. .

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3.7.3 端部支座节点“a”

为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度14mm。

（1）支座底板的计算

支座反力：R58.6819/2557.46N

设支座底板的平面尺寸采用280mm400mm，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为28023264960mm。验算柱顶混凝土的抗压强度：

2R574608.58N/mm2fc9.6N/mm2An64960

式中：fc－混凝土强度设计值，对C20混凝土，fc9.6N/mm2。 支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：

2M2a2

式中：－底板下的平均应力，即=8.58MPa。

a2－两边支承之间的对角线长度，即

a2(1402b2142)1102172.6mm 2－系数，由b2/a2查表确定。

为两边支承的相交点到对角线a2的垂直距离。由此得：

b2b11013384.884.8mm,20.49172.6a2172.6

. . . 资 料. .

S .. . ..

查表得2＝0.0546。则单位宽度的最大弯矩为：

2M2a20.05468.58172.6213956Nmm

底板厚度：t6Mf61395619.73mm，取t＝20mm。所以底板

215尺寸为-40028020mm。

（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算

焊缝长度等于加劲肋高度，也等于节点板高度。由节点图得焊缝长度为440mm，计算长度lw＝450-16-20＝414（mm）（设焊脚尺寸hf＝8mm，切角20mm），每块加劲肋近似的按承受R/4计算，R/4作用点到焊缝的距离为e＝140/2＝70 mm。则焊缝所受剪力V及弯矩M为：

VR557.46139.37kN,MVe139.3770755.55kNmm44

焊缝强度验算：

V6M20.7hl1.2220.7hl2fwfw

22139.3710369755.5510320.784141.2220.784142 ＝

w2f160N/mm＝39.09N/mm＜f，满足要求。

2

22（3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算

设焊缝传递全部支座反力R557.46N，其中每块加劲肋各传

R/4139.37N，节点板传递R/2278.74N。

节点板与底板的连接焊缝长度lw2(28012)536mm，所需焊脚尺寸为：

. . . 资 料. .

S .. . ..

hfR/22787403.81mm w0.75361601.220.7lwff1.22取hf6mm。

每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为：

lw所需焊缝尺寸：

2(110—2016)148mm

hfR/41393706.89mm w0.71481601.220.7lwff1.22所以取hf8mm。

节点形式如图2-19所示:

图2-19 端部支座节点“a”

2.7.4 下弦节点

2.7.4.1 下弦节点“b”

设 bB 杆的肢背和肢尖焊缝 hf8mm和6mm，所需焊缝长度为：

. . . 资 料. .

S .. . ..

K1N0.75414.46103肢背l1：l12hf28189.34mm w20.7816020.7hf1ffK2N0.25414.46103肢尖l2：l22hf2689.09mm20.7616020.7hf2ffw

取l1200mm，l2100mm。

设 bD杆的肢背和肢尖焊缝 hf8mm和6mm，所需焊缝长度为：

K1N0.75335.79103肢背l1：l12hf28156.54mm w20.7816020.7hf1ffK2N0.25335.79103肢尖l2：l22hf2674.46mm20.7616020.7hf2ffw

取l1160mm，l2100mm。

bC杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取hf5mm。

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图，从而确定节点板的尺寸为370×550mm。下弦与节点板连接到焊缝长度为550mm，hf5mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝Nbc-Nab＝711.89-305.14＝406.75kN。验算肢背焊缝的强度：

K1N0.75406.75103f80.7N/mm2160N/mm220.7hflw20.7555025

焊缝强度满足要求。节点如图2-20所示：

. . . 资 料. .

S .. . .. 图2-20 下弦节点“b”

2.7.4.2 下弦节点“c”

设 cD杆的肢背和肢尖焊缝 hf8mm和6mm，所需焊缝长度为：

K1N0.75232.151032hf28113.16mm 肢背l1：l1w20.7816020.7hf1ffK2N0.25232.151032hf2655.18mm肢尖l2：l220.7616020.7hf2ffw取l1130mm，l280mm。

设 cf杆的肢背和肢尖焊缝 hf6mm，所需焊缝长度为：

K1N0.75185.89103肢背l1：l12hf26115.73mm

20.7616020.7hf1ffwK2N0.25185.89103肢尖l2：l22hf2646.58mmw20.7616020.7hf2ff

取l1130mm，l280mm。

cE杆的内力很小，焊缝l1l290mm，取hf5mm。

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图，从而确定节点板的尺寸为300×520mm。下弦与节点板连

. . . 资 料. .

S .. . ..

接到焊缝长度为520mm，hf5mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝Nbc-Nab＝711.89-329.72＝382.17kN。验算受力较大的肢背焊缝的强度：

K1N0.75382.17103f80.29N/mm2160N/mm220.7hflw20.7552025

焊缝强度满足要求。节点如图2-21所示：

图2-21 下弦节点“c”

2.7.4.3 下弦节点“d”

设Gd杆的肢背和肢尖焊缝 hf6mm，所需焊缝长度为：

K1N0.7559.431032hf2645.16mm 肢背l1：l1w20.7616020.7hf1ffK2N0.259.431032hf2623.05mm肢尖l2：l2w20.7616020.7hf2ff取l1100mm，l280mm。

设 dg杆的肢背和肢尖焊缝 hf6mm，所需焊缝长度为：

K1N0.75106.08103肢背l1：l12hf2671.19mm w20.7616020.7hf1ff. . . 资 料. .

S .. . ..

K2N0.25106.08103肢尖l2：l22hf2631.73mmw20.7616020.7hf2ff

取l1130mm，l280mm。

dH杆的内力很小，焊缝长度取l1l290mm，取hf5mm。

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图，从而确定节点板的尺寸为260×330mm。下弦与节点板连接到焊缝长度为330mm，hf5mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝Nde-Ncd＝948.11-881.22＝66.89kN。验算受力较大的肢背焊缝的强度：

K1N0.7566.89103f22.4N/mm2160N/mm220.7hflw20.7533025

焊缝强度满足要求。节点如图图2-22所示： 图2-22 下弦节点“d”

2.7.4.4 下弦跨中节点“e”

下弦接头设于跨中节点处，连接角钢取与下弦杆相同截面2L160×100×10，

hf10mm，焊缝长度：

N881220lw16取lw=300mm。 20216.7mm，w40.71016040.7hfff. . . 资 料. .

S .. . ..

拼接角钢长度l230020610mm。

弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。

N881.2215%132.18kN

设肢背、肢尖焊脚尺寸为8mm，弦杆一侧需焊缝长度为 肢背：lw10.75132.181031285.76mm，取lw1=90mm

20.76160肢尖lw20.25132.181031236.59mm，按构造要求，取焊缝长度

20.76160lw250mm，取lw2=60mm

节点板宽度是由连接竖杆的构造要求所决定的，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸。

0.75881220133.8N/mm2ffw＝160N/mm2

20.76（600—12）焊缝强度满足要求。节点形式如图2-23所示:

图2-23 下弦跨中节点“e”

. . . 资 料. .

S .. . ..

2.7.5 其他节点

2.7.5.1 节点“f”

Ef杆的内力很小，焊缝长度取l1l290mm，取hf5mm。 Ff杆的内力很小，焊缝长度取l1l290mm，取hf5mm。

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图，从而确定节点板的尺寸为270mm×340mm。下弦与节点板连接到焊缝长度为340mm，hf5mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝NfC-NfG＝185.89-153.67＝32.22kN。验算受力较大的肢背焊缝的强度：

K1N0.7532.22103f10.46N/mm2160N/mm220.7hflw20.7534025

焊缝强度满足要求。

2.7.5.2 节点“g”

Hg杆的内力很小，焊缝长度取l1l290mm，取hf5mm。 Ig杆的内力很小，焊缝长度取l1l290mm，取hf5mm。

根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图，从而确定节点板的尺寸为220mm×210mm。下弦与节点板连接到焊缝长度为210mm，hf5mm，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N＝NJg-Ngd＝149.5-106.08＝43.42kN。验算受力较大的肢背焊缝的强度：

K1N0.7543.42103f23.26N/mm2160N/mm220.7hflw20.7521025

焊缝强度满足要求。

. . . 资 料. .

S .. . ..

2.8 节点板计算

（1）节点板在受压腹杆的压力作用下的计算

所有无竖杆相连的节点板，受压腹杆杆端中点至弦杆的净距离c与节点板厚

度t之比，均小于或等于点板的稳定均能保证。

。所有与竖杆相连的节点板， √(_ ，因而节

（2）所有节点板在拉杆的拉力作用下，也都满足要求，因而节点板的强度均能保证。此外，节点板边缘与腹杆轴线间的夹角均大于15°，斜腹杆与弦的夹

角均在30°～60°之间，节点板的自由边长度与厚度之比均小于构造要求，节点板均安全可靠。

，都满足

. . . 资 料. .