1、設計資料天津地區一單跨物資倉庫，長96米，跨度為21米，鋼筋混泥土柱（400X400）,柱距6米，混凝土標號為C30,采用無楝屋蓋體系，梯形鋼屋架。屋面檐口離地面高度13.5米,設計溫度高于-20屋面坡度i=1:10,采用1.5mX6.0m預應力混凝土大型屋面板，標準值為1.4kN/m2;20厚水泥砂漿找平層，標準值為0.4kN/m2;泡沫混凝土保溫隔熱層，標準值為0.3kN/m2;八層做法卷材屋面防水層，標準值為0.35kN/m2。屋面積灰荷載0.45kN/m2,雪荷載為0.40kN/m2,風荷載為0.5kN/m2。屋架較支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400mrK400mm其他資料參照相關標

2、準規定。根據天津地區的計算溫度和荷載性質及連接方法，鋼材選用Q235-R焊條采用E43型,手工焊。二、屋架形式及尺寸無楝屋蓋，i=1/10,采用平坡梯形屋架。屋架計算跨度為L0=L-300=20700mm.端部高度取H=1990mm中部高度取H=H+1/2iL=1990+0.1X2100/2=3040mm屋架桿件幾何長度見附圖1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考慮）。為使屋架上弦承受節點荷載，配合屋面板1.5m的寬度，腹桿體系大部分采用下弦間長為3.0m的人字式，僅在跨中考慮到腹桿的適宜傾角，采用再分式。屋架桿件幾何長度（單位：mmi三、屋蓋支撐布置根據車間長度、屋架跨度和荷載情況，設

3、置四道上、下弦橫向水平支撐。因柱網采用封閉結合，為統一支撐規格，廠房兩端的橫向水平支撐設在第二柱間。在第一柱間的上弦平面設置剛性系桿保證安裝時上弦桿的穩定，第一柱問下弦平面也設置剛性系桿以傳遞山墻風荷載。在設置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端共設四道垂直支撐。在屋脊節點及支座節點處沿廠房縱向設置通長的剛性系桿，下弦跨中節點處設置一道縱向通長的柔性系桿，支撐布置見附圖2。附圖2:屋面支撐布置圖（單位：mm四、荷載計算與組合1、荷載計算永久荷載設計值：防水層（八層做法）0.35kN/m2x1.2=0.42kN/m2找平層（20mm厚水泥砂漿）0.4kN/m2x1.2=0.48kN/m2泡沫混凝

4、土保溫層0.35kN/m2x1.2=0.42kN/m2預應力混凝土大型屋面板1.40kN/m2x1.2=1.68kN/m2鋼屋架和支撐自重（0.12+0.011X21）X1.2=0.42kN/m2共3.387kN/m2可變荷載設計值：雪荷載0.40kN/m2x1.4=0.56kN/m2積灰荷載0.45kN/m2x1.4=0.63kN/m21.19kN/m2由于屋面坡度不大，對荷載的影響較小，未予考慮。風荷載為吸力，重屋蓋可不考慮。2、荷載組合計算屋架桿內力時，應考慮如下三種荷載組合：使用階段“全跨恒荷載拄跨屋面均布活荷載”和“全跨恒荷載+半跨屋面均布活荷載”c包荷載和活荷載引起的節點荷載設計值

5、P值及Pfe分別為：P恒=3.18X1.5X6=28.62kNP活=1.19X1.5X6=10.71kN施工階段“屋架及支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載”。這時只有屋架及支撐自重是分布于全跨的恒荷載，而屋面板自重及施工荷載(取屋面活荷載數值)即可能出現在左半跨，也可能出現在右半跨，取決于屋面板的安裝順序。當從屋架兩端對稱安裝屋面板時，則不必考慮此種荷載組合。施工階段恒荷載和活荷載引起的節點荷載設計值P恒和即分別為：_P恒=0.42X1.5X6=3.78kNBs=(1.68+0.63)X1.5X6=20.79kN五、內力計算采用圖解法計算屋架在左半跨單位集中荷載作用下的桿力系數。根據算得

6、的節點荷載和桿力系數，進行桿件內力組合并求出各桿的最不利內力。桿力組合表桿件名稱桿力系數內力值計算桿內力組合項目P=1使用階段施工階段P恒X3P活X1P活X2P恒X3P活X1P活X2在左半跨在右半跨全跨全跨在左半跨在右半跨全跨在左半跨在右半跨123456789上弦AB-0.02-0.01-0.03-0.86-0.21-0.11-0.11-0.42-0.21-1.184+5+61BC-5.33-2.17-7.5-214.65-57.08-23.24-28.35-110.81-45.11-294.984+5+6CD-5.33-2.17-7.5-214.65-57.08-23.24-28.35-11

7、0.81-45.11-294.984+5+6DE-7.35-3.94-11.29-323.12-78.72-42.20-42.68-152.81-81.91-444.044+5+6IEF-7.35-3.94-11.29-323.12-78.72-42.20-42.68-152.81-81.91-444.044+5+6FG-6.86-5.32-12.18-348.59-73.47-56.98-46.04-142.62-110.60-479.044+5+6GH-6.86-5.32-12.18-348.59-73.47-56.98-46.04-142.62-110.60-479.044+5+6下弦a

8、b3.021.094.11117.6332.3411.6715.5462.7922.66161.654+5+6bc6.683.099.77279.6271.5433.0936.93138.8864.24384.254+5+6cd7.334.6411.97342.5878.5049.6945.25152.3996.47470.784+5+6de5.895.8811.77336.8663.0862.9744.49122.45122.25462.914+5+6斜aB-5.62-2.03-7.65-218.94-60.19-21.74-28.92-116.84-42.20-300.874+5+6桿Bb

9、3.931.845.77165.1442.0919.7121.8181.7038.25226.934+5+6bD:-2.62-1.77-4.39-125.64-28.06-18.96-16.59-54.47-36.80-172.664+5+6Dc1.191.562.7578.7112.7416.7110.4024.7432.43108.164+5+6cF-0.05-1.51-1.56-44.65-0.54-16.17-5.90-1.04-31.39-61.354+5+6Fd-1.061.350.298.30-11.3514.461.10-22.0428.07-20.9429.177+87+9d

10、H2.11-1.330.7822.3222.60-14.242.9543.87-27.65-24.7046.827+87+9豎桿Aa-0.53-0.01-0.54-15.45-5.68-0.11-2.04-11.02-0.21-21.244+5+6Cb-0.990-0.99-28.33-10.600.00-3.74-20.580.00-38.944+5+6Ec-0.980-0.98-28.05-10.500.00-3.70-20.370.00-38.544+5+6Gd-0.970-0.97-27.76-10.390.00-3.67-20.170.00-38.154+5+6He-0.06-0.0

11、6-0.12-3.43-0.64-0.64-0.45-1.25-1.25-4.724+5+6六、桿件截面選擇1、上弦FGGH整個上弦不變截面，取上弦最大設計桿力計算。N=-479.04kN,l0x=1508mm10y=11=3016mm按大型屋面板與屋架保證三點焊接考慮，取11為兩塊屋面板寬）。根據腹桿最大設計桿力2=-300.87kN,取中間節點板厚度t=10mm支座節點板厚t=12mm先由非對稱軸選擇截面，假設入=60,由附表4-2查得=0.807（由雙角鋼組成的T形和十字形截面均屬b類），需要的截面面積:479.04 1030.807 215= 2761 mrm= 27.61cm2般角鋼

12、厚度015mm屬第一組，故取f=215N/mnt需要的回轉半徑為0x i xs150.8602.51 cmly301.6iys5.03cm60上弦應采用兩不等邊角鋼以短邊相連組成的T形截面。根據需要的As、ixs、iys查附表7-5,選用2L140X90X10（短邊相連）:A=42.4cm2,ix=2.56cm,iy=6.77cm（節點板厚10mm,入=150。驗算xsl 0x ix1508 58.9 W入,x =0.8102.56N xA479.04 1030.81 4240139 N/mn2 f =215 N/mm驗算對稱軸y的穩定承載力:換算長細比ys 3.7, （1l02yt252.7

13、bi了）143.7(11301 62 12.r) 54 入=150,查附表 4-2 ,52.7 14y = 0.836 ;故,479.04 103N yyA 0.836 4240135 N/mm20.56-0xix14才兩足要求。墊板每節間放置一塊（滿足1i范圍內不少于兩塊），3=150.8/2=75.4cm40i=40X4.47=178.8cm（i為4.47cm）。2、下弦cd下弦也不改變截面，采用最大設計桿力計算，N=470.78kN,lox=3000mml0y=20700/2=10350mm需要的凈截面面積為3八N470.7810322A=-=2190mm=21.9cmf215x = 2

14、.56cm, L = 6.77cm。 xy選用2L140X90X10(短邊相連)：A=42.4cm2,i驗算：在節點設計時，將位于下弦桿連接支撐的螺栓孔包在節點板內，且使栓孔中心到節點板近端邊緣距離不小于100cm,故截面驗算中不考慮栓孔對截面的削弱，按毛截面驗算（入=350）0x黑 11710y1035153入iy6.77+， N故A3470.78 104240111 N/mm2 f =215 N/mm20才兩足要求。墊板每節間放置一塊，ld=150cm80i=80X4.47=357.6cm(i為4.47cm)。3、端斜桿aBN=-300.87kN,lx=2524mm10y=2524mm需要

15、的凈截面面積為N300.8710322215=1399mm=13.99cm選用2L140X90x8(長邊相連)：A=36.08cm2,ix=4.5cm,iy=3.62cm,入=150驗算:0x2524 560入4.5換算長細比8/t =90/8ysy(1y = 0.675;故，y= 11.25 0.48 . b21.09b；loyt270 (10.48 252.441.09 9)22 )252.42 0.8213.5 ,l 0y yiy252.4 703.6282 入=150,查附表 4-2 ,N7A300.87 1030.675 3608124 N/mm f =215 N/mnl才兩足要求。

16、設兩塊墊板，ld=84.1cm40i=40X2.59=103.6cm(i為2.59cm)。4、斜腹桿dHN=46.82kN,lx=3395mmly=3395mm需要的凈截面面積為八N46.8210322A=一=218mm=2.18cmf215選用2L80X5:A=15.82cm2,ix=2.48cm,iy=3.56cm,入=150xy驗算：x星幽51370入ix2.48b/t = 80/5 = 16 0.58 回 0.58 339.5 24.6 , b810yiy339.53.56換算長細比ys_40.475by(12.2 )95 (110yt40.475 822339.52 0.52101

17、入= 150,查監表 4-2,y = 0.549 ;故,滿足要求。設兩塊墊板,NyA46.82 1030.549 158254 N/mni f =215 N/mmld = 84.9cm40i =40X3.56 = 142.4cm (i 為 3.56cm)。10y 288.8iy 3.56換算長細比ys0.475b4y (12 2)10yt81(1 40.475 8)22 )288.82 0.5289 入=150,查附表 4-2 ,5、豎桿dG豎桿不改變截面尺寸，N=-38.15kN,lx=0.8l=0.8X2888=2310mm10y=2888mm選用2L80X5:A=15.82cm2,ix=

18、2.48cm,iy=3.56cm,入=150xy驗算：xh&193W入ix2.48b/t=80/5=160.5820.9,y = 0.628;故，y38.15 1030.628 158238 N/mn2 f =215 N/mnt才兩足要求。設兩塊墊板，ld=72.2cm1.5衽1.5V10-5,1i=12=8hf+10=8X5+10=50mm表4腹桿桿端焊縫尺寸桿件名稱設計內力(kN)肢背焊縫肢尖焊縫11(mrmht(mrm12(mmht(mmaB-300.871258906Bb226.931008706bD-172.66808606Dc108.16558406表中11、12為取整后數值1、下

19、弦節點“b”按表4所列BBbD桿所需焊縫長度，按比例繪制節點詳圖，從而確定節點板的形狀和尺寸(附圖4)0由圖中量出下弦與節點板的焊縫長度為480mm焊腳尺寸hf=5mm焊縫承受節點左、右弦桿的內力差a N= Nc-Nab= 384.25-161.65 =222.6 kN。驗算肢背焊縫的強K1 N2 0.7hw0.75 222.6 1032 0.7 5 480 2 551 N/mm2 ffw( ffw 為 160 N/mn2)滿足要求。肢尖的焊縫應力更小，定能滿足要求。豎桿bC下端應伸至距下弦肢尖為20mm處，并沿肢尖和肢背與節點板滿焊。附圖4:下弦節點“ b”2、上弦節點“ B”按表4所列月g

20、桿Ba、bB所需焊縫長度，確定節點板形狀和尺寸，如附圖 5所示。量得 上弦與節點板的焊縫長度為400mm設hf=5mm因節點板伸出上弦肢背15mm故由弦桿與 節點板的四條焊縫共同承受節點集中荷載P= 28.62+10.71 =39.33 kN和弦桿內力差 N=NNab：294.98-1.18 =293.8 kN的共同作用。忽略P對焊縫的偏心并視其與上弦垂直，則 上弦肢背的焊縫應力為：附圖5:上弦節點“ B”39.33 1031.22 4 0.7 5 (400 2 5)0.75 293.8 1032 0.7 5 (400 2 5)=81 N/mn2 A,滿足要求底板承受的實際均布反力3275.3110230N/mmfc980005963節點板和加勁肋將底板分成四塊相同的兩相鄰邊支承板，它們對角線長度a1及內角頂點到對角線白距離b1分別為：a1=m1b=0.5a1=112mmb1/a1=0.5,查得B=0.058,兩相鄰邊支撐板單位板寬的最大彎矩為：M=Bqa21=0.058義3X2242=8731N.mm所需底板厚度為*6M68731t=f15.6mm(取t=20mm.f.215實取底板尺寸為-280X350X20。(2)加勁肋與節點板的焊縫計算焊縫長度