梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書1/46梯形鋼屋架課程設計指導書構造。屋蓋構造體系1、無檁設計方案大，屋蓋構造自重大，抗震性能較差。2、有檁設計方案宜承受有檁設計方案。屋蓋支撐〔即屋架平面外〕的剛度和穩定性很差，為一個穩定而剛毅的整體構造。屋蓋支撐的作用主要是：何穩定性，支撐系統則保證桁架平面外的幾何穩定性。2、保證桁架構造的空間剛度和空間整體性。3、為桁架弦桿供給必要的側向支承點。4、承受并傳遞水平荷載。5、保證構造安裝時的穩定和便利。屋架的形式和主要尺寸1、屋架形式確實定應滿足經濟、適用和制造安裝便利的原則梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書2/46滿足使用要求。鋼絲網水泥槽板時，屋架上弦坡度應做的陡些，一般取1/5～1/2，以利1/12～1/8。滿足經濟要求。30°～60°能避開非節點荷載作用，以免弦桿局部受彎而多耗鋼材。滿足制造，安裝和運輸要求。現場安裝。等因素，經綜合分析，才能最終選定。2、一般鋼屋架的形式三角形鋼屋架三角形屋架用于陡坡屋面的屋蓋構造中。三角形屋架的共同缺點是：屋架外形和荷載引起的彎矩圖形不相適應，因而弦桿內力分布很不均勻，使構造比較困難。梯形鋼屋架架中的腹桿體系：可承受人字式、再分式和單斜桿式。平行弦鋼屋架梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書3/46水平式平行弦屋架多用做托架。人字形鋼屋架屋架一般宜承受上承式，即支座節點在上弦節點。3、屋架的主要尺寸跨度3m算跨度是屋架兩端支反力之間的距離。高度限，例如鐵路運輸界限為3．85m；屋架的經濟高度是依據上下弦桿和腹加以某種限制。0hh00；陡0h0.5~1.0mh1.8~2.1m。因此，0 0跨中屋架高度為hhil/2式中i是屋架上弦桿的坡度。0 0一般屋架高度可在以下范圍內承受：梯形和平行弦屋架h1/10~1/6l0三角形屋架h1/6~1/4l0人字形屋架h1/10~1/8l015m或15m24m24m折時，宜承受起拱的方法，即預先給屋架一個向上的反彎拱度。屋架受荷后產生的撓度，一局部可由反彎拱度抵消。因此，起拱能防止撓度過大而影響屋架的正常使1/500。梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書4/46一般鋼屋架的設計步驟1、屋架荷載計算與荷載效應組合屋蓋上的荷載屋蓋上的荷載有永久荷載和可變荷載兩大類。永久荷載—包括屋面材料和檁條、支撐、屋架、天窗架等構造的自重。可變荷載—包括雪荷載、風荷載和施工荷載等，一般可按標準查取。屋架和支撐的自重可按下面閱歷公式進展估算，即g 0.120.011lkN/m2l為屋架的標志跨度〔m〕；kg 為按屋面的水平投影面分布的均布面荷載〔kPa〕。通常假定屋架的自重一半k作用在上弦平面，一半作用在下弦平面。但當屋架下弦無其它荷載時，為簡化計算可假定全部作用于屋架的上弦平面。在清理荷載時，需要留意屋面的均布荷載通常是按屋面水平投影面上分布的荷載進展計算，所以凡沿屋面斜面分布的均布荷載〔屋面板、瓦、各種屋面做法等恒荷載均應換算為水平投影面上分布的荷載假定沿屋面斜面分布的均布荷載為q ，1kq/cos為屋面的傾角。對于屋面坡度1k較小的緩坡梯形屋架構造的屋面，較小，可按cos1荷載標準》〔GB50009-2023〕給出的屋面均布活荷載、雪荷載均為水平投影面上的荷載，在計算時不需換算。節點荷載集合屋架所受的荷載一般通過檁條或大型屋面板的邊肋以集中力的方式作用于屋架的節點上。作用于屋架上弦節點的集中力可按下式計算：P qk

asPk

為節點集中力標準值；q為按屋面水平投影面分布的荷載標準值；ka為上弦節間的水平投影長度；s為屋架的間距。對于有節間荷載作用的屋架弦桿，則應把節間荷載安排在相鄰的兩個節點上，屋架按節點荷載求出各桿件的軸心力，然后再考慮節間荷載引起的局部彎矩。荷載效應組合由于可變荷載的作用位置將影響屋架內力，有的桿件并非全部恒載和活載都作用時引起最不利桿力，可能當某些荷載半跨作用時，該桿內力最大或由拉桿變成壓桿，成為起掌握作用的桿力。因此，設計時要考慮施工及使用階段可能遇到的各種荷載及其組合的可能狀況，對屋架進展內力分析時應按最不利組合取值。一般應考慮以下三種荷載組合：組合一：全跨恒載＋全跨活載；組合二：全跨恒載＋半跨活載；組合三：全跨屋架、支撐和天窗自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷載。在荷載效應組合時，屋面活荷載和雪荷載不同時考慮，取兩者中的較大值進展組合。2、屋架桿件內力計算計算屋架桿件內力時的根本假定①屋架的節點為鉸接；②屋架全部桿件的軸線都在同一平面內，且相交于節點的中心；③荷載都作用在節點上，且都在屋架平面內。計算屋架桿件內力時，假定各節點均為鉸接點。實際上用焊縫連接的各節點具有肯定的剛度，在屋架桿件中引起了次應力，依據理論和試驗分析，由角鋼組成的一般鋼屋架，由于桿件的線剛度較小，次應力對承載力的影響很小，設計時可以不予考慮。桿件的計算長度抱負的桁架構造中，桿件兩端鉸接，計算長度在桁架平面內應是節點中心間的距離，在桁架平面外，是側向支承間的距離。但在節點處節點是具有肯定剛度的，加上受拉桿件的約束作用，使得桿件端部的約束介于剛接和鉸接之間；拉桿越多，約束作用越大，相連拉桿的截面相對越大，約束作用也就越大，在這種狀況下，桿件的計算長度小于節點中心間的或側向支承間的幾何長度。桿件的計算長度公式為：loxxlxloyylyxx

，ly－桿件平面內與平面外的幾何長度；oxl ，loy－桿件平面內與平面外的計算長度；ox，x y

－桿件平面內與平面外的計算長度系數，在桁架桿件中，x

是y1.0〔GB50017-2023〕第5.3.1條的規定。屋架桿件的內力計算確定屋架的計算簡圖之后，可用圖解法〔節點法〕、數解法〔節點法或截面法〕或計算機法求解屋架桿件的內力。對三角形和梯形屋架用圖解法比較便利，對平行弦屋架用數解法比較便利，用計算機法求解各種屋架的內力比較準確，而且快速。在某些構造設計手冊中有常用屋架的內力系數表，利用手冊計算屋架內力時，只要將屋架節點荷載乘以相應桿件的內力系數，即得該桿件的內力。桿件的容許長細比桿件長細比過大，在運輸和安裝過程中簡潔因剛度缺乏而產生彎曲，在動力荷載作用下振幅較大，在自重作用下有可見撓度。為此，對桁架桿件應按各種設計標準的容許長細比進展掌握，即：式中－桿件的最大長細比；〔GB50017-2023〕第5.3.8定了構件的容許長細比。3、屋架桿件設計桿件的合理截面一般鋼屋架的桿件一般承受兩個等肢或不等肢角鋼組成的T形截面或十字形截面，這些截面能使兩個主軸的回轉半徑與桿件在屋架平面內和平面外的計算長度相協作，而使兩個方向的長細比接近，能到達用料經濟，連接便利和剛度等要求。對于屋架上弦，如無局部彎矩，因屋架平面外計算長度往往是屋架平面內計算長度的兩倍，上弦宜承受兩個不等肢角鋼，短肢相并而長肢水平的T形截面形式。如有較大的非節點荷載，為提高上弦在屋架平面內的抗彎力量，宜承受不等肢角鋼長肢相并而短肢水平的T對于屋架的支座斜桿，由于它在屋架平面內和平面外的計算長度相等，因此，承受兩個不等肢角鋼長肢相并的T腹桿宜承受兩個等肢角鋼組成的T形截面。但與豎向支撐相連的豎腹桿宜承受兩個等肢角鋼組成的十字形截面，使豎向支撐與屋架節點連接不產生偏心。受力特別小的腹桿也可以承受單角鋼桿件。屋架下弦在平面外的計算長度很大，故宜承受兩個不等肢角鋼短肢相并，這種形式截面的側向剛度較大，且連接支撐比較便利。墊板〔填板〕為了使兩個角鋼組成的桿件起整體作用，應在角鋼相并肢之間焊上墊板〔或填板〕。墊板厚度與節點板厚度一樣，墊板寬度一般取40～60mmT板長度比角鋼肢寬大10～15mm，十字形截面時墊板長度為角鋼肢寬縮進10～15mm。墊板間距l40i80iTi為一個角鋼對平行于墊板自身重心軸的回轉半徑i為一個角鋼的最小回轉半徑。在桿件的計算長度范圍內至少設置兩塊墊板。假設只在桿件中心設一塊墊板，則由于在墊板處剪力為零而不起作用。節點板厚度鋼桁架各桿件在節點處都與節點板相連，傳遞內力并相互平衡，節點板中應力簡單并難于分析，通常不作計算。《鋼構造設計標準》〔GB50017-2023〕給出了單壁式桁架節點板厚度選用表。桿件截面選擇選擇截面時應考慮以下原則：①選用肢寬而壁薄的角鋼，以增加截面的回轉半徑，但最薄不能小于4mm；過5～62mm，以便施工時識別。③角鋼最小規格一般按∟50×5∟75×50×5〔受力較小桁架可按∟45×456梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書88/46×364∟65肢寬須滿足構造要求。30m面，通常保持厚度不變而縮小肢寬，以利于拼接節點的構造處理。桿件設計當桿件以承受軸力為主時，按軸心壓桿或軸心拉桿計算；當桿件同時受到較大彎矩時，按壓彎或拉彎構件計算。計算強度時，應留意對減弱處必需使用凈截面進展計算。計算桿件整體穩定時，應留意對兩個方向的穩定性都進展計算。①軸心拉桿軸心拉桿可按強度條件確定所需的凈截面面積，由型鋼表選用適宜的角鋼，然后按軸心受拉構件驗算其強度和剛度。②軸心壓桿假設沒有截面減弱，軸心壓桿可由穩定條件確定所需的截面面積和回轉半徑。參考這些數據從角鋼規格表中選擇適宜的角鋼。依據所選用角鋼的實際截面面積和回轉半徑按軸心受壓構件進展強度、剛度和整體穩定性驗算。由于是型鋼，所以，局部穩定滿足要求，不需要再進展計算。③拉彎或壓彎桿件屋架上弦或下弦有節間荷載作用時，應依據軸心力和局部彎矩，按拉彎或壓彎構件的計算方法對節點處或節間彎矩較大截面進展計算。一般先依據閱歷或參照已有設計資料試選截面，對拉彎桿件驗算強度和剛度，對壓彎桿件驗算強度、剛度、重進展試算，直至符合要求為止。④按剛度條件選擇桿件截面對屋架中內力很小的腹桿或因構造需要設置的桿件(如芬克式屋架跨中豎桿)，其截面可按剛度條件確定桿件截面。4、屋架節點設計各桿的內力通過各自與節點板相連的角焊縫把桿力傳到節點板上以取得平衡，所以節點設計的具體任務是：依據節點的構造要求，確定各桿件的切斷位置；依據焊縫的長度確定節點板的外形和尺寸。節點設計的根本要求：①梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書10/4615mm的整倍數。比方，在型鋼表中查得角鋼∟90×724.8mm5mm90×725mm。②焊接屋架節點中，各桿件邊緣間應留肯定的間隙，一般不宜小于20mm，以利拼裝和施焊，同時也避開因焊縫過于密集而使鋼材過熱變脆。對直接承受動力荷載的焊接桁架，腹桿與弦桿之間的間隙一般不宜小于50mm。桁架圖中一般不直接標明各處的間隙值，而是注明各切斷桿件的端距，以掌握有足夠的間隙。③角鋼端部的切割面一般應與桿件軸線垂直，當角鋼較寬，為了減小節點板尺寸，也可承受斜切，即允許把角鋼的一個邊斜切〔切掉一角〕但不影響角鋼背圓角局部。④節點板的尺寸主要取決于所連桿件的大小和所需焊縫的長短，一般至少要有兩條邊平行，如矩形、平行四邊形或直角梯形等，以節約鋼材和削減切割次數。節點板外形還應盡量考慮傳力均勻，不應有凹角，以免產生嚴峻的應力集中現象。節點設計①下弦一般節點下弦一般節點是指下弦桿直通連續和沒有節點集中荷載的節點，如圖1所示。首先畫出各桿件的軸線位置及各桿件的截面大小，依據構造要求確定各桿件的端部切斷位置〔即腹桿端部至節點中心的距離〕，1中的l1、l2和l3所示，這個距離主要用于制造時的拼裝，可以由此計算每一根腹桿的實際長度，即由腹桿兩端的節點間幾何長度減去兩端至各自節點的距離之和。計算下弦節點中各腹桿與節點板所需的連接焊縫長度：肢背焊縫：l 1N 肢尖焊縫：l 2Nw1 20.7h fwf1 f

w2 20.7h fwf2 fN，按下式計算下弦桿與節點板連接所需的焊腳尺寸：肢背焊縫：h

1

肢尖焊縫：h

N2f1 20.7l fww1 f

f2 20.7l fww2 fN－桿件的軸力；fw－角焊縫的強度設計值；fh 、h －角鋼肢背和肢尖的焊腳尺寸；f1 f2l 、l －角鋼肢背和肢尖的焊縫計算長度，對每條焊縫取其實際長度減去w1 w22h；f2 11、2－角鋼肢背和肢尖焊縫受力安排系數，可取1

， 。3 2 3通常弦桿相鄰節間內力之差N并沿節點板全長滿焊。②上弦一般節點計算上弦節點中各腹桿與節點板所需的連接焊縫長度與下弦節點中各腹桿與節點板所需的連接焊縫長度計算方法一樣。如圖2所示，上弦桿與節點板的連接焊縫是由角鋼肢背的槽焊縫和角鋼肢尖的兩條角焊縫組成，假定角鋼肢背的槽焊縫承受節點荷載P，角鋼肢尖的兩條角焊縫擔當N和由于N與肢尖焊縫的偏心距e而產生的彎矩MNe。P20.7h

l

0.8 fwf f角鋼肢背的槽焊縫近似按兩條hf

0.5t〔t為節點板厚度〕的角焊縫計算；上式中的系數0.8是考慮到槽焊縫的質量不易保證，而將角焊縫的強度設計值降低20％。 是正面角焊縫的強度設計值增大系f數，對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的構造，f

1.22；對直接承受動力荷f

1.0。角鋼肢尖焊縫的強度計算：在N作用下，f

20.7h

lf2w2在MNe作用下，f

6M20.7h l2f2w2合應力應滿足： f

2 2fw2 f2 f③屋脊拼接節點弦桿的拼接分為工廠拼接和工地拼接兩種。因角鋼長度不夠或弦桿截面有轉變時在工廠進展的拼接稱為工廠拼接，這種拼接的位置通常在節點范圍以外。工地拼接是由于運輸條件的限制，屋架分為兩個或兩個以上的運輸單元時在工地進展的拼接，這種拼接的位置一般在節點處，為減輕節點板負擔和保證整個屋架平面外的剛度，通常不利用節點板作為拼接材料，而以拼接角鋼傳遞弦桿內力。拼接角鋼一般與弦桿的截面一樣，使弦桿在拼接處保持原有的強度和剛度。屋脊拼接節點中的拼接角鋼，當屋面坡度較緩時，拼接角鋼可以熱彎成型；當當屋面坡度較陡時，常需將拼接角鋼的豎肢切成斜口彎曲后對接焊牢。梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書1212/46如圖3所示，屋脊拼接節點的連接焊縫有兩類：一是拼接角鋼與弦桿之間的連接焊縫；二是弦桿與節點板之間的連接焊縫。屋脊拼接角鋼與弦桿的連接計算及拼接角鋼總長度確實定。拼接角鋼與受壓弦4條焊縫平均承受此力，則一條焊縫的計算長度為：l N 一條焊縫的實際長度為：ll 2hw 40.7h fw w ff fs s拼接角鋼的總長度〔l〕為：l 2ls s拼接節點弦桿與節點板之間的連接焊縫。假定節點荷載P由上弦角鋼肢背處的槽焊縫承受，按下式計算：P20.7h

l

0.8f

fw上弦角鋼肢尖與節點板的連接焊縫按上弦桿最大內f15％計算，并考慮此力產生的彎矩M0.15Ne，按以下公式計算：0.15N在0.15N作用下，Nf

20.7h

f2lw26M3M0.15Ne作用下，3f

20.7h

l2f2w2梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書13/46M

2 合應力應滿足：

f

2fw f f f 對承受靜力荷載和間接承受動力荷載的構造，f

1.22；對直接承受動力荷f

1.0。④下弦拼接節點4所示，拼接角4hft5mm，可近似認為4條角焊縫均勻傳力。拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫按下弦截面積等強度計算，即拼接角鋼與下弦桿的連接焊縫最大承受的內力值為AfA為下弦角鋼截面總面積。則在拼接節點一邊每條焊縫的計算長度為：l Afw 40.7h fwf f

每條焊縫的實際長度為：llw

2hf4拼接角鋼的總長度〔ls〕ls2l10~20mm，10~20mm為拼接處角鋼間的空隙。下弦桿與節點板的連接焊縫，除按拼接節點兩側弦桿的內力差進展計算外，還應考慮到拼接角鋼由于切角和切肢，截面有—定的減弱，這減弱的局部由節點板來補償，一般拼接角鋼減弱的面積不超過15％。所以下弦與節點板的連接焊縫按下弦較大內力的15％和兩側下弦的內力之差兩者中的較大者進展計算。下弦桿肢背與節點板的連接焊縫計算長度：l

1

max

,Nw1 20.7h fwf1 f下弦桿肢背與節點板的連接焊縫實際長度：l l 2hf1下弦桿肢尖與節點板的連接焊縫計算長度：l

2

max

,Nw2 20.7h fwf2 f下弦桿肢尖與節點板的連接焊縫實際長度：l l 2hw2 f2⑤支座節點屋架與柱的連接有簡支和剛接兩種形式，支承于鋼筋混凝土柱或磚柱上的屋架5所示的為簡支屋架的支座節點，由節點板、加勁肋、支座底板和錨柱等局部組成。它的設計和軸心受壓柱鉸接柱腳相像。AAR－屋架的支座反力；

R錨栓孔缺口面積fcfc－柱混凝土軸心抗壓強度設計值；20～25mm；為了便于安裝屋架時能夠調整位置，2～2.5倍，通常承受40～60mm。屋架安裝完畢后，在錨栓上套上墊圈，并與底板焊牢以固定屋架。圖5梯形屋架支座節點 圖6兩鄰邊支承的矩形板6Mft6Mf1MMqa2；1q－底板單位面積的壓力；a1－兩相鄰支承邊的對角線長度，如圖6b1－支承邊的交點至對角線的垂直距離，如圖61－系數，依據b1

由下表查出。兩相鄰邊支承板的彎矩系數0.30.40.50.60.70.80.91.00.02730.04390.06020.07470.08710.09720.10530.1117支座底板的厚度和面積還應滿足以下構造要求：厚度：當屋架跨度≤18mt≥16mm；當屋架跨度＞18m，t≥20mm。200～360mm；長度〔垂直于屋架方向〕取200～400mm。加勁肋的作用是加強底板的剛度，提高節點板的側向剛度。加勁肋的高度由節點板的尺寸打算，厚度可與節點板的厚度一樣。加勁肋可視為支承于節點板上的懸臂梁，一個加勁肋通常假定傳遞支座反力的1/4，并考慮偏心彎矩M。焊縫受剪力：VR

M

Re4 4一個加勁肋與支座節點板的連接焊縫按下式進展強度計算：V220.7hV220.7hl6M2fw20.7hl2fwfhf－加勁肋與節點板連接焊縫的焊腳尺寸；l －加勁肋與節點板連接焊縫的焊縫計算長度。w支座節點板、加勁肋與支座底板的水平連接焊縫，按下式進展強度計算： R

fw式中

－節點板、加勁肋與支座底板的水平焊縫總長f 0.7h l f wf f w6 l t和c分別為節點板厚度和加勁肋切口寬度。w 1 f 15、屋架施工圖的繪制鋼屋架施工圖是制造廠加工制造和工地構造安裝的主要依據。當屋架形式、各桿件尺寸、桿件截面以及各腹桿與節點板的連接焊縫確定后，即可按運輸單元繪制施工圖。繪制屋架施工圖應留意以下幾個方面的內容：通常在圖紙左上角用適宜的比例畫出“屋架幾何軸線圖〔屋架簡圖半標出幾何長度，另一半標出桿件的計算內力值。當屋架跨度較大時，在自重及外荷載作用下將產生較大的撓度，影響構造的使用并有損建筑物的外觀。因此，當跨度≥24m的梯形屋架和跨度≥15m1/500。起拱值應在屋架簡圖上標出來，而在屋架詳圖上不必表示。繪制屋架的施工圖，通常承受兩種比例尺繪制，桿件軸線一般用1:20～1:301:10～1:15示清楚。繪制屋架上、下弦桿的平面圖、屋架端部和跨中的側面圖及必要的剖面圖標注尺寸，要全部注明各桿件和板件的定位尺寸和孔洞位置等。定位尺寸主要是節點中心至腹桿頂端的距離和屋架軸線到角鋼肢背的距離。由這兩個尺寸即能確定桿件的位置和實際長度，桿件的實際斷料長度為桿件幾何軸線長度減去兩端的節點中心到腹桿頂端的距離。編制材料表，對全部零件應進展具體編號，編號應按零件的主次、上下、左右肯定挨次逐一進展。完全一樣的零件用同一編號，當兩個外形、尺寸一樣只是栓孔位置成鏡面對稱時，可編同一號，但在材料表上注明正和反。材料表包括各種零件的截面、長度、數量〔正、反〕和重量。材料表的用途是供配料、計算用鋼指標以及選用運輸和安裝器具之用。施工圖上還應有文字說明，說明的內容包括鋼材的鋼號、焊條型號、加工精度但凡在施工圖中沒有繪上的一切要求均可在說明中表達。附：屋蓋支撐布置參考圖桁架上弦支撐布置圖桁架下弦支撐布置圖垂直支撐1-1垂直支撐2-2SC－上弦支撐；XC－下弦支撐；CC－垂直支撐；GG－剛性系桿；LG－柔性系桿梯形鋼屋架支撐布置梯形鋼屋架課程設計實例梯形鋼屋架課程設計實例1、4727m96m6m。該車間內200/50kN8.000m。冬季最低溫度為-20C,70.1g1.5m×6m大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保溫層，卷材屋面，屋面坡度i＝1/16。屋面活荷0.7kPa0.5kN/m20.6kN/m2。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400mm×400mm，混凝土標號為C20。鋼材Q235BE432、屋架計算跨度：l27m20.15m26.7m3、跨中及端部高度：30m軸線處的端部高度h2.297mh3.141m(為l/8.026.7m兩端的高度為h2.302mL/50050mm。構造型式與布置2.122.12依據廠房長度〔102m>60m〕、跨度及荷載狀況，設置三道上、下弦橫向水平支撐。因柱網承受封閉結合，廠房兩端的橫向水平支撐設在第一柱間，該水平支撐的規格與中間柱間支撐的規格有所不同。在全部柱間的上弦平面設置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時上弦桿的穩定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設置了柔性系桿，以傳遞山墻風荷載。在設置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設一道垂直支2.13桁架上弦支撐布置圖桁架下弦支撐布置圖垂直支撐1-1垂直支撐2-2SC－上弦支撐；XC－下弦支撐；CC－垂直支撐；GG－剛性系桿；LG－柔性系桿2.13荷載計算屋面和荷載與雪荷載不會同時消滅，計算時，取較大的荷載標準值進展計算。故取0.7kN/m2進展計算。〔〕〔P＝0.12m0.011跨度〕計算，跨度單位為m。w荷載名稱2.2標準值〔kN/m2〕設計值〔kN/m2〕預應力混凝土大型屋面板1.41.4×1.35＝1.89三氈四油防水層0.40.4×1.35＝0.54找平層〔20mm〕0.02×20＝0.40.4×1.35＝0.5480mm0.08×6＝0.480.48×1.35＝0.648屋架和支撐自重0.120.01130＝0.450.45×1.35＝0.608管道荷載0.10.1×1.35＝0.135永久荷載總和3.234.361屋面活荷載0.70.7×1.4＝0.98積灰荷載0.60.6×1.4＝0.84可變荷載總和1.31.82設計屋架時，應考慮以下三種荷載組合：〔1〕全跨永久荷載+全跨可變荷載〔1〕全跨節點永久荷載及可變荷載：〔2〕F(4.3611.82)1.56＝55.629kN全跨永久荷載+半跨可變荷載全跨節點永久荷載：F1F2

4.3611.56＝39.249kN半跨節點可變荷載：1.821.56＝16.38kN全跨屋架〔包括支撐〕半跨屋面活荷載全跨節點屋架自重：F0.6081.56＝5.47kN半跨節點屋面板自重及活荷載：3F1.890.1.523.31kN〔1〕、〔2〕為使用節點荷載狀況，〔3〕為4施工階段荷載狀況。內力計算屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如圖2.14所示。(a)內力系數〔F=1〕內力系數〔F=1〕其次種組合第三種組合桿件名稱F×①F×①1F×①1F×①3F×①3左半跨全跨①②③力/kN+F×②2+F×③2+F×②4+F×③4上弦-0.16-501.99-816.31-983.61-1045.50-1059.21IJ、JK-22.73-14.39-10.20-1264.45 -1127.840 -0.23 -0.23-259.99-142.50 -631.39-404.39-245.19-1011.89-458.56-314.97-1197.69-448.18-361.24-1243.86-459.76-362.10-1264.45abbc下弦cdde6.3315.3620.2122.124.8411.3014.1414.441.834.987.439.39352.13854.461124.261230.51327.73787.731024.841104.72278.42684.44914.931022.00147.45347.42440.15457.5977.28200.10283.74339.88352.13854.461124.261230.51(b)(c)2.14由圖解法或數解法解得F＝1的屋架各桿件的內力系數〔F＝1作用于全跨、左半跨和右半跨〕。然后求出各種荷載狀況下的內力進展組合，計算結果見表2.2。2.3AB00-0.0100BC、CD-11.35-8.49-3.45-631.39-584.54DE、EF-18.19-13.08-6.25-1011.89-928.19FG、GH-21.53-14.62-8.46-1197.69-1084.51HI-22.36-13.98-10.25-1243.86-1106.6桿件設計〔1〕上弦桿。整個上弦承受等截面，按IJ、JKef 21.23 11.68 11.68 1181.00 1024.58 1024.57 388.39 388.39 1181.00-630.83490.09aB -11.34-8.66 -3.27Bb 8.81 6.47 2.87bD -7.55 -5.23 -2.84Dc 5.39 3.39 2.44cF -4.23 -2.25 -2.43斜腹

-630.83490.09-420.00299.84-235.31

-586.93451.76-382.00267.08-202.88

-498.65 -263.89-138.25392.79 199.01 115.09-342.85 -163.21-107.50251.52 108.50 86.36-205.83 -75.59 -79.78

-420.00299.84-235.31145.75-93.99Fd 2.62桿dH -1.51He 0.29eg 1.53gK 2.16gI 0.49

0.880.22-1.253.404.070.54

2.13-2.121.89-2.28-2.32-0.06

145.75-84.0016.1385.11120.1627.26

117.25-55.66-9.09115.74151.4428.08

137.72-93.9942.3422.7046.7818.25

34.84-3.13-27.5587.62106.6915.27

63.98-57.6845.64-44.78-42.261.28

45.64-27.55115.74-44.78151.44-42.2628.08Aa -0.55 -0.54 0Cb、Ec-1.00 -0.99 0Gd -0.98 -0.98 0豎桿Jg -0.85 -0.90 0Ie -1.42 -1.43 0Kf 0.02 0 0

-30.60-55.63-54.52-47.28-78.991.12

-30.43-55.47-54.52-48.10-79.160.78

-21.59-39.25-38.46-33.36-55.730.78

-15.60-28.55-28.20-25.63-41.100.11

-3.01-5.47-5.36-4.65-7.770.11

-30.60-55.63-54.52-48.10-79.161.12上弦桿計算長度：在屋架平面內：為節間軸線長度

N＝-1264.45kNl0xl01.508m在屋架平面外：本屋架為無檁體系，并且認為大型屋面板只起到剛性系桿作用，依據支持布置和內力變化狀況，取l0y為支撐點間的距離，l0y31.5084.524m依據屋架平面外上弦桿的計算長度，上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。如2.15。腹桿最大內力N＝-630.83kN，查表2.5，中間節點板厚度選用12mm，支座節點板厚14mm。設60Q2350.807〔由雙角鋼組成的T形截面均屬于b〕，則需要的截面積：N 1264.45103A 7287.7mm2需要的回轉半徑：f 0.807215li0xl

1.508

l

4.524 m75.4mmx 60 y 60依據需要A、i、ix y

查角鋼規格表，選用2L180×110×14，肢背間距a＝12mm，則A＝7793mm

2，ix

30.8mm，iy

88.0mm按所選角鋼進展驗算：l 1508 l 4524 0x 48.96 0y 51.41x i 30.8x

y i 88.0y滿足長細比≤＝150由于 >y x

，只需求y

。查表y

＝0.847，則N 1264.65103

Mpa191.59Mpa215Mpa

所選截面適宜。 A 0.8477793y 2.15下弦桿。整個下弦桿承受同一截面，按最大內力所在的de桿計算。N1230.51kN1230510Nl 3000mml 29700214850mm〔因跨0x 0y中有通長系桿〕，所需截面積為N 1230510A 5723.30mm257.23cm2 選用2L18011012f 215l l ，故用不等肢角鋼，短肢相并，如圖2.16。0y 0xA＝67.42cm2>57.23cm2,i 3.10cm,i 8.74cmx yl 300

2.16l 1485 0x 96.77350

0y 169.91350x i 3.10x

y i 8.74y(3)端斜桿aBN630.83kN630830N計算長度：l l0x 0y

2534mm由于l0x

l ，故承受不等肢角鋼，長肢相并，使i0y

i2L140×90×10。則yA＝44.522cm2,ix

4.47cm,iy

3.74cml 253.4 l 253.4 0x 56.71 0y 67.78x i 4.47x

y i 3.74y因 >y x

，只需求y

，查表得y

0.764，則

630.83103

185.46Mpa215Mpa所選截面適宜。A 0.7644452.2y〔4〕腹桿eg－gK。此桿在gNgKNeg

151.44kN,Neg44.78kN,NgK

115.74kN42.26kN再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內的計算長度取節點中心間距l0x

2301mm，在桁架平面外的計算長度：N

42.26l l(0.750.250y 1

2)460.2(0.750.25 )453.73cm選用2L63×N 44.785，查角鋼規格表得

1A＝12.286cm2,i1.94cm,i 3.04cmx yl lx ix

230.1118.61501.94l 0yy iy

453.733.04

149.25150因 >y x

，只需求y

，查表得y

0.310，則 N

44.78103

117.54Mpa215MpaA 0.3101228.6y

拉 應 力 ：N151.44103123.26Mpa215MpaA 1228.6〔5〕豎桿Ie：N＝-79.16kN＝-79160Nl 0.8l0.8319.1255.2cm，l l319.1cm0x 0x由于桿件內力較小，按＝150l255.2l319.101500cmil255.2l319.101500cmi 0y 150x

cm2.13cm查型鋼表，選截面的i和ix y

較上述計算的i和ix y

略大些。選用2L63×5，其幾何特性為：

A＝12.286cm2,i1.94cm,i 3.04cmx yl 255.2 l 319.10x 131.54150 0y 104.97150x i 1.94x

y i 3.04y因> ，只需求，查表得 0.38，則x y x x N

79160

169.56Mpa215MpaA 0.381228.6x其余各桿件的截面選擇計算過程不再一一列出，現將計算結果列于表2.4。節點設計〔1〕下弦節點b各桿件的內力由表2.3查得。設計步驟：由腹桿內力計算腹桿與節點板連接焊hf

和l 然后依據lw

算下弦桿與節點板的連接焊縫。E43fw160Mpa。f設“Bb”桿的肢背和肢尖焊縫hf

8mm和6mm，則所需的焊縫長度為〔按等肢角鋼連接的角焊縫內力安排系數計算〕：0.7N 0.7490090l”w

2hfe

191.44mm200mm。w 20.78160fl””

0.3N 0.3490090 109.4mm120mm。w 2hfwe f

20.76160設“bD”桿的肢背和肢尖焊縫hf

8mm和6mm，則所需的焊縫長度為：l”

0.7N 0.7420230 164.06mm180mm。w 2hfwe f

20.781600.3N 0.3420230l””w

2hfe

93.75mm110mm。w 20.76160f“Cb”桿的內力很小，焊縫尺寸可按構造確定，取hf

5mm。依據上面求得的焊縫長度，并考慮桿件之間應有的間隙及制作和裝配等誤差，按比例繪出節點詳圖，從而確定節點板尺寸為360mm×445mm。44.5cmhf

6mmN854.46352.13502.33kN，受力較大的肢背處的焊縫應力為 0.75502330 103.58MPa160MPa焊縫強度滿足要求。該節點f 20.76(44512)2.17。梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書2.4名

內力/kN 計算長度/cm 截面規格

回轉半徑/cm稱 編號

l l0x 0y

cm2 i i/x y/上弦IJJK-1264.45150.8452.4180×110×1477.933.088.80下de1230.513001485.0180×110×1267.423.108.74弦腹Aa-30.6019919963×512.2861.943.04桿aB-630.83253.4253.4140×90×1044.5224.473.74Bb490.09208.6260.8100×623.8643.104.51Cb-55.63183.2229.050×59.6061.532.53bD-420.00229.5287100×727.5923.094.53Dc299.84228.7285.870×616.322.153.33Ec-55.63207.2259.050×59.6061.532.53cF-235.31250.8312.690×621.2742.794.13Fd145.75249.5311.850×59.6061.532.53Gd-54.52231.2289.050×59.6061.532.53dH-93.99271.6339.570×616.322.153.33He45.61270.8338.463×512.2861.943.04-27.55Ie-79.16255.2319.163×512.2861.943.04eg115.74230.1453.7363×512.2861.943.04-44.78gK151.44230.1453.7363×512.2861.943.04-42.2631/46梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書Kf1.12314.1314.112.2862.452.4563×5gI28.08165.9207.450×59.6061.532.53Jg-48.10127.6158.950×59.6061.532.5332/46梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書b”上弦節點“B”，如圖2.18“Bb”桿與節點板的焊縫尺寸和節點“b”一樣。“aB”桿與節點板的焊縫尺寸按上述同樣方法計算N 630.83kN，aB設“aB”桿的肢背和肢尖焊縫h 10mm和6mm，則所需的焊縫長度為〔按不等肢角鋼短肢連接的角f縫內力安排系數計算〕：0.65N 0.65630830l”w

2hfe

183.05mm210mm。w 20.710160fl””

0.3N 0.35630830 164.28mm180mm。w 2hfwe f

20.76160為了便于在上弦上擱置屋面板，節點板的上邊緣可縮進上弦肢背8mm。用槽焊縫把上弦角鋼和節點板連起來。槽焊縫作為兩條角焊縫計算，槽焊縫強度設計值乘以0.8的影響，而假定集中荷載P與上弦垂直。上弦肢背槽焊縫內的應力由下面計算得到：1 1h”f

2節點板厚度

126mm，h””2

10mm，上弦與節點板間焊縫長度為460mm，則梯形鋼屋架課程設計指導書梯形鋼屋架課程設計指導書kN

2

P 20.75631620 0.75631620 255629220.764601221.221 1 2 21.22 20.7h”l”fw126.03MPa0.8fw128MPaf上弦肢尖角焊縫的切應力為 k N k NN 2P22 1221.220.25631620 255629220.7104601221.2220.7h””l””fw25.44MPa160MPaB”〔6〕屋脊節點“K”弦桿一般都承受同號角鋼進展拼接，為了使拼接角鋼與弦桿之間能夠密合，并便于施焊，需將拼鋼的尖角削除，且截去垂直肢的一局部寬度〔一般為th 5mm〕。拼接角鋼的這局部減弱，可以f點板來補償。接頭一邊的焊縫長度按弦桿內力計算。設拼接角鋼與受壓弦桿之間的角焊縫hf

10mm，則所需焊縫計算長度為〔一條焊縫〕1264450l 282.24mm拼接角鋼