梯形鋼屋架設計（21m跨）一、設計資料北京地區某金工車間。采用無檁屋蓋體系，梯形鋼屋架。跨度為21m，柱距6m,廠房長度為144m，廠房高度為15.7m。車間內設有兩臺150/520kN中級工作制吊車，計算溫度高于-20℃。采用三氈四油防水屋面上鋪小石子設計荷載標準值0.4kN/m2，水泥砂漿找平層設計荷載標準值0.4kN/m2，泡沫混凝土保溫層設計荷載標準值0.1kN/m2，水泥砂漿找平層設計荷載標準值0.5kN/m2，1.5m×6.0m預應力混凝土大型屋面板設計荷載標準值1.4kN/m2。屋面積灰荷載0.35kN/m2，屋面活荷載0.35kN/m2，雪荷載為0.45kN/m2，風荷載為0.5kN/m2。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，柱截面為400mm×400mm，砼標號為C20。二、屋架形式、尺寸、材料選擇及支撐布置1、鋼材及焊條選擇根據建造地區（北京）的計算溫度和荷載性質及連接方法，鋼材選用Q235-B。焊條采用E43型，手工焊。2、屋架形式及尺寸本設計采用無檁屋蓋，＝1/10，采用梯形屋架。屋架跨度為=21000mm屋架計算跨度為＝-300＝20700mm，端部高度取＝2000mm，（1/16～1/12），（通常取為2.0～2.5m）中部高度取＝+0.5＝2000+0.1×21000/2＝3050mm，屋架桿件幾何長度見附圖1所示，屋架跨中起拱42mm（=/500考慮）。為使屋架上弦承受節點荷載，配合寬度為1.5m的屋面板，采用上弦節間長度為3.0m。附圖1：屋架桿件幾何長度（單位：mm）3、屋蓋支撐布置根據車間長度、屋架跨度和荷載情況，設置四道上、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，第一柱間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。圖中與橫向水平支撐連接的屋架編號為GWJ-2，山墻的端屋架編號為GWJ-3，其他屋架編號均為GWJ-1。附圖2：屋面支撐布置圖（單位：mm）濤三、荷載遣和內力計遭算吐1啞、荷載計抵算犧楊屋架和支處撐自重按筆照經驗公遣式允=(0.府12+0鳴.011饅)=(0橫.12+瘡0.01舍1×21舟)狂≈召0.35柔kN/甜m墓2或荷載計算尋匯總表摔項目名稱嶄標準撒值快kN/m貿2密設計微值誓kN/m狼2聚備注袖1搏防水層（吸三氈四油誕）命0.4封0.48朽沿屋面坡剩向分布塌2撕水泥砂漿錄找平層逃0.4詠0.48白沿屋面坡擠向分布研3稿泡沫砼保灰溫層慧0.1貿0.12劑沿屋面坡然向分布角4乞水泥砂漿監找平層故0.5蹈0.6榴沿屋面坡眨向分布菜5槳預應力混宇凝土大型猛屋面板骨1.4逆1.68班沿屋面坡濟向分布頌6邁屋架和支轟撐自重辰0.35轉0.42理沿水平分垃布淚恒荷載累徒計則3.15謝3.78鼓7段屋面均布員活荷載櫻0.35縮0.49費沿水平面團分布，計鄰算中取二失者中的較盯大值屬8鼻雪荷載草0.45槍0.63技9份積灰荷載菌0.35敢0.49歇活荷載累睡計酷0.8怒1.12艙由于屋面蝴坡度不大狡，對荷載童的影響較戴小，未予暑考慮。風漠荷載為吸友力，重屋杯蓋可不考暢慮。喊2類、荷載組鼓合儲計算屋架易桿內力時流，應考慮護如下三種餓荷載組合拿：著①鑼正常使用豎階段：爐“句全跨恒荷廉載隸+流全跨屋面拴均布活荷權載綠”答和普“智全跨恒荷矛載壁+宜半跨屋面定均布活荷敬載際”愚，恒荷載例和活荷載誰引起的節索點荷載設黃計值凈及附分別為：斜＝學3.78粗×1.5靠×潤6限＝博34.0統2kN藥＝表1.12弄×1.5遠×膠6巨＝倚10.0柳8kN粥②流施工階段病：俱“遲全跨屋架材及支撐自副重欲+團半跨屋面刑板位+哨半跨屋面伸活荷情載評”悔，這時只倉有屋架及趁支撐自重也是分布于辮全跨的恒筑荷載，而賀屋面板自圓重及施工奸荷載（取葡屋面活荷侮載與雪載養數值較大菊的）即可干能出現在毛左半跨，賣也可能出扮現在右半撒跨，取決滿于屋面板云的安裝順弟序。當從改屋架兩端沸對稱安裝規屋面板時芽，則不必支考慮此種勒荷載組合顧。施工階富段恒荷載備和活荷載腔引起的節勉點荷載設筒計值永和型分別為：銹＝紡0.42詢×1.5脈×誠6問＝蠅3.78抬kN既＝違（牛1.68跪+0.6手3求）設×1.5從×久6憂＝誠20.7玻9kN臂3部、內力計帖算南桌思首先計算夜出荷載作偵用下各桿排力系數。輸根據算得優的節點荷陰載（究、顫）和桿力飯系數，計腿算各桿件志內力并組暴合得出各礦桿件的最疼不利內力飲組合。抖桿力系數步計算模型柱四、桿件路截面選擇愁古1盈、上弦部員分：丘最大內力耐桿件后：葡FG=嫌-53膏7.14掠K私N驚、天GH=家-53緞7.14必KN疑蒜待屋架上弦足截面統一炮不變，取鐵上弦最大掠設計桿力石計算麻。釣l拉0x諷＝筆1508除mm腐(芹屋架平面依內鮮)磁，趨l輩0y墓＝杜l丑1喪＝小3000夾mm臺(橡屋架平面昆外悔)鳴（考慮大景型屋面板猜能起到一雖定的支撐園作用，故樓一般取兩陽塊屋面板幅的寬度，軌但不大戴于凱3.0脫m禾，未考慮庸屋面板之壓間灌縫處懼理的寬度蓮）。根據彼計算，腹周（斜）桿仙最大設計奧內力佛N而aB浪＝泥-33閃7.37物k拾N范，查表（淡課程設計誼指導毒書威胡表以5垃）圖,厭得中間節紐點板厚債度殃t慚＝關10m濱m按，支座節岔點板茅厚降t椒＝述12m籌m惑。選擇跨周中斜腹桿牌截面時均召按壓桿考建慮并控制老長細比不用大秤于柔150咽,朗即除：抵[舅λ稀]嚼＝居15價0蔑。脅戰俘按穩定條賴件計算所狹需毛截面煩面積：查閘（《鋼結鑒構》第二民版談裂武漢理工站大學出版喜社）已表練5.概3貌知由雙角側鋼組成姥的他T趴形和十字爛形截面均練屬蛾b臭類。角鋼窮厚度岡16m罷m召，取僚＝紙215座N/mm御2睡，假孝設赤λ捆＝雷8搞0預，由附輝表渠4-政2伴查得型＝康0.71件0譽，需要的板截面面積管：陜需要的回燙轉半徑為憤上弦采用蘇兩不等邊炸角鋼以短粱邊相連組吊成爽的烏T舞形截面。童根據需要控的袖、奧、此查附箱表欣7-隨5森，選腫用級2時∟傅140×涼90×1隙0齊（短邊相閃連）：歡＝棕44.6略cm慢2嘩，執＝襲2.56坐c嘉m湖，絨＝奶6.77碗c雷m湊（節點板筑厚才10m神m碎）。悲驗鍬算區叛盛，啊=0.8如26姻故汗堆起驗算對稱江軸謹y馬的穩定承郵載力：咱換算長細首比浩查附春表少4-揮2喜，督＝決0.79果4叼；故，燙所以滿足尸要求。燭填板間距如為計，嘆，借2賠、下弦部借分：床最大內力樣桿件湖：謀cd=蒙-52待7.88疾KN監味臣屋架下弦柴截面統一而不變，取璃下弦最大憑設計桿力代計算。袍＝喬3000駕m顏m勿，名＝集2070扇0/朵2品＝望1035蠅0m祥m話，需要的皂凈截面面暴積為：盞選星用斧2兔∟慕140×冰90×1系0獵（短邊相超連）：秘＝并44.6筋cm破2顧，帝＝若2.56倍c元m豪，載＝主6.77炒cm伴驗算：在灣節點設計老時，將位融于下弦桿著連接支撐掩的螺栓孔踩設置在節餓點板范圍羞內且使螺者栓孔中心鳳距節點板薪邊緣距稱離憑≥藥100涉m鈔m爪，故計算因桿件強度說可不考慮兆截面的削釋弱，按毛皂截面驗算艇（靜[魯λ捷]荒＝蠟35爬0揪，查慌表響5.湯1憤）汗故革斧櫻所以滿足騙要求。燥填板間距璃為師，曬，待3賞、端斜桿迎部分：禽最大內力韻桿件壟：塔aB=脆-33讓7.37嫌KN精＝叫2575于m復m懷，痕＝甚2575棕m獅m捆，需要的磚凈截面面奶積為用選枕用福2碧∟料140×納90×折8鬧（長邊相育連）：滴＝短36c喝m盤2層，帥＝飾4.50慕c擇m類，旋＝集3.63估cm桶徒，面[紐λ六]濟＝尋15箭0處（查惑表綁5.始2戚）拐驗算轉：滅黑換算長細剃比腦查附前表策4-鞋2嚷，跑＝揭0.69忠2網；故綿所以滿足壤要求。野設放2勤塊填板，菊間距為叫，舟，伐4衡、斜腹桿蛋部分：嬌桿件內力袍：淹dH=擔-46敞.82駱KN蜘＝炮3399悠m步m尼，景＝馳3399魚m添m伙，需要的昂凈截面面悠積為霧選邪用茶2器∟乖80×盈5賊：像＝嶺15.8藥2cm蘇2趙，在＝支2.48片c忠m時，委＝賣3.63翅cm乖梅，咽[擾λ脾]螞＝祝15抗0博（查鄙表揚5.墓2賭）絲驗算題：棋餡換算長細江比陣，查附犯表元4-著2日，偵＝皆0.58路4劍；故槐所以滿足蛛要求。輩設盾2絹塊填板，錯間距為碌，妹，談5脆、豎桿部詠分：緞桿件內力民：糠Gd=透-42錫.78胖KN寫蜜營桿件截面鏈統一不變餃，糧＝挨0.8盒＝崖0.8×趣2898善=2熊318析m險m板，聲＝衰＝根2898饞m棗m績，企選社用智2釣∟秧80×白5塞：煙＝屢15.8陪2cm廊2語，責＝仙2.48疾c向m逼，站＝染3.63淘cm錦東，弄[響λ塵]衣＝凱15缸0殊（查臂表購5.威2鹽）罩驗算守：獸訪換算長細使比薄，查附康表化4-斃2要，闊＝輸0.66臭5咸；故仍所以滿足雕要求。輩設瑞2訂塊填板，唐間距為臉，針，氏其余各桿舞的具體參循數選擇見器下表。連鳳接垂直支條撐的豎腹肯桿，使連翠接不偏心絲，宜采用慎兩個等邊鞏角鋼組成軍的十字形決截面，浮其斜平面賀計算長度邁為障＝撇，其它腹陵桿欺除蠶A猶a格和凳B蟲a菌外，脖＝廳。拔共堅有兆3疼種規格的忠角鋼。仰五、節點槽設計洲厲肥在確定節錄點板的形基狀和尺寸躺時，需要崇腹桿與節廈點板間連襯接焊縫的鏈長度。先聾算出各腹嶼桿桿端需犯要的焊縫巷尺寸。其博計算公式朱為：嫂角鋼肢背毫所需焊縫則長度亭：創角鋼肢尖疲所需焊縫蕩長度通：臣如斜腹襲桿鐘a蘭B桃，設計桿丘力澇N閃＝沃337.宵37k俊N厭，設肢背及與肢尖的畫焊腳尺寸賤各為遮，列。視因密a五B粗桿系潑為皇2變∟宇140×逗90×談8律不等邊角列鋼，并長麥肢相連，扭取寬，執。則：緊其它腹桿畏所需焊縫缸長度的計器算結果見應下表。舅因其他腹區桿受力較俗小，焊縫僑長度可以化按照構造間取值：這，嶄1環、下弦節廢點怎“噴b宵”涉按計恢算嫩B皂b勻、咸b棄D喝桿所需焊辟縫長度，另按比例繪下制節點詳獲圖，從而摸確定節點中板的形狀需和尺寸（絞附圖）。傳焊腳尺寸燥，焊縫承伐受節點相靈鄰弦桿的毅內力差清。君肢背焊縫觀長度：逢肢尖焊縫席長度：摘即可滿足直要求。填戴板寬度需扛滿足道，還需滿減足斜腹桿混的焊縫長忽度要求，肚故取填板蘿寬度件為努510航m攪m星。線驗算肢背呀焊縫的強繡度：佳滿足要求要。象肢尖部分啟的焊縫應雁力更小，掩也可滿足昂要求。豎閣桿三b替C代下端應伸旬至距下弦侍肢百尖挎20m林m爬處，并沿叫肢尖和肢考背與節點怕板滿焊。價下夢弦麻遙b菊節點友2裹、上弦節撲點事“巷B去”劃體華按上表所鐮列腹推桿紡B棗a羽、版b警B貌所需焊縫衛長度，節稻點板縮進償上弦角鋼病背，縮起進族7m度m乳，按比例擴繪制節點浙詳圖，從航而確定節柴點板的形道狀和尺寸糊（附圖）浮。焊腳尺孝寸漠，焊縫承勇受節點集您中荷載垂薄直于屋面足的分量職及相鄰弦賢桿的內力搶差佛，實際上慌因援不大，可河按構造滿蓄焊。假設乏驗算焊縫饑的強度：擇查表得出顛滿足要求敢。主上弦節食點畏“渴B范”像3胃、下弦中群央拼接節冷點城“渠e俱”侮（拿1希）拼接角日鋼計算蝴最渡因節點兩珍側下弦桿顆內力相等膏，使用一員側弦桿內納力模代入計算蕩即可。拼助接角鋼采賭用與下弦勵相同的截款面騎2板∟元140×擁90×1貼0杰，設與下調弦的焊縫器的焊腳尺燕寸辟，豎直肢盈應切去味，節點一妻側與下弦膨的每條焊揀縫所需計展算長度為飽：唐拼接角鋼貍需要的長意度為：般為保證拼葛接節點處猜的剛度，駕故取旗。橫（場2濟）下弦與載節點板的狀連接焊縫邀計算憐猜川下弦與節謎點板的連漏接焊縫按禿代入計算禽。取焊腳尤尺寸含，節點一芒側下弦肢邁背和肢尖錘每條焊縫蹤所需長度瞞、泄分別為：扛肢背焊縫駝長度：摟肢尖焊縫子長度壯：本鉗下弦節顧點朋“強e啦”歌4陶、屋脊節類點伯“邁H避”膨（褲1典）拼接角雄鋼計算超按上弦桿機內力光計算拼接洞角鋼與上泛弦的焊縫趕。拼接角必鋼采用與襲上弦相同莊的截記面忠2侮∟乓140×竊90×1技0月，設與上您弦的焊縫陷的焊腳尺壤寸念，豎直肢短應切去礙，節點每勒側與上弦課的每條焊梅縫所需計姨算長度為僻：開拼接角鋼框需要的長訴度為：僑為保證拼珠接節點處臨的剛春度簡,遞故取膝。威（煤2嫌）上弦與招節點板間勝焊縫計算破龍欺上弦與節仰點間在節古點兩側略共嘴8喘條焊縫，獄共同承受犯節點荷驕載養P仰與兩側上希弦內力的變合力。由雹于屋架采劣用決1描：柔1名0乖的放坡，第坡度過小魄可以近似竭地認為鼠，該合力需的數值為忽：喉設焊腳尺肚寸植，每條焊瑞縫所需要圾長度為：戒屋脊節拳點制“齊H益”判5厚、支座節泊點鼻“烏a好”東（班1添）底板計臨算：丹底板承受惹屋架的支部座反力網,援柱采堡用擾C2房0害砼，砼的肺軸心抗壓智強度設計搭值繳，所需底拒板凈面積君為：現錨栓直徑哀，錨栓孔濫布置抄為殼50m事m撇，栓孔面煌積晚為：飼所需底板桐面積兇為呼童按構造要舌求采用底騎板面積為蹈，錨栓墊定板采咸用子-100碰×100嘉×2災0魔，孔運徑誕26m鴨m屈獨。泊底板承受倉的實際應幫力：券，查壘表肢5.敢8易，回則蓄