厂房总长90 m,跨度根据不同学号为24m。
1、 结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为 C30，屋面 坡度为i=1：10 ; L为屋架跨度。地区计算温度高于一20 C,无侵蚀性介质,地 震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18 m;厂房内桥式吊车为2台150/30 t （中级工作制），锻锤为2台5 t。
2、 屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆 件的内力）如附表图所示。屋架采用的钢材、焊条为：学号为单号用 Q235钢, 焊条为E43型。
3、 屋盖结构及荷载 采用无檩体系。
用1.5 X6.0预应力混凝土屋板。
荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.11L , L为屋架跨度，以m为 单位,q为屋架及支撑自重,以KN/m2为单位；
② 屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7 KN/m2 ,雪荷载的基本雪压标准值为 =0.35 KN/m2 ,施工活荷载标准值与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值; 积灰荷载根据不同学号按附表取：0.7 KN/m2 ; ③ 屋面个构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 水泥砂浆找平层 保温层
0.4KN/m2 0.4KN/m2 0.5KN/m2
专业.专注
一毡二油隔气层 0.05KN/m2
专业.专注
水泥砂浆找平层 预应力混凝土屋面板
0.3KN/m2
1.45KN/m2
二、屋架形式和几何尺寸
屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10 ; 屋架计算跨度L0 = 24000 — 300 = 23700mm ;端部高度取H=1990mm ,跨中高 度取3190mm ,下端起拱50mm 。 屋架几何尺寸如图1所示:
15O9
id5O8 id508 508 1^508 id508 150 1X00
起05
拱1500 X 8=1 2000
h . 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值
专业.专注
支撑布 置：
i . 24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋
架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设
置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 15*600(匕 9COOO
^nnn snnn .. mnn 共mn En m . 初门冇 Rnnri Ml G 訂 GG1 CC1 cn PCI
5 U LG2 D32 1F-I
y X 1£ 姐 2 1£2 GO. 2 g Q I 巧 USE U g u 总 X 0C1 GG1 G 11 (KI X >>>X x l: 51 ■> □ 3 >>X Cd 桁架上弦示意图
专业.专注
15*6000= 50000
OCl CG1 :CL CC1 XX XCC2\\ US3 < 垂直支撑1 KXP< 1T xXX
era X X 0C31 垂直支撑2-2 : > < XX 四、屋架节点荷载
专业.专注
屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：
荷载计算表
表1
荷载名称 预应力混凝十大型屋面板 三毡四油（上铺绿豆沙）防水 0.4 层 水泥砂浆找平层 保温层 一毡二油隔气层 找平层 屋架和支撑自重 永久荷载总和 屋面活荷载 积灰荷载 可变荷载总和 计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况
半垮节点可变荷载
0.4 0.5 0.05 0.3 标准值（kN/m 1 2） 1.45 设计值（kN/m2） 1.45 汉 1.35=1.958 0.4沢 1.35=0.54 0.4x 1.35=0.54 0.5 x 1.35=0.675 0.05 汉 1.35=0.068 0.3 x 1.35=0.405 q=0.12+0.011L=0.384 3.484 0.7 0.9 1.6 0.384 x 1.35=0.518 4.704 0.^ 1.4=0.98 0.^ 1.4=1.26 2.24 F2= 2.24 X 1.5 X 6M6kN
1 满载（全跨永久荷载加全跨可变荷载）
F=（ 4.704+2.24） X 1.5 X62.496kN 2 全跨永久荷载
Fi=4.704 X 1.5 X 42336kN
专业.专注
3）全跨屋架和支撑自重、半跨屋面板荷载、半跨活荷载
全跨节点屋架自重： F3=0.518 X 1.5 X 4L662KN 半跨屋面板自重及半跨活荷载 F4=( 1.958+1.12 ) X 1.5 X27.刊2KN
五、屋架杆件内力计算
表2
屋架杆件内力组合表
内力系数（F=1 ） 第一种 第二种组合 第二种组合 杆件计 算内力 杆件名称 组合 全跨 ① 左半跨 ② 0.000 -6.25 -9.04 -9.17 -7.38 3 48 8 0 9 34 8.44 右半 ③ 0.000 -2.47 -4.49 -6.09 -7.38 1 25 FX① 0.00 -544.9 -845.5 -953.6 -919.3 RX①+ FX② 2F1 X① F3X①+ F3X①+ + F X 1 2 2FX② 4FX③ 4(kN 0.000 -544.9 -845.5 -953.6 -919.3 295 61 ■2 O ■4 O AB 上 弦 BC;CD 0.000 -8.72 0.00 -495.1 -755.0 -830.9 -771.5 270 41 649 41 K J0.00 -418.9 -663.3 -768.8 -771.5 225 45 559 30 0.00 -213.7 -313.5 -325.1 -273.0 118 45 275 37 327 03 304.53 0.00 -109.08 -187.46 -239.85 -273.02 56 68 DE;EF -13.53 杆 FG;GH -15.26 HI 下 -14.71 4 73 1153 14 65 15.17 ac ce eg eg ——g— 弦 295 61 厶 j/u . 3 53 \\J 1 5 31 915 57 6.73 808 52 727 27 OUO. J r厶I .948.06 厶f 812.39 151 54 720 58 101.0 1 915 57 215 40 257.16 948.06 专业.专注
aB 斜 腹 杆 Bc cD De eF -8.87 6.88 -5 44 3 70 -2 46 1 11 0 02 -1 08 -0.5 -1.0 -1 0 -6.53 4.76 -3 14 1 90 0 71 -0 45 1 55 -2 47 -0^ -1^ -1 0 -2.34 -2.12 -2 02 1.80 -1 75 -554.3 429.97 -339 9 231.24 -153 7 -507.1 387.23 -293 6 194.95 -89 83 -422.6 248.53 -271 0 192.93 -139 4 -222.2 163.94 -112 3 69.88 8 20 -7 29 43 03 -73 46 -106.17 -26.65 -81 32 67.11 -59 95 -554.3 429.97 -339 9 231.24 -153 7 Fg gH Hi Aa 1.56 -1 53 1 39 0, 0, 0 0 0.97 69 37 1 25 -67 50 -31.25 -62.50 -62 50 -62.50 0.00 37 92 32 09 -95 52 -31.25 -62.50 -62 50 -62.50 19.56 78 44 -30 00 -17 70 -21.17 -42.34 -42 34 -42.34 19.56 48.39 -42 29 33 47 78 44 -42 29 -95 52 -31.25 -62.50 -62 50 -62.50 26.87 -16.18 -2.33 -32.36 -4.66 -32 36 -4 66 -32.36 -4.66 26.87 26.87 竖 杆 Cc Ee Gg— ―Ii -1.0— ―0 ------ 0.97
六、杆件界面设计
(1) 上弦杆
整个上弦不改变截面，按最大内力计算：
Nmax=-953.69KN , l°x=150.8cm , l°y=300.0cm(取两块大型屋面板的宽度之
和为横向支撑间距,即l0y ；取每个上弦杆的长度为l0x)。2l0x-l0y,故截面应选 择不等边角钢截面。
假定2=60 ,则
=0.807 , Areq=N/ \"=554300/ (0.807 X215) =3194.72mm 2
i yreq =l ox/ 2=1508/60=25.13mm i yreq = l oy / ' = 3000/60 = 50mm 由附表7.6选2L125 X80 X10,短肢相并，肢背间距a=10 A=2 xi9.7X100=3940mm 2、ix=22.6mm、iy=61.1mm
截面验算：= lox/ i x = 1508/22.6=79.87v [「二 150（满足）
专业.专注
、y = loy/i y=3000/61.1=49.10<
[ ■ ]= 150（满足）
b/t=125/10=12.5 v 0.58 X3000/125=13.92
所以近似取■ yz= y =49.10 v x=79.87 , max = x =79.87 查表 4.2 得「= 0.688
由 N/ : A=554300/（0.688 X3940） = 204.48N/ mm2 <215（满足） 故上弦杆采用2 L125 X80 X10短肢相并,如下图：
（2）下弦杆
整个下弦杆采用等截面,按最大内力N=948.06KN计算 l ox = 300cm loy=1800/2=1200cm
由附表7.6选2 L125 X80 X12短肢相并a=10 A= 2 X3.4 = 46.8 cm 2 , i x = 2.24cm
, i y = 6.16cm
一 N / An =948060/4680= 202.58N/ mm2 < 215（满足） ■x = lox/ i x = 300/2.24=133.93< [「二 350(满足) ■y = loy/ i y=1200/6.16=194.81<
[ ■ ]= 350(满足)
故下弦杆采用2 L125 X80 X12短肢相并,如下图：
专业.专注
10
(3) 斜腹杆gH
按压杆计算:N=-42.29KN , l°x=0.8 X339.6=271.68cm , l0y=339.6cm ,
a=10
截面几何特性： 几何面积:A=14.58cm 2
回转半径：ix=1.93cm , iy=2.98cm
长细比：’x
= 仏i 二 271.68 二 140. 76150
x 1. 93
y
l oy
339 . 6 oy
i
2. 98
113 9 150
y
b/t=63/6=10.5 v 0.58 X339.6/6.3=31.3
故，s =(1 0.475 634 / 33962 62) = 116.0 x 二 140.76
因’x> y ,只需求x,查表得x =0.342
专业.专注
选用截面2L63 X610
则二=N/ xA= 42290/0.342 X1458= 84.81N/ mm2< 215（满足） 按拉杆计算： N=43.03KN
；：=N / A=43030/1458=29.52 (满足)
所以采用等肢角钢2L63 X6,如下图所示
1C
(4) 腹杆aB
N=-554.3KN , l°x=0.8l=0.8 X2535=2028mm , 选用截面2L90 X12 a=10 截面几何特性： 几何面积：A=40.62cm 2 回转半径:ix=2.71cm , iy=4.17cm 长细比：「汁筈=74.8150
by=2535mm
l
oy 253. 5 iy
4. 17 50
二 60. 8 1
专业.专注
b/t=90/12=7.5 v 0.58 X253.5/9=16.3 故，s 二(1 0.475 904 / 25352 因'x> 'y ,只需求:x,查表得x =0.722
则二=N/ xA=554300/0.722 X4062= 189N/ mm2 < 215(满足)
所以选择截面为2L90 X12的等肢角钢，肢背间距为a=10mm ,如下图：
122) = 62.8 x 二 74. 8
10
(5) 腹杆Be
N=429.97KN , bx=0.8 X260.8=208.6em , l0y=260.8cm 选用截面2L90 X8
a=10
截面集合特性: 几何面积：A=21.28em 2 回转半径：ix=2.79cm , iy=4.05em 长细比：、七=霁=76.
77150
1
oy
208. 6 4. 05
iy
=51. 51 1 50
专业.专注
承载力验算：
；:.=N/ A=429970/2128=202.05N/mm
2
< 215（满足）
所以选择截面为2L90 X8的等肢角钢，肢背间距为a=10mm ,如下图：
10
2L90X12 其余截面选择见下表：
屋架杆件截面选用表
内力设 杆 杆件 名称 计值 件 （kN 号 ） l°x(m m) l0y(m m) 所用截面 （cm2） 截面 积 (N/ cm2 ) 上弦 杆
计算长度 计算 应力 容许长 填板数 细比［舟 FG -953.6 1508 、 2 3000 L125 X80 X10 39.4 204. 150 48 每节间 1 9 专业.专注
GH 下弦 gi 杆 1200 948.06 1500 2 46.8 L125 X80 XU 202. 350 58 189. 每节间 1 0 -554.3 aB 4 2535 2535 2L90 X12 40.62 00 150 2 202. Be 429.97 2086 2608 2L90 X8 27.88 05 350 2 -339.9 127. 2287 2859 cD 8 2L90 X12 40.62 2 150 2 82.9 De 231.24 2287 2859 2L90 X8 27.88 4 350 2 -153.7 62.5 2503 3129 eF 2L90 X12 40.62 150 2 腹杆 4 6 28.1 Fg 78.44 2495 3119 2L90 X8 27.88 3 350 2 84.8 gH -42.29 2717 3396 2L63 X6 14.58 1 150 3 189. Hi -95.52 2696 3370 2L63 X6 14.58 9 150 3 39.9 Aa -31.25 1990 1990 2L63 X6 14.58 9 150 2 2 Ce
-62.50 1832 2290 2L63 X6 14.58 75.4 150 专业.专注
7 84.3 Ee -62.50 2072 2590 2L63 X6 14.58 8 98.0 150 3 Gg -62.50 2312 2890 2L63 X6 14.58 9 18.4 150 3 Ii 26.87 2891 2891 2L63 X6 14.58 3 200 3 七、节点设计
选用E43焊条，则焊缝的抗压、抗拉和抗剪强度设计值为： ffW=160N/mm，设计时考虑无引弧的影响。
腹杆最大内力554.3KN，查表7.4选用中间节点板厚度12mm，支座节点 板厚度14mm。
① 、上弦B”节点（见附图）
计算腹杆的杆端焊缝。
NBa=-554.34KN ； NBC=429.97KN ；
设Ba”杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为 hf=10mm和hf=8mm
肢背：I w = 2 汉 554340/ 3 汉 2 汇 0. 7 汉 10 汉 160 + 2 汇 10 = 184 98 取 190mm 肢尖：lw= 1 554340/ 3 2 0.7 8 160 2 8 = 119.11 取 120mm
设“B杆的肢背和肢尖焊缝尺寸分别为 hf=8mm和hf=6mm
肢背：lw = 2 肢尖：Iw = 1
429970/ 3 429970/ 3
2 0. 7 8 160 2 8 二 179.68 取 190mm 2 0. 7 6 160 2 6 = 118.64 取 120mm
验算上弦杆与节点板的连接
专业.专注
假定上弦杆的形心线至肢背的距离为 30mm , 上弦节点板的上边缘缩进上弦肢背10mm，肢背采用塞焊缝。
hf! =t / 2 = 12 / 2二6mm由斜杆焊缝确定的节点板尺寸
是：
410mm，则焊缝的计算长度为Iwi = I w2二410 一 12二398mm 则肢背焊缝强度为： 、.f =F/2
0. 7hf」w = 62496 / 2 0. 7
，得节点板长度
6 398 = 18. 69N / mn^i 1.22 160 = 195. 2N / mr?
肢尖焊缝承担上弦杆内力差 N = 544. 97KN, e二125 - 30二95mm 偏心力矩 M= Ne =544970 X95=36.41 X106N/mm 选择 hf2 =10mm ,贝U
544970 2
0.7
10 448
2
f 86. 89N / mm
. 6 x 36. 41 x 106 2
0.7
、f
— / 2
2 = 136. 59N / mm
10 4482
则肢尖焊缝强度为： (
f \\2
2
f
(1.22)2 8
136.59
&89
2
=141.72N / mm 160N / mm
都满足要求
② 下弦节点c”
NCD=-339.9KN ; NBC=429.97KN ; Ncc=-62.50KN 计算腹板与节点板的连接焊缝
B-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取 hf1=10mm , hf2=8mm ,则所需焊缝长 度（考虑起灭弧缺陷）：
肢背：lw= 2 429970/ 3 2 0.7 10 160 2 10 = 147.97 取 160mm
专业.专注
肢尖：lw = 1 429970/ 3 2 0.7 8 160 2 8 = 95.98
腹杆cD杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取：hfi=10mm , hf2=8mm 肢背：lw= 2 339900 3 2 0.7 10 160 2 10 = 121 16 肢背：lw= 1 339900/ 3 2 0.7 8 160 2 8 = 79.22
Cc杆因内力很小，焊缝尺寸可按构造确定为5mm。
验算下弦杆与节点板的连接
取 100mm
取 130mm 取 90mm
内力差△N=720.58-295.61=424.97KN 。由斜腹杆焊缝决定的节点板
尺寸，得实际节点板长度为430mm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为6mm ,则计 算长度lw=430-12=418cm。肢背焊缝应力为：
2 x 424970 3
2
0. 7 418
6
=80. 68N / mm 160N / mni
③ 屋脊节点
弦杆杆端受力不大按照构造要求设置焊缝 ，取hf=5mm。弦杆与节点板连 接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸。上弦杆采用2L125 X80 X12拼接角 钢采用与上线相同 的角钢，热弯成型，拼接角钢除倒棱 外，竖肢需切去 ■ ■: - 10 10 5 = 25mm,取二-25mm,切肢后剩余高度为 h— =75mm ，角 焊缝用hf=8mm，按轴心受压等强度设计。
拼接角钢全截面承载力为 N」xAf 二 0. 708
4680
215 二 712.4KN
则上弦杆件与拼接角钢肢尖在街头一侧的焊缝长度为 匸,
N
0.7hfff
w
712400
w
l w
0.7 10 160
…，
636. 1mm
共有四条焊缝，认为平均受力，每条焊缝实际长度：
专业.专注
,
lw
636. 1
”4
20 = 179. 0 —
mm
采用拼接角钢半长为 179+5=184mm，总长1=2 184=368mm ,取实际
长度为 2 200=400mm。
④ 、支座节点a”
NAa=-31.25KN、NaB=-554.3KN、Nac=295.61 1、
腹杆焊缝设计
a B 肢背取 190mm，hf1 =10mm 肢尖取 120mm， hf2=8mm 。 Aa杆内力较小取构造要求，hf2=5mm，肢尖肢背取l=70mm。 ac杆设肢背焊缝厚度hf1 =8mm，hf2=6mm 肢背：lw= 2
295610/ 3 2 0.7
8 160 2 8 = 12598
取 140mm 肢尖：lw = 1 295610/ 3 2 0. 7 6 160 2 6 = 85.31
取 100mm
2、根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用一390 X280 X12。为便 于施焊。且在支座设加劲肋一140 X12，高度为290mm。
(1)板底计算
支座反力：R=8 X62.5=500KN
柱采用C30混凝土 fc = 14. 3N/mm ，所需板底净面积为 An =500000/14.3=349.65cm 2
锚栓直径采用d=25mm，锚栓孔直径为50mm，则所需底板面积： A=An+A 0=349.65+2 X3 X5+3.14 X52/4=419.28cm 2
按构造要求采用底板面积 aXb=28 X28=784cm 2>419.28cm 2，锚栓垫块
专业.专注
采用一100 X100 X20 ,孔径26cm。底板实际应力： An=784-2 X3 X5-3.14 X52/4=734.4cm 2 q=500000/73440=6.81N/mm
2
ai= (140-12/2 )x^2=189.5mm bi= a i/2=94.8mm
bi/ai=0.5 ,查表得：?=0.056 ,则：
M= ?qa2=0.056 X6.8I xi89.52=I3694.7Nmm
比去宀尢育弄
丄
：6M ：6 x I3694. 7
所需底板厚度：t=」 ---- =J ------------------- =20.02mm
” ft 205 用t=22mm ,底板尺寸为280 X280 X22。 (2)加劲肋与节点板连接焊缝计算：
一个加劲肋的受力为支座反力的I/4 ,则焊缝受力 V=R/4=500000/4=I25000N e=b/4=7cm
M=i25000 X70=8750000N/mm 验算焊缝应力 缝应力：
______ 125 x 103 2 0. 7 6 (290 - 12)
=53. 53N/ mn2
加劲肋尺寸取为290 Xi40 XI2。采用hf=6mm ,验算焊
6 x 8750000 2 0. 7 6 (290 - 12) 焊
)2
、1. 22 .(
2
=80. 87N / mrn
缝 强
q=
53. 53
80. 872 =90.00<160N/mm
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(3)、节点板、加劲肋与底板焊缝计算： 初选 hf =10mm, 则实际焊缝总长度 、lw =2a+2(b-t-2c)-12hf=2 焊缝设计应力为：
x(28+28-10-2 X1.5)-12 Xl=84cm,
mm2
、f =R/0.7hf 'Tw
125 103
mm2 <1.22 X160=195.2N/ =16.5N/ 0.7__10__1080
o
底板详图:
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、节点B”详图: 专业.专注附图节点大样：
1
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3、节点“”详图:
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I I
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5、节点 图:
a”详
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