1.设计资料
某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为
,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5～2.1米。结构的重要度系数为，屋面的恒荷载的标准值为。屋面的活荷载为，雪荷载为，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。
2.屋架形式及几何尺寸
屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为,檩距为1.866m。
图1 屋架形式和几何尺寸
3.支撑的布置
上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图2。
图2 支撑的布置图
4.檩条布置
檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5.荷载标准值
上弦节点恒荷载标准值
上弦节点雪荷载标准值
由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3
图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4
图4 上弦节点雪荷载6.内力组合
内力组合见表—1
杆件名称杆件编
号
恒荷载及雪荷载半跨雪荷载内力组合最不利
荷载
（kN）内力
系数
恒载
内力
（kN）
雪载
内力
（kN）
内力
系数
半跨雪
载内力
（kN）
1.2恒+
1.4雪
（kN）
1.2恒+
1.4半跨雪
（kN）
1 2 3 4 5 2+3 2+5
上弦杆1-2 -14.23-75.56-52.94-10.28-38.24-164.78-144.21-164.78 2-3 -12.65-67.17-47.06-8.7-32.36-146.49-125.92-146.49 3-4 -11.07-58.78-41.18-7.11-26.45-128.19-107.57-128.19 4-5 -9.49-50.39-35.30-5.53-20.57-109.89-89.27-109.89 5-6 -7.91-42.00-29.43-3.95-14.69-91.60-70.97-91.60
下弦杆1-7 13.571.6950.229.7536.27156.33136.8156.33 7-8 13.571.6950.229.7536.27156.33136.8156.33 8-9 1263.7244.648.2530.69138.96119.43138.96 9-10 10.555.7639.06 6.7525.11121.59102.06121.59 10-11 947.7933.48 5.2519.53104.2284.69104.22
竖直腹杆2-7 00000000 3-8 0.5 2.66 1.860.5 1.86 5.79 5.79 5.79 4-9 1 5.31 3.721 3.7211.5811.5811.58 5-10 1.57.97 5.58 1.5 5.5817.3717.3717.37 6-11 421.2414.8827.4446.3235.9046.32
斜腹杆2-8 -1.58-8.39-5.88-1.58-5.88-18.30-18.30-18.30 3-9 -1.8-9.56-6.70-1.8-6.70-20.84-20.84-20.84 4-10 -2.12-11.26-7.89-2.12-7.89-24.55-24.55-24.55 5-11 -2.5-13.28-9.3-2.5-9.3-28.95-28.95-28.95
7.截面的选择
屋架杆件的选择验算表表-2
8.节点设计
8.1杆件焊缝尺寸的计算
杆件名称杆件编
号截面规格
（mm）
杆件内力
（kN）
肢背焊缝尺寸肢背焊角长度肢尖焊角尺寸肢尖焊缝长度
上弦杆1-2 2L90X8-164.78 6 100 6 60 下弦杆1-7 2L80X7156.33 6 100 6 60 竖腹杆2-7 L56X40 5 40 4 40 3-8 L56X4 5.79 5 40 4 40
4-9 2L56X411.58 5 40 4 40
5-10 2L56X417.37 5 40 4 40
6-11 2L56X446.32 5 40 4 40 斜腹杆2-8 L56X4-18.30 5 40 4 40 3-9 2L56X4-20.84 5 40 4 40
4-10 2L56X4-24.55 5 40 4 40
5-11 2L56X4-28.95 5 40 4 40 注：表中焊缝的计算长度。不小于和40mm其中较小值。
8.2 形心距离的确定
屋架各杆件的角钢背面的距离如图表-4，表中为杆件重心线至角钢背面的距离。
屋架各杆件的角钢背面的距离表-4
杆件名称杆件截面重心距离轴线距离备注
上弦杆2L90X825.2 25 下弦杆2L80X722.3 25
腹杆2-7 L56X415.3 15 3-8 L56X415.3 15
4-9 2L56X415.3 15
5-10 2L56X415.3 15
6-11 2L56X415.3 15
2-8 L56X415.3 15
3-9 2L56X415..3 15
4-10 2L56X415.3 15
5-11 2L56X415.3 15 8.3节点的设计
8.3.1支座节点
图5 支座节点”1”
(1)上弦杆的节点连接计算
A.支座底板的计算
支座反力
设a,b取12cm,则
底板的承压面积
底板下的应力
底板的最大弯矩, 由于,则
支座厚度
B.加劲肋计算
加劲肋厚度取与节点相同。加劲肋与节点板的连接焊缝的计算：
假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一,即
焊缝受剪力,弯矩, 设焊缝, 焊缝计算
长度：
由焊缝的应力公式得
=
=25.41<
C.支座底板的连接焊缝
假定焊缝传递全部支座反力设焊缝,支座底板的连接焊缝的长度为：
=
=804
由公式得,
,满足要求。
D.上弦杆与节点板的连接焊缝
上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用槽焊缝连接,假定槽焊缝只承受屋面的集中荷载.节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差。节点1的槽焊缝,其中
为节点板的厚度
由公式,可见塞焊缝一般不控制,仅需验算肢尖焊缝。
角钢肢尖角焊缝的焊角尺寸,计算长度
上弦杆的内力差N=-164.78KN,偏心距,则由公式得,
他
可见,肢尖焊缝满足要求。
(2)上弦弦间节点板的计算
为便于上弦节点搁置屋面板,节点板的上边缘缩进肢背10mm，采用塞焊缝，按2条角焊缝计算。计算时可略去屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载与上弦垂直。
对于上弦节点”5”
图6 上弦节点”5”
A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝
节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载。节点板与上弦角钢肢尖采用双面角焊缝连接,承担上弦的内力差。节点1的槽焊缝
,其中为节点板的厚度。
由公式
可见塞焊缝一般不控制。
B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝
角焊缝的焊角尺寸,计算长度
上弦杆的内力差N=-18.29KN,偏心距,则由公式得,
可见,肢尖焊缝满足要求。
对于其他2,3,4,5上弦节点,由于节点板的尺寸长均不小于"5"号节点,而其所受的节点集中力和弦杆轴向内力差都相等,故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。
(3)下弦节点”10”
图7 下弦节点”10”
A.下弦杆与节点板的连接焊缝
下弦与节点板连接的焊缝长度为300mm,, 内力差N=-17.37KN
受力较大的肢背处焊缝应力为
故按构造满焊即可。
由于下弦节点7,8,9的节点板尺寸长均不小于"10"号节点板,故其所受的弦杆轴向力内力差都相等, 故其余上弦节点只要在上弦杆的肢背和肢间处采用满焊即可。
(4)上弦节点”6”
图8 上弦节点”6”
A.上弦杆肢背与节点板的连接焊缝
上弦杆与节点板的连接焊缝: 节点板与上弦角钢肢背采用塞焊缝连接,假定塞焊缝只承受屋面的集中荷载。节点1的塞焊缝,其中为节点板的厚度。
由公式,
可见塞焊缝一般不控制。
B.上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝
肢尖角焊缝的焊角尺寸, 计算长度
上弦杆与节点板的连接焊缝计算按肢间焊缝承受上弦杆内力的15%计算。内力差
KN,偏心距, 则由公式得：
可见,肢尖焊缝满足要求。
C.上弦拼接杆的计算
上弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为
取60mm.则角钢长度为。考虑到拼接节点的刚度,拼接角钢的长
度取为600mm。
为了使拼接角钢的和弦杆之间能紧贴便于施焊,需将拼接角钢的棱角铲去, 把竖向肢切去
，t为拼接角钢的厚度.拼接角钢的截面削弱,由节点板来补偿。
(5)下弦节点”11”
图9下弦节点”11”
A.下弦杆拼接焊缝计算
拼接角钢与下弦杆用相同的规格,选用,下弦杆与拼接角钢之间的角焊缝的焊角尺寸采用。根据公式得下弦杆件与拼接角钢之间在接头一侧的焊缝长度为,
取145mm,拼接角钢的长度为2mm。
为使拼接角钢与弦杆之间密合,并便于是施焊,需将拼接角钢的尖角切除,且截取垂直肢的一部分宽度.拼接角钢的这部削弱,可靠节点板来补偿。
B.下弦杆与节点板的连接焊缝
按杆件内力的15%计算,设肢背处的焊角尺寸为=5mm,则需要的焊缝长度为：
设肢尖处的焊角尺寸为=5mm,则需要的焊缝长度为：
(6)节点板在斜腹杆作用下的稳定计算
对于有竖腹杆相连的节点板,选取2-8杆作用下的8号节点板的进行计算。
图10节点稳定计算中c值
可不进行稳定计算。
其中,c为受压腹杆2-8连接肢端面中点沿腹杆轴线方向至弦杆的净距离。
由于8号节点板中斜腹杆的c 值是最大的,而t值都相等,故其他节点板的稳定性不需计算。
(7)节点板的强度计算
选取5-11杆的作用下5号节点板进行计算。
图11 节点有效宽度
“5”节点5-11杆的内力P=-28.95kN,板件的有效宽度=114mm,板件的厚度t=8mm,
故节点板的强度满足要求。因为其他节点板的均小于此值,故其他节点板的强度满足要求。
(8)填板的计算
杆件名称杆件编号
杆件长度
（mm ）
i
(回转半径)
（cm）
填板最大间距节点间
填板个
数
填板间距
（mm ）
拉杆压杆
80 i
（cm）
40 i
(cm)
上弦杆1-2 1866 2.76 110.4 2 600 2-3 1866 2.76 110.4 2 600 3-4 1866 2.76 110.4 2 600 4-5 1866 2.76 110.4 2 600 5-6 1866 2.76 110.4 2 600
下弦杆
1-7 1770 2.46 196.8 2 600 7-8 1770 2.46 196.8 2 600 8-9 1770 2.46 196.8 2 600 9-10 1770 2..46 196.8 2 600 10-11 1770 2.46 196.8 2 600
竖腹杆2-7
3-8
4-9 1770 1.73 138.4 2 600 5-10 2360 1.73 138.4 2 800 6-11 2950 2.18 177.4 3 700
斜腹杆2-8
3-9 2127 1.73 69.2 2 700 4-10 2503 1.73 69.2 3 600 5-11 2950 1.73 69.2 4 600