钢结构屋架设计计算书
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
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
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
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 , 由于取,则
支座厚度取
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：
取满焊即可。
设肢尖处的焊角尺寸为=5mm,则需要的焊缝长度为：
取满焊即可。
(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。
