钢结构屋面网架设计及施工方案

1、 目 录1 设计资料12 屋架形式及几何尺寸13 支撑的布置24 荷载计算35 内力计算46 杆件复核57 节点复核10采用pkpm软件进行设计，对杆件和部分节点进行手算复核。1 设计资料1.1 结构形式跨度为21 m，总长90 m，柱距6 m，采用梯形钢屋架。1.2 屋架尺寸及选材屋架端部高度设计为1.8 m，屋面坡度为1/10，采用q235钢，e43型焊条。1.3 荷载标准值恒载有：防水层、找平层、保温层等 1.7 kn/m2预应力混凝土屋面板（含灌缝） 1.5 kn/m2屋架及支撑自重 0.351 kn/m2活载有：屋面均布活载 0.5 kn/m2雪荷载 0.35 kn/m2积灰荷载 0

2、.5 kn/m2屋面为重屋面，不考虑风荷载；抗震设防烈度为6度，不考虑地震作用。2 屋架形式及几何尺寸(1) 计算跨度；(2) 屋架中部高度；(3) 屋架跨中起拱高度l/500=42 mm，实取50 mm；(4) 几何尺寸如下图1所示：图1 屋架几何尺寸示意图（单位：mm）3 支撑的布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，上、下弦各设两道横向水平支撑，具体见支撑布置图2。a 上弦支撑 b 下弦支撑c 1-1剖面垂直支撑图2 屋面支撑布置（单位：mm）sc上弦支撑；xc下弦支撑；cc垂直支撑；gg刚性系杆；lg柔性系杆4 荷载计算屋面活荷载与雪荷载不同时组合，屋面活荷载大于雪荷载，故只取屋面活荷载

3、进行计算。由于屋面坡度较小，可以将沿斜面分布的荷载均视为水平投影面上的荷载。计算时，竖向节点荷载取1.5 m6.0 m面积的荷载。详见表1、表2。表1 恒载计算恒载防水层、找平层、保温层等1.7 kn/m2预应力混凝土屋面板（含灌缝）1.5 kn/m2屋架及支撑自重 0.351 kn/m2小计3.551 kn/m2表2 活载计算活载屋面均布活载0.5 kn/m2积灰荷载0.5 kn/m2小计1 kn/m2节点荷载标准值：kn，kn5 内力计算按由可变荷载效应控制的组合计算：kn按由永久荷载效应控制的组合计算：kn因此计算按永久荷载效应控制的组合进行，采用pkpm软件将内力、参数输入，初步选定截

4、面进行计算，直到pkpm计算无不符合要求的杆件。活荷载输入时应该按互斥荷载分别输入“全跨荷载”与“半跨荷载”两组数据。内力图如图3所示。图3 杆件内力图（单位：kn）根据腹杆的最大设计内力kn，取中间节点板厚为10 mm，支座节点板厚为12 mm。6 杆件复核q235钢，厚度不大于16mm时，n/mm2，n/mm26.1 上弦杆yyxx10图4 上弦杆截面整个上弦杆采用同一种截面类型，为2l1409012不等边角钢短肢相并。（图4）kn由角钢间距a=10 mm查表得a=26402=5280 mm2，2.54 cm，6.81 cm，压杆的容许长细比计算长度：mm（节点间轴线长度）mm（按大型屋面

5、板与屋架保证三点焊接考虑，取为两块屋面板宽）(1) 刚度验算：（满足）（满足）因为，所以（满足）(2) 整体稳定性验算：截面对x轴为b类，对y轴为b类，由，查表得：因此n/mm2n/mm2（满足）6.2 下弦杆10xxyy图8 下弦杆截面整个下弦杆采用同一种截面类型，为2l1258010不等边角钢短肢相并。（图8）kn由角钢间距a=10 mm查表得a=19702=3940 mm2，2.26 cm，6.11 cm，拉杆的容许长细比计算长度：mm（节点间轴线长度），mm（跨中有通长细杆）(1) 刚度验算：（满足）（满足）(2) 强度验算：n/mm2n/mm2（满足）6.3 端斜杆agxxyy10图

6、9 端斜杆截面端斜杆采用2l1107010不等边角钢长肢相并（图9）kn由角钢间距a=10 mm查表得a=17202=3440 mm2，3.48 cm，2.96 cm，压杆的容许长细比计算长度：mm(1) 刚度验算：（满足）（满足）因为所以（满足）(2) 整体稳定型验算：截面对x轴为b类，对y轴为b类，由，查表得：因此n/mm2n/mm2（满足）6.4 竖杆xxyy10 图10 竖杆截面竖杆采用同一种截面类型（除了中竖杆，中竖杆是采用2l638十字型截面），选用2l638等边角钢，取dl杆复核。（图10）kn由角钢间距a=10 mm查表得a=9512=1902 mm2，1.9 cm，3.02

7、cm，压杆的容许长细比计算长度：mm，mm(1) 刚度验算：（满足）（满足）因为所以（满足）(2) 整体稳定型验算：截面对x轴为b类，对y轴为b类，由，查表得：因此n/mm2n/mm2（满足）6.5 其他斜腹杆xxyy10图11 其他斜腹杆截面其他斜腹杆采用同一种截面类型2l8010等边角钢，取bi杆进行复核。（图11）kn由角钢间距a=10 mm查表得a=15102=3020 mm2，2.42 cm，3.74 cm，压杆的容许长细比计算长度：mm，mm(1) 刚度验算：（满足）（满足）因为所以（满足）(2) 整体稳定型验算：截面对x轴为b类，对y轴为b类，由，查表得：因此n/mm2n/mm2

8、（满足）7 节点复核q235钢，e43型焊条，n/mm27.1 下弦节点b复核具体尺寸如图12所示，焊缝尺寸见表4。 图12 下弦节点b表4 b节点焊缝尺寸杆件编号肢背（mm）肢尖(mm)焊缝高度焊缝长度焊缝高度焊缝长度bg121206120bh695695bi121206120abc62126120(1) bg杆（2l8010等边角钢），肢背所需要焊缝长度：120 mm（满足）肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）(2) bh杆（2l638等边角钢），肢背所需要焊缝长度：95 mm（满足）肢尖所需要焊缝长度：95 mm（满足）(3) bi杆（2l8010等边角钢），肢背所需要焊缝长度：12

9、0 mm（满足）肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）(4) abc杆（2l1258010不等边角钢短肢相并），杆件所受内力差kn肢背所需要焊缝长度：212 mm（满足）肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）7.2 上弦节点i复核具体尺寸如图13所示，焊缝尺寸见表5。图13 上弦节点i表5 i节点焊缝尺寸杆件编号肢背（mm）肢尖(mm)焊缝高度焊缝长度焊缝高度焊缝长度bi121206120ci121206120hij61356314(1) bi杆（2l8010等边角钢）, 在下弦节点b复核时已经算过，满足要求。(2) ci杆（2l8010等边角钢），肢背所需要焊缝长度：120 mm（满足）

10、肢尖所需要焊缝长度：120 mm（满足）(3) hij杆（2l1409012不等边角钢短肢相并）上弦杆与节点板的连接焊缝是由角钢肢背的槽焊缝和角钢肢尖的两条角焊缝组成，假定角钢肢背的槽焊缝承受节点荷载，角钢肢尖的两条角焊缝承担和由于与肢尖焊缝的偏心距而产生的弯矩。当屋面坡度较缓时，角钢肢背槽焊缝的强度可按下式计算：角钢肢背的槽焊缝近似按两条（为节点板厚度）的角焊缝计算；上式中的系数0.8是考虑到槽焊缝的质量不易保证，而将角焊缝的强度设计值降低20。对承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构，；对直接承受动力荷载的结构，。角钢肢背槽焊缝的强度验算：kn，mm， mm，kn（满足）角钢肢尖焊缝的强度验

11、算：knmm，mm， mmn/mm2n/mm2n/mm2n/mm2（满足）7.3 屋脊拼接节点m复核具体尺寸如图14所示，焊缝尺寸见表6。图14 屋脊拼接节点m表6 m节点焊缝尺寸杆件编号肢背（mm）肢尖(mm)焊缝高度焊缝长度焊缝高度焊缝长度lm61356212dm61206120em61026102(1) 拼接角钢与弦杆之间的连接焊缝复核：弦杆都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，且便于施焊，需要将拼接角钢的尖角削除，并截去垂直肢的一部分宽度（为 mm）。拼接角钢的部分削弱，可以借助节点板来补偿。按上弦杆力kn计算拼接角钢与上弦的焊缝，每边共有4条焊缝平均承受此力，则一条

12、焊缝的计算长度为：mm拼接角钢需要的长度为：mm430 mm（满足）(2) 上弦与节点板之间的焊缝复核：角钢肢背槽焊缝的强度验算：上弦与节点间在节点两侧共4条焊缝，共同承受节点荷载p与两侧上弦内力的合力。近似地取sintan0.1，该合力的数值为：kn mm， mm，kn（满足）角钢肢尖焊缝的强度验算：上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝按上弦杆最大内力的15计算knmm，mm，mmn/mm2n/mm2n/mm2n/mm2（满足）(3) 其他杆件受力均比较小，这里不进行复核。7.4 支座节点a复核具体尺寸如图15所示。图15 支座节点a(1) 支座底板复核：（支座节点板厚度为12 mm，底板厚度为1

13、8 mm）支座反力r 375.26kn支座底板尺寸采用280 mm360 mm，承压面积为：mm2验算柱顶混凝土的抗压强度：（选用c30混凝土，n/mm2）n/mm2n/mm2（满足）验算底板厚度：底板的厚度按屋架反力作用下的弯距计算，节点板和加劲肋将底板分成四块，每块板为两相邻边支承，而另两相邻边自由的板，每块板单位宽度的最大弯距为：a1 b1底板的平均应力n/mm2两相邻支承边的对角线长度（图16）mm图16 对角线示意图 由相似三角形关系得支承边的交点至对角线的垂直距离mm图17 加劲肋尺寸图（单位：mm），查表得所以mmmm（满足）(2) 加劲肋与节点板的连接焊缝复核：见图17，焊缝长度等于加劲肋高