18米跨度钢结构带节点详图

1、一、设计资料：1.某厂房总长度60m,跨度为18m.，柱距6m车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。 屋架端高1900mm屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400,柱的混凝土强度等级为C25,无檩屋盖体系，采用1.5 x 6.0m。计算最低温度-20匕 采用1.5 x 6.0m预应力 混凝土大型屋面板和卷材屋面。、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图所示1500061Cce1500 6 9000a1350I 1.01.01.01.0B jr D 1Me:1.01.0M G0.506+ 7.962+ 9.279aceF+ 3.470q.1。2102A0.00+9.279

2、 ga.18米跨屋架（几何尺寸）b.18米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值1.01.01.01.01.01.00.5I ! GFF'E'D'C'AB'-475A'0-11+ 5.312+ 2.537+ 5.325+ 3.967+ 2.637+ 0.933e'c'ceg61iC D00TE-5.63005B-4.c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值50-0.04a'四、荷载计算与组合1、荷载计算 预应力混凝土大型屋面板 三毡四油防水层 找平层（20mm厚） 泡沫混凝土保温层（80mm）钢屋架和支撑自重

3、 管道荷载 永久荷载总和 屋面活荷载 积灰荷载可变荷载总和1.41.40kN/tfx 1.35=1.89kN/m20.4 kN/ m2x 1.35=0.54kN/m20.4 kN/ m2x 1.35=0.54kN/m220.48 kN/ m2x 1.35=0.648kN/m(0.12+0.011X 30)x 1.35 =0.608kN/tf0.1 X 0.35=0.135 kN/ m24.361 kN/ m0.5x 1.4 =0.7kN/ m0.5x 1.4 =0.7kN/ mkN/ m2、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：1全跨永久荷载+全跨可变荷载F= （4.361+1.4

4、 ） X 1.5 X 6=51.849kN2全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：F仁4.361 X 1.5 X 6=39.249 kN半跨节点可变荷载：F2=1.4 X 1.5 X 6=12.6 kN3全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：F3=0.608X 1.5 X 6=5.47kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4= （1.89+0.5 ）X 1.5 X 6=21.51 kN四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=448.43kN （压），由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度 取12mm其余节点板与垫板厚度取10mm屋架杆件内组合表注：表内负责

5、表示压力：正值表示拉力。表1杆件名称内力系数（F=1）第一种 组合 F X0第二种组合第三种组合计算杆件内力/KN全跨0左半全跨0右半全跨OF*0 +F2X0F*0 +F2X0F3X0 +F4X0F3X0 +F4 X0上弦AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BCD :-6.22-4.37-1.85 :-332.82P -300.19-255.72-126.17-65.811-332.82DEF-8.99-5.64-3.36-481.13-421.91-381.71-166.04-111.48-481.13FG-9.10-4.55-4.55-486.96-

6、406.68-406.68-140.44-140.44-486.96下弦a-c3.472.540.93185.65169.19140.8972.7434.34185.65c-e7.965.332.64425.97379.45332.03155.0390.68：425.97e-g9.285.313.97496.43426.45402.72159.27127.08496.43斜腹杆aB-6.50-4.75-1.75-347.86-317.02-264.00-136.31-64.34-347.86Bc4.743.161.58：253.54225.65197.8392.0054.25：253.54cD

7、-3.38-1.86-1.52-180.94-154.12-148.09-56.28-48.09-180.94De1.880.541.34100.7977.0991.2719.4538.69100.79eF-0.690.62-1.31-36.92-13.89-47.7612.34-33.63-47.7612.34Fg-0.46-1.631.17-24.72-45.364.07-40.6726.41-45.364.07竖杆Aa-0.50-0.500.00-26.75-26.75-17.93-13.70-1.73-26.75Cc-1.00-1.00-1.00-53.50-53.50-53.50-2

8、7.40-27.40-53.50Ee-1.00-1.00-1.00-53.50-53.50-53.50-27.40-27.40-53.50Gg0.810.460.4143.4437.2336.2813.8212.5343.441、上弦杆（FG杆）;整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=486.96kN（压）上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度：l°x =150.75cm在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：© =2 150.75cm = 301.5cm因为loy = 2l°x，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并（详见图3）。腹杆最大内力N

9、=347.86KN查表9.6.4，节点板厚度选用10mm支座节点板厚度用12mm设入=60,查附录4得即-0.807需要截面积486.96 103NN486.96 入 IU N2A2 - 2807 mm侑 0.807 疋 215N/mm需要回转半径:ix帘宀，ly空邑5.03cm人60根据需要A、ix、Iy的查角钢型钢规格表（附录8），选2L125X 80X 10, A=3942mm2，ix=2.26cm、iY=6.11cm，按所选角钢进行验算:oxIx图亠 - -X150.75cm2.26cm=66.70cm，loy301.5cm6.11cm二 49.35cm3#满足允许长细比： 入=150

10、的要求。截面在x和y平面皆属b类，由于- ，只需求N 486.96 103 NyA_ 0.771 3942mm2查（附录4）轴心受力稳定系数表得x = 0.771 0= 160.22N/mm2 ：215N/mm2，所选截面合适。2、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大的内力 eg杆计算：N=496.43kN （拉） 计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度：山=3000mm,屋架平面外根据支撑布置取：l°y = 6000mm,计算所需要净截面面积为：N3496.43 10 N215N / mm2= 23.09cm选用2L125X 80X 7。因为I。 - Joy，故用不等肢角钢，短肢相并

11、（见图4）所示。2 2A=28.19cm>23.09cm, ix =2.298cm,iy = 6.04cm。4#按所选角钢进行截面验算，取 代二A1 ox300cm2.298cm= 130.55 : H150cml oy600cm6.04cm=99.34cm ：= 150cm，NAn496.43 103N2819mm2=176.10N / mm2 : 215N/ mm2所选取的截面满足要求3、端斜杆（aB杆）:杆件轴力：N=347.86KN压），计算长度:l0x <0y = 253cm,因为l0x <0y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ixiy。选用角钢 2LX 125X 8

12、0X 7,详见图5所示-yx-r -1_ ._ax图JJlUiy2A=28.19cm, ix =4.02cm, iy =3.33cm。#截面刚度和稳定性验算:5#1 oxx 二 7ix253cm4.02cm= 62.94 讥=150cm,'minl oyix253cm3.33cm=75.98cm ： =： 150cm，因为 y x，只求 y:y =0.714#yA=0红8；8鳥2 "283N/mm2 215N/mm2，所需截面合适。#4、斜腹杆（eF、fg)杆件内力:NeF-47.76KN12.34KN 'N-45.36KNFg4.07KN二杆可以选择内力较大杆件进行

13、计算。计算长度:|°x =0.8l =0.8 312.4cm = 249.92cm ,l0y = l = 312.4cm内力较小, =150选择，需要的回转半径为:ixl0x249.92cm|0y1.67cm, i y150312.4cm = 2.083cm。150查型钢表（附录8），选项截面的ix和iy比上述计算的几何特性：A=12.286cm, ix =1.94cm,iy =2.96cmix和iy略大些。选用2L63X 5,得截面1 ox=x ix=249.92cm = 128.82 :：: = 150cm ,1.94cm1 oy=y ix312 4cm105.54cm： = 1

14、50cm，因为2.96cmy ,只求x :查附表4.2得 x =0.393NeFxA47.76 103 N0.393 1229mm2= 98.88N/mm2 ：215N/mm2，eF12.34 103N21229mm2 2= 10.04 N / mm ：215N/mmWg45.36 103NxA _ 0.393 1229mm2= 93.91N/mm2 <215N/mm2，所需截面合适。5、中竖杆（Ee杆）:杆件轴力：N=53.50KN压），计算长度：l0x =0.8l =0.8 259cm =207.2cm,l0y =l = 259cm6内力较小，按 =150选择，需要的回转半径为:ix

15、1 0xrn2°7.2cm=1.38cm,i 厂虫=注=1.73沏。150y 1507#查型钢表（附录8），选项截面的ix和iy比上述计算的ix和iy略大些,选用2L56X 5,得截面几何特性：A=10.83cm, ix =1.72cm,iy =2.69cm1 oxxix_ 207.2cm"1.72cm= 120.47 ： = 150cm ,1 oyyix259cm2.69cm=95.28cm ： =150cm，因为 x ' y，只求:x:#查附表4.2得 =0.435= 113.56N / mm2 ：215N/mm2，所需截面合适。N 53.5 103 N xA_

16、 0.435 1083mm2其余各杆件的截面选择计算过程不作一一列出，计算结果详见表2。杆件截面选择表表2杆件内力/KN截面规格面积/cm2计算长度/cm回转半径/cm此max叮max应力a/(N/mm2)LoxLoyixiy上 弦-486.96短肢相并2L125X80X1039.42150.75301.52.266.11132.741500.771160.22下 弦496.43短肢相并2L125X80X728.19300.00600.002.2986.04130.55150-176.1aB-347.86长肢相并2L125X80X728.19253.00253.004.023.3375.981

17、500.714172.83Bc253.54T形截面2L63X512.29209.04261.301.942.96107.75150-206.30cD-180.94T形截面2L75X514.82229.12286.402.323.4390.101500.620196.92De100.79T形截面2L50X52.96229.12286.401.532.45149.75150-104.88eF-47.76T形截面2L63X512.29249.92312.401.942.96128.821500.39398.8812.34Fg-45.36T形截面2L63X512.29249.92312.401.942

18、.96128.821500.39393.914.07Aa-26.75T形截面2L70X512.29199.00199.001.532.45130.071500.38771.93Cc-53.50T形截面2L56X510.83183.20229.001.722.69106.511500.51496.11Ee-53.50T形截面2L56X510.83207.20259.001.722.69120.471500.435113.56Gg43.44T形截面2L63X512.29260.10260.101.942.96134.07150-35.35五、节点设计：本设计采用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪

19、强度设计值=160N/mm2。各杆件内#力由表1查得，最小焊缝长度应小于8hf1、下弦节点c点(详见图7):下弦节点：艾样图好5云2疽曲/1QFL 恥下弦节点大样图8#、斜杆Be与节点的连接焊缝计算：N=253.54KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mr和 5mm所需焊缝长度为肢背：lw0.7N2hef0.7 253540N2 0.7 6 16010 = 142.1mm,取 lw = 150 mm#肢尖：。.理3 253540N 1 77.9mm, 取 80mm2heffw 2 0.7 5 160、斜杆De与节点的连接焊缝计算:N=180.94KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mr和 5mm所

20、需焊缝长度为肢背:lw0.7N2heffw0.7 180940N2 0.7 6 16010 = 104.2mm,取 l w = 110mm肢尖：0.3N0.3 180940N1 58.5mm,取"60mm2heffw 2 0.7 5 160(3) 、竖杆Cc与节点板连接焊缝计算：N=53.5KN因为其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸hf=5mm焊缝长度lw50mm(4) 、下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N=425.97KN-186.65=239.32KN,设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm所需焊缝长度为:0.7N0.7 239320N,肢冃：lww1

21、0 = 143.5mm，J取lw 150mm2hef2汉0.7汽6汽160肢尖：0.3N239320N10= 74mm,取“80mm2hef；2 0.7 5 160、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为290mrK 420mm下弦与节点板连接的焊缝长度为420mm hf =6mm焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差 N=425.97KN-186.65=239.32KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为：0.75 239320N2 0.7 6 (420 -12)=52.37N / mm2:160N / mm2焊缝强度满足

22、要求。9#2、下弦节点e点(详见图7-1):(1) 、斜杆eD与节点的连接焊缝计算:N=100.79KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mr和 5mm所需焊缝长度为肢背:lw0.7N2hef0.7 100790N2 0.7 6 16010 二 62.5mm,取 lw=80mm#肢尖：O.SNO.3 100790N 1 37mm, 取 -60mm2heffw 2 0.7 5 160、斜杆eF与节点的连接焊缝计算:N=47.76KN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mr和 5mm所需焊缝长度为肢背:lw0.7N2heffw0.7 47760N2 0.7 6 16010 = 34.9mm,取 lw 二 6

23、0mm#肢尖：lw 二 0.3Nw =20.：0：7760N010 = 22.8mml60mm2he ffw 2 0.7 5 160(3)、竖杆eE与节点板连接焊缝计算：N=53.5KN因为其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸hf=5mm焊缝长度lw50mm(4)、下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 N=496.43KN-425.97KN=70.46KN设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm所需焊缝长度为:肢背：lw 二吧二 °7 70460N10 = 46.7mm，取-60mm2hefT 2汇0.7域6域160肢尖：0劭=0.3 70460N1 28.9mm,

24、 取 "60mm2heffw2 0.7 5 160(5) 、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等 误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为230mrK 330mm下弦与节点板连接的焊缝长度为420mm hf =6mm焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差 N=496.43KN-425.97KN=70.46K N受力较大的肢背处的焊缝应力为:0.75 70460 N2 0.7 6 (330 T2)19.78N/mm2 <160N/mm2焊缝强度满足要求。103、上弦节点B点如(详见图8):肢背:lw0.65N2hf(1)、斜杆Bc与节点板连接

25、焊缝计算，与下弦节点c中的cB杆计算相同。(2)、斜杆Ba与节点板连接焊缝计算，N=347.86KN设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为：10mm和6mm。所需焊缝长度为:0.7 347860N2 0.7 10 16010 =110.94mm,取 lw =120mm11#肢尖：。型7 347860N10 = 100.59mm,取"110mm2heffw 2 0.7 6 160(3)、上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的 上边缘可缩进上弦肢背8mm用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计 算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与

26、上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的11" "应力为：hf(节点板厚度)= X 12mm=6mmhf = 10mm, lw= 400 -2 10 = 380mm，上弦22与节点板间焊缝长度为400mm节点荷载由槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，这时槽焊缝肯定是安全的，可不必须验算。肢尖焊缝验算为：N BC - N ba2 0.7h；lW332820N2 0.7 10 (400-2 10)2二 62.56N / mm#6M2 0.7hflw2=88.90N / mm2332820N22 0.7 10 (400-2 10)288 9 222严56 +(忘)F.OON.

27、 <160N.mm，满足要求。、节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为290mrX 410mm4、屋脊节点“ G'(详见图9):1国:乳1呻斶(1) 、弦杆一般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，并便于施工焊接，需将拼接角钢的尖角削除，且截支垂直肢的一部分宽度(一般为t+ hf+5mm)拼接角N=486.96KN钢的这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算 设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm则所需焊缝计算长度为(一条焊缝)：N4 0.7 hf ffw10 =48

28、6960N24 0.7 8mm 160N/mm=135.87mm，取 lw = 150mm12拼接角钢的长度取：2X 150mm+50=350mm(2) 、弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定节点荷载，验算 从略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%+算，N=486.96KNX 15%=73.044KN设焊肢尖、肢背焊脚尺寸为 8mm节点板长度为300mm节点一侧弦杆焊缝的计算长度为： lw 二300 -5 -10 =135mm ,焊缝应力为：20.15Ngf2 0.7hflw0.15 486960N2 0.7 8 135-48.31N/mm2#6M2 0.7

29、hflW二 147.29N / mm26 0.15 486960N 68.822 0.7 8 1352147 29 222严31 +（右）“30.04N.mm <160N.mm，满足要求。(3) 、中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=53.5KN,此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸hf =5mm焊缝长度lw50mm5、下弦跨中节点“ g” (详见图10):(1)、弦杆与拼接角钢连接焊缝计算： 拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N=496.43KN 设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm则需焊缝长度为：=138.51mm，取 lw = 150mm。 io496430N24 0.7 hfff

30、4 0.7 8mm 160N/mm2拼接角钢长度不小于2X 150mm+10=310mm肢尖节切去 =t+ hf +5=7+8+5=20mn截面削弱 A=20X 7=140mmA _140 mmA 1409 .5mm9.9% : 15%（切去部分满足要求）14、弦杆与节点板连接焊缝计算： 按下弦杆内力的15%+算，N=496.43KNX 15%=77.465KN 设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm弦杆一侧需焊缝长度为：肢背:lw 0.75丫 07 74465N10 = 53.23mm,匚 一 8hf =7 8 = 64mm 取l 80mm。2hef2x0.7x6x1600.25N0.25 74465

31、N肢尖：lw-10 =23.85mm,按构造要求。2heffw 2 汉 0.7 汉 6 汉 160（3）、腹杆与接点板连接焊接缝计算：计算过程与以上几个节点相同，本设计省略计算 （因内力较小可按构造要求）。因桁架的跨度较大，需将桁架分成两个运输单元，在屋脊节点和下弦跨中节点设置工地拼 接，左半边的上弦、斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的上弦、斜杆与节点板的 连接用工地焊缝。&端部支座节点a（详见图11）100 1001牝J40eo I1图1:#为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座板的净距离取160mm在节点中心线上设#置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度同端部节点板为12mm(1)、支座底板计算：支座反力 R=53.50KN< 5+2X 0.5 X 53.50KN=321KN取加筋肋的宽度为80mm考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mrX 380mm如仅 考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为：代=280 (2 80 12 48460mm2。验算柱项混凝土的抗压强度：-R = 321000N2 = 6.624N/mm24.3N/mm2 (满 An 48460mm足)。式中：fc为混凝土强度设计值，对C3(混混凝土，fc=14.3N/mm2。底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算，节点板和加筋肋