张元洪钢结构计算书

1、1.设计资料： .22.结构形式与布置：.23.荷载计算.53.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载. .53.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载.63.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载: .64.内力计算.65.杆件设计.9上弦杆： .9下弦杆：.11斜腹杆. 12竖杆： .166.节点设计.19下弦设计：19上弦设计.236.3屋脊节点K .35支座节点a .36单层工业厂房屋盖结构梯形钢屋架设计1.设计资料：（1）某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台35/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高16.5m，柱顶标高25m，地震设计烈度7度

2、。采用梯形钢屋架，封闭结合，×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板KN/m2），上铺120mm珍珠岩制品保温层（容重为1KN/m3KN/m2），找平层2cmKN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/8，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mmKN/m2KN/m2，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。活载KN/m212345678基本雪压基本风压（2）屋架计算跨度（3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度中部高度（为），屋架跨中起拱考虑，取48m.屋架根据厂房长度（84m>60m）、跨度及荷载情况，设置三

3、道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：屋架上弦支撑屋架下旋支撑SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GC-刚性系杆；LG-柔性系杆屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.8kN/进行计算。表 1 荷 载 计 算 表荷载名称标准值（kN

4、/）设计值（kN/）预应力混凝土大型屋面板二毡三油防水层（上铺小石子）找平层（厚2cm）0.40.4×1.350.54悬挂管道120mm珍珠岩制品保温层222×1.350.162屋架和支撑自重永久荷载总和2.8043.7854屋面活荷载0.80.8×1.4积灰荷载0.550.55×1.40.77可变荷载总和59设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载全跨节点永久荷载：半跨节点可变荷载：3.3.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

5、点屋架自重：半跨节点屋面板自重及活荷载：1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示：图6屋架计算简图由图解法或数解法解得F1的屋架各杆件的内力系数（F1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，结果如下：屋 架 构 件 内 力 组 合 表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合 F×第二种组合第三种组合计算杆件内力（KN）全跨左半跨右半跨 ×+ × ×+ ××+ ××+ ×上 弦AB0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC,CD-8

6、.07 -6.03 -2.61 -412.00 -377.04 -330.08 -183.64 -100.84 -412.20 DE,EF-12.57 -8.86 -4.76 -642.06 -509.21 -524.14 -273.15 -173.89 -642.06 FG-14.05 -9.08 -6.39 -717.65 -587.36 -609.86 -285.38 -220.25 -717.65 GH,HI-14.53 -9.56 -6.39 -742.17 -603.71 -626.87 -299.24 -222.49 -742.17 下 弦ab4.17 3.19 1.24 213

7、.00 163.16 177.31 96.69 49.48 213.00 bc10.69 7.79 3.73 546.03 427.64 440.95 238.47 140.18 546.03 cd13.51 9.16 5.58 690.07 555.18 575.44 284.80 198.12 690.07 de13.39 7.46 7.61 683.94 585.62 614.75 243.08 246.71 683.94 斜 腹 杆aB-8.66 -6.64 -2.59 -442.34 -339.09 -332.32 -201.16 -103.11 -442.34 Bb6.79 4.9

8、4 2.37 346.82 271.64 263.31 151.28 89.06 346.82 bD-5.32 -3.56 -2.26 -271.74 -219.69 -241.82 -111.01 -79.54 -271.74 Dc3.52 2.00 1.95 179.80 153.09 162.88 64.84 63.63 179.80 cF-2.28 -0.81 -1.97 -116.46 -111.19 -112.27 -30.25 -58.33 -116.46 Fd0.96 -0.34 1.67 49.04 61.11 65.36 44.91 44.91 dR0.85 2.38 -1

9、.96 43.42 -4.38 -11.56 61.59 43.49 RI1.58 3.11 -1.96 80.70 20.49 13.15 82.67 40.08 GR0.65 0.65 0.00 33.20 22.14 22.35 18.77 3.03 33.60 竖 杆Aa-0.50 -0.50 0.00 -25.54 -25.54 -17.03 -14.44 -2.33 -25.55 Cb-1.00 -1.00 0.00 -51.08 -51.08 -34.06 -28.88 -4.67 -51.08 Ec-1.00 -1.00 0.00 -51.08 -51.08 -34.06 -2

10、8.88 -4.67 -51.08 Gd-1.50 -1.50 0.00 -76.62 -76.62 -51.09 -43.31 -6.99 -76.62 HR-1.00 -1.00 0.00 -51.08 -51.08 -34.06 -28.88 -4.67 -51.08 Ie0 0 0 0 0 0 0 0 0 （1）上弦杆整个上弦采用等截面，按GH,HI杆件的最大内力设计，即上弦杆计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度，即在屋架平面外，本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取为支撑点间的距离，即根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦杆截面选用两个

11、不等肢角钢，短肢相并。如下图所示。腹杆最大内力，由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取12mm,支座节点板刚度取14mm。设，查Q235钢的稳定系数表，可得（由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类），则需要的截面积为需要回转半径：，根据需要A，查角钢规格表，选用，肢背间距a=12mm，则：，按所选角钢进行验算：<=150,（b类）双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比则=（1+）×（1+故由，故所选截面满足要求。填板每个节间放一块（满足范围内不少于两块），尺寸取60mmx130mmx10mm则间距，取80cm。（2）下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力

12、所在的杆计算。N，（因跨中有通长系杆），所需截面积为：选用，因，故用不等肢角钢，短肢相并，如下图。，350，350故所选截面满足要求。填板每个节间放一块，尺寸取60mm×130mm×10mm，则间距，取150cm。（3）斜腹杆端斜杆Ba：杆件轴力计算长度因，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。选用，肢背间距a=12mm，则：，按所选角钢进行验算：<=150双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比则=（1+）=7×（1+故由，b类，故所选截面满足要求。填板放两块，尺寸取60mm×145mm×10mm，则间距,取90cm。杆件dR-RI此

13、杆在R节点处不断开，采用通长杆件。最大拉力：，最大压力：，再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度：选用，查角钢规格表得，因，只需求。查表得，则拉应力：所选截面满足要求。填板放两块，尺寸取60mm×83mm×10mm，则间距，取78cm。杆件Bb杆件轴力计算长度×2652=2mm，选用，查角钢规格表得，所选截面满足要求。填板放两块，尺寸取60mm×95mm×10mm，则间距，取90cm。杆件bD杆件轴力计算长度×2953=2mm，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求。填板放三块，尺

14、寸取60mm×100mm×10mm，则间距，取80cm。杆件Dc杆件轴力计算长度×2953=2m，选用，查角钢规格表得，所选截面满足要求。填板放两块，尺寸取60mm×100mm×10mm，则间距，取100cm。杆件cF杆件轴力计算长度×3298=2m，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求。填板放三块，尺寸取60mm×100mm×10mm，则间距，取100cm。杆件Fd杆件轴力计算长度×3298=2m，选用，查角钢规格表得，所选截面满足要求填板放两块，尺寸取60mm×100mm

15、5;10mm，则间距，取110cm。杆件RG杆件轴力计算长度×2110=1688m，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求填板放两块，尺寸取60mm×83mm×10mm，则间距，取80cm。（4）竖杆杆件Aa杆件轴力计算长度×2000=1600m，由于杆件内力较小，按选择，需要回转半径为，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求。填板放两块，尺寸取60mm×76mm×12mm，则间距，取68cm。杆件HR杆件轴力计算长度×1656=13，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求。填板放三块，尺寸取6

16、0mm×76mm×10mm，则间距，取60cm。杆件Cb杆件轴力计算长度×2375=1900m，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求。填板放三块，尺寸取60mm×76mm×10mm，则间距取60cm。杆件Ec杆件轴力计算长度×2750=2200m，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求。填板放三块，尺寸取60mm×76mm×10mm，则间距取69cm。杆件Gd杆件轴力计算长度×3125=2500m，选用，查角钢规格表得，>，所选截面满足要求。填板放三块，尺寸取60mm×

17、;83mm×10mm，则间距取表3 屋 架 杆 件 截 面 选 择 表名称杆件编号内力/kN计算长度/cm截面规格截面面积/回转半径/cm长细比容许长细比稳定系数计算应力上弦GH、HI180×110×10150下弦cd300180×110×10350腹杆Aa16020056×473150aB-44257257125×80×8671500.709Bb3275×8350Cb19056×4101509411bD-2280×8203.6968215081Dc12280×8203.69

18、68235078Ec-22275.056×41501cF-112380×822.463.61500.517Fd2380×83.61350Gd-7250.063×411501dR6-463×41111501RI10-2463×41111501RG31211063×4615048HR-13165.656×415010Ie063×42000（1）下弦节点b已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“Bb”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）： 肢背

19、： ，取160。肢尖： ，取100。设“bD”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为：肢背： ，取120。肢尖： ，取90。“Cb”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为300mm×350mm。下弦节点“b”下弦与节点板连接的焊缝长度为35.0cm，。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，受力较大的肢背处的焊缝应力为，焊缝强度满足要求。（2）下弦节点c已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“cD”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按等肢角钢连接的角

20、焊缝内力分配系数计算）： 肢背：，取100。肢尖： ，取60。设“cF”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为：肢背： ，取80。肢尖： ，取60。“cE”杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例下弦节点“c”绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为260mm×340mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm，。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，受力较大的肢背处的焊缝应力为，焊缝强度满足要求。（3）下旋节点d已知采用用E43型焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值。设“Fd的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为

21、（按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算）： 肢背： ，取80mm.肢尖： ，取60mm.设“dR的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为：肢背： ，取80mm.肢尖： ，取60.“Gd的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取。根据上面求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸为260mm×340mm。下弦节点“d”下弦与节点板连接的焊缝长度为34.0cm，。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，受力较大的肢背处的焊缝应力为，焊缝强度满足要求。(4)下弦节点e1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：下弦与节点板连接的焊缝长度为50cm，。焊缝所受

22、的力为弦杆的内力，则需焊缝长度为:，取=250mm拼接角钢长度不小于2250+16=516mm。取540mm。为了保证施焊方便和保证连接焊缝的质量，还需将连接角钢的竖直肢切去=t+=10+8+5=23mm。2）竖杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm，弦杆一侧需焊缝长度为肢背：，取=80mm肢尖，按构造要求，取焊缝长度50mm，取=60mm3）节点板尺寸： 按比例绘出节点详图，从而确定节点板尺寸:图14.下弦节点“e”焊缝强度满足要求。2上弦设计（1）上弦节点“A” “Aa”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸和6mm。肢背： ，取80。肢尖： ，取60mm。设“AB

23、”杆的焊缝尺寸为 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽节点如图：上弦节点“A”（2）上弦节点“B” “Bb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。已知： 设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝，则所需的焊缝长度为（按不等肢角钢短肢连接的角焊缝内力分配系数计算）：肢背： ，取170。肢尖： ，取140。 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作

24、为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：肢尖焊缝承担弦杆内力差，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载。上弦与节点板间焊缝长度为400mm，则节点如图:上弦节点“B”（3）上弦节点“C” “Cb”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"b”相同，肢背： ，取50。肢尖： ，取50mm。设“BD”杆的焊缝尺寸为 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡

25、度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽节点如图：上弦节点“C”竖杆与节点板间焊缝长度为50则满足要求。（4）上弦节点“D” “bD”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"b”相同。肢背： ，取120。肢尖： ，取90。“Dc”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“c”相同。肢背: ，取100。肢尖： ，取60。 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：肢尖焊缝承担弦杆内力差，

26、肢背采用塞焊缝，承受节点荷载。上弦与节点板间焊缝长度为380mm，则节点如图:上弦节点“D”（5）上弦节点“E” “Ec”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"c”相同，肢背： ，取50。肢尖： ，取50mm。设“DF”杆的焊缝尺寸为 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽节点如图：上弦节点“E”竖杆与节点板间焊缝长度为50则满足要求。（6）上弦节点“F” “cF”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"

27、;c”相同。肢背： ，取80。肢尖： ，取60。 “Fd”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“d”相同。肢背: ，取80。肢尖： ，取60。 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：肢尖焊缝承担弦杆内力差，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载。上弦与节点板间焊缝长度为350mm，则节点如图: 上弦节点“F”（7）上弦节点“G” “Gd”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"d”相同，肢背：

28、，取60。肢尖： ，取60。“GR”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸和6mm。肢背： ，取80。肢尖： ，取60。设“GI”杆的焊脚尺寸:肢尖焊缝承担弦杆内力差，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载。上弦与节点板间焊缝长度为260则节点如图：上弦节点“G”（8）上弦节点“H” “HR”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"”相同，肢背： ，取50。肢尖： ，取30mm。设“BD”杆的焊缝尺寸为 为了便于在上弦上搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P与上弦垂

29、直。上弦肢背槽节点如图：上弦节点“H”竖杆与节点板间焊缝长度为50则满足要求。（9）上弦节点“R” “HR”杆与节点板的焊缝尺寸和节点"H”相同，肢背： ，取50。肢尖： ，取50mm。“RG”杆肢背和肢尖的焊脚尺寸和6mm。肢背： ，取80。肢尖： ，取60。设“BD”杆的焊缝尺寸为节点如图：上旋节点“R”肢尖焊缝承担弦杆内力差，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载。弦杆与节点板间焊缝长度为270则弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度（一般为）。拼接角钢的这部分削弱，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