钢结构单层工业厂房课程设计

某厂房跨度为24m，总长120m，柱距6m，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C20，屋面坡度为i=1：10。

2.屋架形式及选材

屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用钢材及焊条为：钢材选用Q345钢，焊条采用E50型。

3.荷载标准值（水平投影面计） ①永久荷载：

二毡三油防水层 0.4KN/m2 80mm泡沫混凝土保温层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 1.5*6m预应力混凝土大型屋面板 1.4KN/m2 屋架及支撑自重（按经验公式q=0.12+0.011L计算） 0.384KN/m2 悬挂物及管道 0.1KN/m2 ②可变荷载

屋面活荷载标准值 0.5KN/m2 雪荷载标准值 0.7KN/m2 积灰荷载标准值 0.3KN/m2 4.屋架的计算跨度：Lo=24000－2×150=23700mm， 端部高度：h=2005mm（轴线处），

h=2990mm（计算跨度处）。 起拱h=50mm

二、结构形式与布置图

屋架支撑布置图如下图所示

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6000500

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60006000×181SC111SC311SC1SC1SC260005001SC21SC2SC4SC4 SC2SC2SC4SC4SC2SC1SC2 图260005006000×18SC3SC4 上弦支撑布置图1SC1411C2C15001C21C3C3C1图2 下弦支撑布置图C1C2C3C3SC2SC2SC2SC2SC2

2

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CC22CC45CC2图2CC11垂直支撑CC34CC1图2垂直支撑

图一：24m跨屋架（几何尺寸）

3

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图二：24m跨屋架全跨单位荷载作用下各杆的内力值

图三：24m跨屋架半跨单位荷载作用下各杆的内力值

三、荷载与内力计算

1.荷载计算 永久荷载标准值：

二毡三油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层 0.4KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4KN/m2 屋架及支撑自重（按经验公式q=0.12+0.011L计算） 0.384KN/m2 悬挂管道 0.1KN/m2 _________________________________________________________________ 总计：3.184KN/m2

可变荷载标准值：

4

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2

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2

2

雪荷载0.7KN/m 大于屋面活荷载标准值0.5KN/m， 取0.7KN/m 积灰荷载标准值 0.3KN/m2 _______________________________________________________________ 总计1.0KN/m2

永久荷载设计值：1.35×3.184＝4.30KN/m2 可变荷载设计值：1.4×1.25＝1.75KN/m2 2.荷载组合

设计屋架时，应考虑如下三种荷载组合： （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦节点荷载F=（4.30+1.75）×1.5×6=54.45KN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

屋架上弦节点荷载F1=4.30×1.5×6=38.71KN

F2=1.75×1.5×6=15.75KN

（3）全跨屋架和支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 屋架上弦节点荷载F3=0.384×1.35×1.5×6=4.667KN

F4=（1.5×1.35+1.4×0.5）×1.5×6=24.53KN

3.内力计算

本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数。

表一：屋架杆件内力组合表

内力系数(F=1) 杆件名称 左半全跨右半全全跨① ② 跨③ 0.00

0.00

0.00

第一种组合F×① 0.00

第二种组合 第三种组合 计算杆件内力/KN 0.000 -474.80 736.71 830.91 -800.96 257.55 627.81 797.69 826.01 -482.97 374.62 -296.21

F1×①+F2×F1×①+F2F3×①+F4F3×①+F4② 0.00

×③ 0.00

×② 0.00

×③ 0.00

上

AB BCD DEF HI ac

-8.72 -6.25 -4.27 -474.80 -13.5 -9.04 -4.49 -736.71 -15.2 -9.17 -6.09 -830.91 -14.7 -7.38 -7.38 -800.96 4.73 11.53 14.65 15.17 6.88

3.84 8 9.34 8.44 4.76

1.25 3.53 5.31 6.73 2.12

257.55 627.81 797.69 826.01 374.62

-435.90 -404.72 -202.13 -150.93 -665.99 -594.33 -296.65 -179.03 -743.99 -686.78 -308.08 -228.42 -685.13 -685.13 -259.28 -259.17 202.74 501.81 693.08 341.23

202.74 121.262 54.3293 501.81 260.451

144.91

弦 FGH

下ce gi

弦 eg 斜腹

aB Bc

650.59 722.596 309.624 205.426

693.08 288.804 244.528 299.65

155.06 86.8204

-446.12 -380.12 -210.07 -101.78 -258.98 -246.75 -106.49 -84.759

-8.87 -6.53 -2.34 -482.97 -5.44 -3.14

-2.3 -296.21

5

杆 cD

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De 3.7

1.9

1.8

201.47

173.12

171.54 66.3449

63.736

eF -2.46 -0.71 -1.75 -133.95 -106.38 -122.76 -29.82 -56.666

Fg 1.11 -0.45 1.56

60.44 35.87 67.53 -6.4431 45.4674 gH 0.02

1.55 -1.53

1.09 25.19

-23.32 40.1298 -39.427

Hi -1.08 -2.47

1.69 -58.81

-80.70

-15.18

-68.84 38.6199

Aa -0.5 -0.5 0 -27.23 -27.23 -19.35 -15.249 -2.33 Cc -1 -1 0 -54.45 -54.45 -38.70 -30.497 -4.66 竖杆

Ee -1 -1 0 -54.45 -54,45 -38.70 -30.497 -4.66 Gg -1 -1 0

-54.45 -54.45 -38.70 -30.497 -4.66

Ii

1.94 0.97

0.97 105.63 90.36

90.36

57.32 -48.45

四、杆件截面设计

腹杆最大内力-482.97kN,查表得，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。

1.上弦杆（FGH杆）

整个上弦不改变截面，按最大内力-820.91KN（受压）计算。

上弦杆件计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度lox＝1508mm；在屋架平面外，根据支撑布置(上弦支撑点设在坚杆上端点)和内力变化情况取loy＝2×1508＝3016mm，因为loy＝2lox，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。

假定λ＝60，按Q345钢，轴心受压构件属于b类截面，查附表4.2得＝0.734 需要截面面积A＝

Nf＝820.91×103/（0.734×310）＝3607.76mm2 6

201.47 -133.95 67.53 -6.44

40.13 -39.426 -80.70 38.62

-27.23 -54.45 -54.45 -54.45 105.63

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loy需要的回转半径为：ix＝lox＝1508/60＝25.13mm iy＝＝3016/60＝

75.4mm

根据A、ix、iy查不等肢角钢规格表,选用2L140×90×10,A＝4460mm2, ix＝25.6mm,iy＝75.4mm.按所选角钢进行验算： λx＝lox＝1508/25.6＝58.91＜[λ] ＝150

ixλy＝

loyiy＝3016/75.4＝60＜[λ] ＝150（满足要求）

由于λx〈λy，只需求x查附表4.2用内插法得x＝0.743 σ＝

N＝820.91×103/(0.743×4460)=247.73N/mm2＜310N/mm2 故满足要xA求。 2.下弦杆

整个下弦也不改变截面，按最大内力826.01KN（受拉）计算。按下弦支撑布置(支撑点在两端坚杆和中轴坚杆下端点)情况：Lox＝3000mm,Loy＝12000mm计算下弦截面净面积： An=

N＝826.01×103/310＝2664.55mm2 需要的回转半径为： fix=lox＝3000/250＝12mm iy=

loy＝12000/250＝48mm,选用2L100×63×10（短肢相并）

7

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A＝3100mm2, ix＝17.5mm iy＝50.2mm.λx＝

lox＝3000/17.5=171.4<[λ]=250; ixλy＝

loyiyN＝12000/50.2=239.0<[λ]=250.

σ＝

A＝826.01×103/3100=266.45N/ mm2＜310N/mm2 满足要求。

n3.端斜杆（aB）

杆件轴力N=482.97KN（受压）,计算长度l0x=l0y=2535mm，采用不等肢角钢，长肢相并。

，

选2L140×90×10，A=4460mm2，ix＝25.6mm iy＝67.7mm。

8

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y＜λx＝lox＝2535/25.6=99<[λ]=150，min=x=0.437

ixσ＝

N=482.97×103/(0.437×4460)=247.80N/ mm2＜310N/mm2，故满足要求。 A4.斜腹杆 ①杆Hi 1.

杆件内力：N=-80.70或38.62选择内力大值进行计算。

计算长度l0x=0.8l=0.8×3370=2696mm，l0y=l=3370mm， 按[]=150选，需要的回转半径为：

ix＝lox＝2696/150＝18.0mm iy＝

loy＝3370/150＝22.5mm， ，

选2L63×5，A=1228mm2，ix＝19.4mm iy＝29.6mm

λx＝lox＝2696/19.4=139.0<[λ]=150，λy＝

ixlioyy＝3370/29.6=113.9<[λ]=150

min=x=0.253，

（满足要求） ②杆gH

NHi=80.70×103/（0.253×1228）=259.75N/ mm2〈310N/ mm2 xA杆件内力：Ngh =40.13或-39.426选择较大内力计算 计算长度l0x=0.8l=0.8×3396=2716.8mm，l0y=l=3396mm，

loy按[]=150选，需要的回转半径为：ix＝lox＝2716.8/150＝18.1mm iy＝

，

＝3396/150＝22.6mm，选2L63×5，A=1228mm2，ix＝19.4mm iy＝29.6mm。

λx＝

lioxx＝2716.8/19.4=140.0<[λ]=150，λy＝

lioyy＝

3396/29.6=114.7<[λ]=150 σ=min=x=0.250，

NgHxA=39.43×103/（0.250×1228）=131.1N/ mm2<310N/ mm2

9

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（满足要求） 5.中竖杆（Gg）

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竖杆不改变截面尺寸，N＝54.45kN（压），l0x＝0.8l＝0.8×2890＝2312mm，l0y＝2890mm

内力较小，按[]=150选，需要的回转半径为：

ix＝lox＝2312/150＝15.4mm iy＝

loy＝2890/150＝19.3mm， ，

选2L56×5，A=1084mm2，ix＝17.2mm iy＝26.9mm。

λx＝lox＝2312/17.2=134.4<[λ]=150，λy＝

ixlioyy＝2890/26.9=107.4<[λ]=150

min=x=0.267，σ=

mm2

N=54.45×103/（0.267×1084）=188.13N/ mm2<310N/ xA其余杆件的截面选择计算过程不一一列出，计算结果如下

表二：杆件截面选择表。

截面计算长度（cm） 回转半径 积（cm） 轴力（KN杆 ） 应力 mm2l0x l0y ix iymaxminN/mm2选用型钢 -830.92L140×90×150.0上弦 1 10 44.60 150.80 3 01.60 2.56 6.77 58.91 0 0.743 2L100×63×250.0下弦 826.01 10 31.00 300.00 1200.00 1.75 5.02 2 39.04 0 —— -482.92L140×90×150.0aB 7 10 44.60 253.50 2 53.50 2.56 6.77 99.02 0 0.437 250.0Bc 374.62 2L70×5 13.76 208.64 2 60.80 2.16 3.24 96.59 0 —— -296.2250.74 266.45 247.80 272.25 247.79 265.78 235.37 99.89 cD 1 150.02L75×10 28.26 228.72 2 85.90 2.26 3.54 1 01.20 0 0.423 250.07.58 228.72 2 85.90 1.21 2.06 1 89.02 0 —— De 201.47 2L40×5 -133.9eF 5 67.53 150.02L70×5 14.82 250.32 3 12.90 2.32 3.43 1 07.90 0 0.384 2L36×5 250.06.76 249.52 3 11.90 1.08 1.91 2 31.04 0 —— 10

Fg -5.86

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-23.32 -80.70

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124.14 259.74 129.20 73.69 86.59 188.13 139.36 150.0gH 38.11 2L63×5 12.28 271.68 3 39.60 1.94 2.96 140.04 0 0.250 150.036.41 2L70×5 13.76 269.60 3 37.00 2.16 3.24 124.81 0 0.303 150.0Aa -27.23 2L40×5 7.58 159.20 1 99.00 1.21 2.06 1 31.57 0 0.278 Hi 150.0Cc -54.45 2L70×5 13.76 183.20 2 29.00 2.16 3.24 84.81 0 0.537 150.0Ee -54.45 2L70×5 13.76 207.20 2 59.00 2.16 3.24 95.93 0 0.457 150.0Gg -54.45 2L56×5 10.84 231.20 2 89.00 1.72 2.69 1 34.42 0 0.267 Ii 105.63 2L40×5 250.07.58 255.20 3 19.00 1.21 2.06 2 10.91 0 —— 说明：表中上弦杆和下弦杆截面为短肢相并，端斜杆aB为长肢相并，其余杆为T形截面。 五、结点计算

本设计采用Q345钢、E50焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值ffw=200 N/mm2，各杆件内力由表一查得，最小焊缝长度应小于8hf。在确定节点板的形状

和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为： 角钢肢背所需焊缝长度l11N20.7hf1ffw2hf,角钢肢尖所需焊缝长度

l22N20.7hf2ffw2hf

表三：腹杆杆端焊缝尺寸(表中1l、12为取整后数值)

肢背焊缝 杆件 名称 aB Bc cD De eF Fg gH Hi

肢尖焊缝 hf1（mm） 5 5 5 5 5 5 5 5 11

l1（mm） 250 200 160 120 80 50 40 60 l2（mm） 140 100 80 60 40 30 20 30 hf2（mm） 5 5 5 5 5 5 5 5 单层厂房课程设计

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Aa Cc Ee Gg Ii 30 40 40 40 70 5 5 5 5 5 20 30 30 30 40 5 5 5 5 5

1. 上弦节点B点

148 0 ▲ ▲ 476 2L140×90×10 109 474.8 307 5-240 ▲ 5-140 ▲ 5-190 5-110 2L140×90×10 482.97KN ▲ 图9 上弦节点\"\" ▲ 2L70×5 374.62KN

（1） 斜杆Bc与节点板连接焊缝计算，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=-482.97KN

设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为：5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.6520.65*482.97*1000/2*0.7*5*200+10= 234.24mm , 取LW=240mm

肢尖：

12

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0.352

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0.35*482.97*1000/2*0.7*5*200+10= 130.74 , 取LW=140mm

（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限肢背15mm，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，计算时略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由

1下面计算为：hf10mm5mm，hf10mm，

2lw476210456mm ，上弦与节点板间焊缝长度为：476mm,节点荷载有槽焊缝承受，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，可不必验算，肢尖焊缝验算为：

2*0.7 474.80*1000/2*0.7*10*456=74.37 N/mm

2

2*0.76*474.80*1000*65/（2*0.7*10*456*456） =67.01 N/mm

2

=90.83N/mm <200 N/mm ，满足要求。

22

（4） 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：307mm×476mm

2. 上弦C计算

13

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180 474.80 ▲ 2L140×90×10

140 93 5 2L70×5 ▲ 474.80 54.45

（1）

竖杆Cc与节点板连接焊缝计算：N=54.45KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.75 2 0.7*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=37.23mm, 取L=40mm

肢尖：

0.30 2 0.3*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=21.67mm,取L2=30mm

（5） 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限肢背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，计算时略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：

1上弦与节点板间焊缝长度为：180mm,hf10mm5mm，hf10mm，

2节点荷载有槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，验算为：

14

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[2*0.7 =58.05 N/mm <160 N/mm ，满足要求。

2 2

[2*0.7

=26.32 N/mm <200N/mm满足要求

。

（4） 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：233mm×180mm 3.上弦结点D

2

2

130 474.80 ▲ 400 2L140×90×10 106 736.71 ▲ 268 5-150 5-90 ▲ ▲ 5-110 5-70 2L75×10 296.21KN ▲ ▲ 2L40×5 201.47KN 图9 上弦节点\" \"

（1）斜杆Dc与节点的连接焊缝计算：N=296.21KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度 肢背：

0.720.7*296.21*1000/（2*0.7*5*200）+10=158.11mm, 取L=160mm

15

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肢尖：

0.32

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0.3*296.21*1000/2*0.7*5*200+10=74.47mm,取L=80mm

（2） 斜杆DE与节点的连接焊缝计算：N=201.47KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*201.47*1000/2*0.7*5*200+10=110.74mm, 取L=120mm

肢尖：

0.320.3*201.47*1000/2*0.7*5*200+10=53.17mm,取L2=60mm

（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限肢背15mm，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，计算时略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：

1hf10mm5mm，hf10mm，l=400-2*10=380上弦与节点板间焊缝

2长度为：400mm,节点荷载有槽焊缝承受，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，可不必验算，肢尖焊缝验算为：

2*0.7 261.91*1000/2*0.7*10*380=49.23N/mm

2

2*0.76*261.91*1000*65/2*0.7*10*380*380 =50.53 N/mm

2

Nf τ2Mσfβf64.34N/mm2 <200 N/mm2 ，满足要求。 2（4） 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：268mm×400mm

16

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4.上弦结点E

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180 736.71 ▲ 2L140×90×10

140 93 5 2L70×5 ▲ 736.711 54.45

竖杆

Ee与节点板连接焊缝计算：N=54.45KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.75 2 0.75*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=39.17mm, 取L=40mm

肢尖：

0.25 2 0.25*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=19.72mm,取L2=20mm

（6） 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限肢背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，计算时略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：

1上弦与节点板间焊缝长度为：180mm,hf10mm5mm，hf10mm，

2节点荷载有槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，验算为：

17

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[2*0.7 =58.05 N/mm <160 N/mm ，满足要求。

2 2

[2*0.7

=26.32 N/mm <200N/mm满足要求

。

（4） 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：233mm×180mm

5.上弦F点

2

2

120 736.71 ▲ 380 2L140×90×10 98 ▲ 830.91 256 5-80 5-50 ▲ ▲ 5-40 5-30 2L36×5 ▲ 2L70×5 133.95KN ▲ 图9 上弦节点\" \" 60.44KN

（1）斜杆fg与节点的连接焊缝计算：N=60.44KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

18

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0.72

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0.7*60.44*1000/2*0.7*5*200+10=40.22mm, 取L=50mm

肢尖：

0.320.3*60.44*1000/2*0.7*5*200+10=22.95mm,取L2=30mm

（2）斜杆ef与节点的连接焊缝计算：N=133.95KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*133.95*1000/2*0.7*5*200+10=86.98mm, 取L=90mm

肢尖：

0.320.3*133.95*1000/2*0.7*5*200+10=38.70mm,取L=40mm

（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限肢背15mm，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，计算时略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：

1hf10mm5mm，hf10mm，l=380-2*10=360上弦与节点板间焊缝

2长度为：380mm,节点荷载有槽焊缝承受，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，可不必验算，肢尖焊缝验算为：

2*0.7 94.20*1000/2*0.7*10*380=17.71N/mm

2

2*0.76*94.20*1000*65/2*0.7*10*380*380 =18.17 N/mm

2

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Nf τ2Mσfβf23.14 N/mm2 <200 N/mm2 ，满足要求。 2（4） 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：256mm×380mm

6.上弦G点

180 2L140×90×10

830.91 ▲ 140 ▲ 830.91 93 5 2L56×5 54.45

（1）竖杆Gg与节点板连接焊缝计算：N=54.45KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.7 2 0.7*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=37.23mm, 取L=40mm

肢尖：

0.3 2 0.3*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=21.67mm,取L2=30mm

（2） 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限肢背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，计算时略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：

20

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1hf10mm5mm，hf10mm，上弦与节点板间焊缝长度为：

2180mm,节点荷载有槽焊缝承受，上弦两相邻节间内力差由角钢肢尖焊缝承受，验算为：

[2*0.7 =58.05 N/mm <160 N/mm ，满足要求。

[2*0.7 2 2

=26.32 N/mm <200N/mm满足要求

。

（3） 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：233mm×180mm

7.上弦H点

110 830.91 ▲ ▲ 2

2

240 2L140×90×10 110 800.96 180 5-30 ▲ 5-30 ▲ 5-50 5-40 2L63×5 40.13KN ▲ \" 图9 上弦节点\" ▲ 2L70×5 80.70KN

（1） 斜杆gh与节点的连接焊缝计算：N=40.13KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，

21

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所需焊缝长度为： 肢背：

0.72

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0.7*40.13*1000/2*0.7*5*200+10=38.55mm, 取L=40mm

肢尖：

0.320.3*40.13*1000/2*0.7*5*200=30.21mm,取L=40mm

（2） 斜杆ih与节点的连接焊缝计算：N=80.70KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分

别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*80.70*1000/2*0.7*5*200+10=50.35mm, 取L=60mm

肢尖：

0.320.3*80.70*1000/2*0.7*5*200+10=27.29mm,取L=30mm

（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限肢背15mm，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，计算时略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载F与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力为：

1hf10mm5mm，hf10mm，l=390-2*10=140上弦与节点板间焊缝

2长度为：140mm,节点荷载有槽焊缝承受，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，可不必验算，肢尖焊缝验算为：

2*0.7 29.95*1000/2*0.7*10*240+10=18.91N/mm

2

2*0.76*29.95*1000*65/2*0.7*10*240*240 =14.48 N/mm

22

2

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Nf τ足要求。

2Mσfβf244.8422 16.092<200 N/mm ，满40.20N/mm1.222（4） 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：240*180mm 8.屋脊节点I（详见图）

5 2L140×90×10 944 15 15 5 2L140×90×10 800.96 ▲ ▲ 2L180×110×14 5 5 ▲ 5 5 5 2L40×5 ▲ 800.96 2L180×110×14 5 屋脊节点“I”

（7） 弦杆与节点板的连接焊缝.取肢背肢尖焊脚尺寸均为5mm，则杆端需要

的焊缝长度为： 肢背：

0.75 2

0.75*800.96*1000/2*0.7*5*200+10=439.09, 取

L=440mm

肢尖：

0.25 2 0.25*800.96*1000/2*0.7*5*200+10=153.03,取

23

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LW=160mm

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（8） 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，且截取垂直肢的一部分宽度Δ=t+hf+5mm=10+5+5=20mm。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上弦杆内力计算。N=-800.96KN，设焊缝肢尖，肢背焊脚尺寸为5mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）：

4*0.7 800.96*1000/4*0.7*5*200=286.06 , 取

LW=290mm

拼接角钢的长度取：2×（290+10）+50=650mm

（9） 中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=105.63KN，取焊脚尺寸hf5mm。

肢背：

0.720.7*105.63*1000/2*0.7*5*200+10=32.64 , 取LW=40mm

肢尖：

0.320.3*111.28*1000/2*0.7*5*200+10=31.12 mm , 取LW=70mm

（10）弦杆与节点板的连接焊缝：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，应按上弦杆内力的15%计算，

N=800.96*15%=120.14设焊肢尖，肢背焊脚尺寸为5mm，节点板长度为944mm，节点一侧弦杆焊缝的计算长度为：lw944510457mm,焊缝应力为：24*0.7120.14*1000/2*0.7*5*457=37.56 N/mm

2

2*0.76*120.14*1000*65/2*0.7*5*457*457=32.05 N/mm

2

24

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= 45.84N/mm< 200 N/mm，满足要求。

拼接角钢长度不小于2×（340+10）+10= 710mm

9.

22

下弦节点C点

54.45KN 374.62KN ▲ ▲ 296.21KN ▲ 2L70×5 2L70×5 2L75×10 5-110 5-190 ▲ ▲ ▲ ▲ 5 5-150 5-90 321 271.32 ▲ 40 112 2L100×63×10 图8 下弦节点\"c\"

341 165 ▲ 661.372 图七：下弦节点“c”

（1） 斜杆Bc与节点的连接焊缝计算：N=374.62KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.72 0.7*374.62*1000/2*0.7*5*200+10=197.31mm, 取L=200mm

肢尖：

0.320.3*374.62*1000/2*0.7*5*200+10=90.28mm,取L2=91mm

（2） 斜杆Dc与节点的连接焊缝计算：N=296.21KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度

25

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肢背：

0.72

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0.7*296.21*1000/2*0.7*5*200+10=158.11mm, 取L=160mm

肢尖：

0.320.3*296.21*1000/2*0.7*5*200+10=73.47mm,取L=80mm

（3） 竖杆Cc与节点板连接焊缝计算：N=54.45KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=37.23mm, 取L=40mm

肢尖：

0.320.3*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=21.67mm,取L2=30mm

（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=627.81-257.55=370.26KN,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为：

肢背：

0.75 2 0.75*370.26*1000/2*0.7*5*200+10=208.35mm, 取L=210mm

肢尖：

0.25 2 0.25*370.26*1000/2*0.7*5*200+10=76.12mm,取L2=80mm

（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合制

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：321mm×341mm

下弦与节点板连接的焊缝长度为：341mm，hf=5mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N=627.81-257.55=370.26KN，受力较大处的焊缝应力为：

26

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2

tf=0.75*370.26*1000/2*0.7*5*(341-10)=119.85<200 N/mm,焊缝强度满足要求。

10.下弦节点E点

54.45KN 201.47KN ▲ ▲ 133.95KN ▲ 2L40×5 2L70×5 2L75×10 5-60 5-120 ▲ ▲ ▲ ▲ 5 5-50 5-90 301 627.81 ▲ 40 112 2L100×63×10 图8 下弦节点\" \"

321 145 ▲

797.69

（1）斜杆DE与节点的连接焊缝计算：N=201.47KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*201.47*1000/2*0.7*5*200+10=110.74mm, 取L=120mm

肢尖：

0.320.3*201.47*1000/2*0.7*5*200+10=53.17mm,取L2=60mm

（2）斜杆ef与节点的连接焊缝计算：N=133.95KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*133.95*1000/2*0.7*5*200+10=76.98mm, 取L=80mm

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肢尖：

0.32

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0.3*133.95*1000/2*0.7*5*200+10=38.70mm,取L=40mm

（3） 竖杆ee与节点板连接焊缝计算：N=54.45KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=37.23mm, 取L=40mm

肢尖：

0.320.3*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=21.67mm,取L2=30mm

（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=797.69-627.81=169.88KN,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为：

肢背：

0.720.7*169.88*1000/2*0.7*5*200+10=94.94mm, 取L=100mm

肢尖：

0.320.3*169.88*1000/2*0.7*5*200+10=46.40mm,取L2=50mm

（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合制

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：301mm×321mm下弦与节点板连接的焊缝长度为：321mm，hf=5mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，N=797.69-627.81=169.88KN力较大处的焊缝应力为：

tf=0.75*169.88*1000/2*0.7*5*(321-10)=58.53<200 N/mm,焊缝强度满足

2

要求。

11.下弦节点g点

28

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54.45KN 69.34KN ▲ ▲ 40.13KN ▲ 2L36×5 2L56×5 2L63×5 5-30 5-40 ▲ ▲ ▲ ▲ 5 5-20 5-30 281 826.01 797.69 ▲ 40 102 2L100×63×10 图8 下弦节点\" \"

301 136 ▲

（1）斜杆fg与节点的连接焊缝计算：N=69.34KN

设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*69.34*1000/2*0.7*5*200+10=44.67mm, 取L=50mm

肢尖：

0.320.3*69.34*1000/2*0.7*5*200+10=24.86mm,取L2=30mm

（2） 斜杆gh与节点的连接焊缝计算：N=40.13KN 设肢背与肢尖的焊角尺寸分

别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*40.13*1000/2*0.7*5*200+10=30.07mm, 取L=40mm

肢尖：

0.320.3*40.13*1000/2*0.7*5*200+10=18.60mm,取L=20mm

（3） 竖杆gg与节点板连接焊缝计算：N=54.45KN

29

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设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=37.23mm, 取L=40mm

肢尖：

0.320.3*54.45*1000/2*0.7*5*200+10=21.67mm,取L2=30mm

（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=826.01-797.69=28.32KN,设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为5mm和5mm，所需焊缝长度为：

肢背：

0.720.7*28.32*1000/2*0.7*5*200+10=24.16mm, 取L=30mm

肢尖：

0.320.3*28.32*1000/2*0.7*5*200+10=16.07mm,取L2=20mm

（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合制

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：301mm×281mm

下弦与节点板连接的焊缝长度为：321mm，hf=5mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差，N=826.01-797.69=28.32KN力较大处的焊缝应力为：

tf=0.75*28.32*1000/2*0.7*5*(321-10)=9.76<200 N/mm,焊缝强

2

度满足要求。

12.下弦跨中节点“i”(详见图)

30

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图十：下弦跨中点“a”

（1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢领域下弦杆截面相同，传递内力N=826.01KN

设肢尖，肢背焊脚尺寸为5mm，则需焊缝长度为：

0.72 826.01*1000/4*0.7*5*200+10=305.00mm,取L=310mm

拼接角钢长度不小于2×（310+10）+10= 650mm

肢尖节切去Δ=t+hf+5mm=10+5+5=20mm，并将竖肢切口后经热弯成型对焊。

（2） 弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算，N=826.01×

15%=123.90KN

设肢背，肢尖焊脚尺寸为5mm，弦杆一侧需焊缝长度为： 肢背：

0.720.7*123.90*1000/2*0.7*5*200+10=71.95mm, 取L=80mm

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肢尖：

0.32

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0.3*123.90*1000/2*0.7*5*200+10=36.55mm,取L2=40mm

（3） 腹杆与节点板连接焊缝计算：

计算过程与以上节点相同，本设计省略计算。

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，左办边的上弦，斜杆和竖杆与节点板连接用工厂焊接，而右半边的上弦，斜杆与节点板的连接用工地焊接。

13.端部支座节点a（详见图）

图十一：支座节点“a”

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=54.45×5+2×0.5×54.45=326.7KN

取加劲肋的宽度为80mm，考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mm×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：An=280×（2

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×80+12）=48160mm

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验算柱顶混领土的抗压强度：

R344.161032 7.15N/mm2fc14.3N/mm（满足）An48160底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分为四块，没块板为两边支撑而另两块相仿边自由的板，第块板的单位宽度的最弯矩为：

Ma12式中，σ为底板下的平均应力为：7.15N/mm2a1为两支承变之间的

对角线长度：a1（210-122）802219mm，β为系数，由b1/a1查表而定，b12为两支承边的相交点到对角线a1的垂直距离。计算得：b1=82mm，b1/a1=0.374,查表得β=0.027，则Ma120.0277.1521929258.87Nmm底板厚度

t6M69258.8713.38mm，取14mm(2)加劲肋与节点板的连接焊缝计f310算：

加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似，偏于安全地假设一个加劲肋的受力桁架支反力的1/4,则焊缝受力：V=326700/4=81675N M=Ve=81675×25=2.042×106N·mm 设焊缝尺寸为6mm，焊缝长度210mm，

NτfV8640451.43N/mm2

20.7hflw20.762006M6215100038.41N/mm2 2220.7hflw20.76200Nσf38.412251.43261.78N/mm200N/mm，满足要求。加劲肋

1.222肋部210mm即可。

（3）节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算：

设底板练剑焊缝传递全部支座反力R=326.7KN，其中没快加劲肋各传

R/4=81.68KN,节点板传递R/2=163.35KN，节点板与底板的连接焊缝长度：lw＝

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2×（280－10）＝540mm，所需焊脚尺寸为： h=163350/(0.7*540*200*1.22)=1.77mm ，故取hf＝6mm。

每快加劲肋与底板的连接焊缝长度为：lw＝2×（100－10－20）＝140mm 所需焊脚尺寸：h=81680/(0.7*140*200*1.22)=3.42mm，取hf＝6mm， 节点板，加劲肋与底板的连接焊缝总长度：

lw＝2×（280－10）+4×（80－10－20）＝740mm，

验算焊缝应力：

Q=326700/(0.7*740*6*1.22)=86.16N/ mm

（4）下弦杆，腹杆与节点板的连接焊缝计算；杆件与节点板连接焊缝的计算以上几个节点计算相同，本设计计算过程从略。

2

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