一、设计题目：设计某车间（无吊车、无天窗、无震动设备）。 二、设计资料：
1. 车间柱网布置图如下；
2. 屋架支撑于钢筋混凝土柱顶
3. 屋面采用1.5×6的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不做支撑）。 4. 柱距6米，厂房跨度27米。 5. 采用梯形刚屋架。 6. 荷载:
屋架自重=（120+11L)N/ m2 （L为屋架跨度） 荷载类型 序号 1 2 静荷载(I) 3 4 活荷载(Ⅱ) 7. 设计要求
Ⅱ-a 找平层20㎝厚 支撑重量 活载 400N/ m2 70 N/ m2 700N/ m2 荷载名称 预应力钢筋混凝土屋面板 两毡三油加绿豆沙 重量 1400N/ m2 400 N/ m2 1) 设计屋面支撑布置。
2) 设计屋架杆件内力（用内力系数法）。 3) 设计节点。 4) 绘制屋架施工图。 5) 选择杆件截面。
三、钢材和焊条的选择：
根据当地计算温度和荷载性质及连接方法，按设计规范要求选用Q235BF级钢材，焊条用E43型，手工焊。
四、屋架形式及尺寸:
由于屋面采用预应力钢筋混凝土大型屋面板卷材防水层（𝑖 =1/10)，故采用缓坡梯形钢屋架计算跨度： 𝐿0=𝐿−300=27000−300=26700mm
屋架在27m的轴线处的端部的高度 H0=1990mm
跨中高度： 𝐻=𝐻0+2𝑖𝐿=1990+2×0.1×27000=3340mm 屋架的高跨比：
HL1
1
=
334027000
=
1
8.08
高跨比在常用的范围之内（1/8-1/10)L。
屋架起拱高度： Q=
L500
=
27000500
=54mm
为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦节间长3m,的人字形式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式，屋架形式及几何尺寸如下。
199015092535229028692850300045003000
150135016*1500=2400027000屋架形式及几何尺寸 55
2249334033401883259012951508150887203040202732515202249150815081508150815081508592812608五、屋盖支撑布置
1. 上弦横向水平支撑
根据车间长度(240>60m),跨度及荷载情况，设置六道上下弦横向水平支撑，因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的上弦横向水平支撑设在底二柱间，在第一柱间的上弦平面设置刚性杆系以保证安装屋架时上弦杆的稳定，并在120m处设置温度缝。
2. 下弦水平支撑
下弦横向水平支撑布置在于上弦横向水平支撑的同一柱间，在第一柱间的下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙的风荷载。
3. 垂直支撑；
根据屋架跨度L<30m，一般需要在屋架两端及跨中垂直平面内布置三道垂直支撑，所以直支撑设在横向水平支撑柱间，于屋架跨中和两端各设一道。
4. 杆系；
在上弦平面内，大型屋面板肋可起杆系作用，因此只有在屋脊处设通常刚性杆系，而两端设通长柔性杆系，在下弦平面内，两端支座各设一道通长刚性系杆，跨中节点处设通长柔性杆系。
5. 下弦中向水平支撑；
根据要求下弦不设纵向水平支撑。
六、屋盖及内力计算 1，荷载计算；
荷载计算及汇总表 项次 1 2 3 4 5 6
计算屋架内内力时需考虑以下三种荷载组合； 1,使用阶段
a, “主跨恒荷载+主跨屋面均布活荷载” b，“主跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载” 使用阶段恒荷载引起节点荷载设计值；
𝑃
恒
荷载名称 预应力钢筋及混凝土屋面板（包括镶缝） 两毡三油绿豆沙 找平层20㎝厚 支撑重量 屋架自重 恒荷载总和 屋面活荷载 活荷载总和 计算公式 20×2 0.12+0.011×27 标准值 (kN/m2) 1.4 0.4 0.4 0.07 0.417 0.7 设计值 (kN/m2） 1.68 0.48 0.48 0.084 0.500 3.224 0.98 0.98 备注 沿屋面坡向分布 沿屋面坡向分布 沿屋面坡向分布 沿水平面分布 沿水平面分布 沿水平面分布 =3.224×1.5×6=29.02kN
使用阶段活荷载引起节点荷载设计值；
𝑃
活
=0.98×1.5×6=8.82kN
2、施工阶段；
c，“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载” 施工阶段恒荷载引起节点荷载设计值；
𝑃′=(0.5+0.084)×1.5×6=5.26kN
恒
施工阶段活荷载引起节点荷载设计值；
𝑃′=(1.68+0.98)×1.5×6=23.94kN
活
2、内力计算；
本屋架采用图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数并列于下表中。
ABCDEFGHIJabc屋架节点 -11.3910.-1.496de
-0.5-1039-7.255-1673-0.517-1.4966730.158.5-1-4
-74.1879.4021.4603.1508.91455屋架杆力系数（左半跨）
55-7.642-7.6420-7.640-5.080-2-5.0800-5.0800-2.8050460-2.8053.0-7.2550.-0.0-2.4621.6192.004389.6-20-10.803-11.392-11.075-11.515-11.57642.9555.4595628.9146.5423.9932.362.9-10.479.-2-1.966928821.489屋架杆力系数（右半跨）
根据算得的节点荷载和杆力系数，利用下表中杆件的内力组合并求出各杆的最不利内力，计算过程相见下表。
杆件内力表
杆件内力表 杆件系数 P=1 在左半跨 在右半跨 内力值 使用阶段 𝑃×③ 恒施工阶段 𝑃×② 活杆件名称 𝑃×① 活𝑃′×③ 恒全跨恒载 𝑃′×① 活在左半跨 𝑃′×② 活在右半跨 计算杆力 全跨 全跨恒载 在左半跨 在右半跨 组合项目 ① AB BC CD 0 -7.255 ② 0 -2.805 ③ 0 -10.06 -15.88 -16.47 -18.72 -19.22 5.68 13.40 8.30 17.83 -10.22 7.80 -6.45 4.58 1.93 ④ 0 -291.94 -460.84 -477.96 -543.25 -557.76 164.83 388.87 240.87 517.43 -296.58 226.36 -187.18 133.37 56.20 ⑤ 0 -63.99 -95.28 -100.48 -97.68 -102.1 36.93 82.93 12.88 78.62 -66.49 48.15 -36.67 22.6 34.34 ⑥ 0 -24.74 -44.81 -44.81 -67.38 -67.40 13.13 35.22 60.35 78.62 -23.66 20.67 -20.19 17.81 -17.3 ⑦ 0 -52.92 -83.53 -86.63 -98.47 ⑧ 0 -173.68 ⑨ 0 -67.15 0 -380.67 ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ④+⑤+⑥ ⑦+⑧ DE -10.803 -5.080 上 EF -11.392 -5.080 弦 FG GH -11.075 -7.640 HI IJ ab bc 下 弦 cd de aB Bb -11.576 -7.642 4.187 9.402 1.460 8.914 -7.539 5.459 -4.158 2.562 3.894 1.489 3.993 6.842 8.914 -2.682 2.343 -2.289 2.019 -1.962 -258.62 -121.62 -600.93 -272.72 -272.72 -623.25 -265.14 -182.9 -708.31 -101.10 -277.13 -182.95 -727.26 29.88 70.48 43.66 93.79 -53.76 41.03 -33.93 24.09 10.15 100.24 225.08 34.95 213.4 -180.48 130.69 -99.54 61.33 93.22 35.65 95.59 163.8 213.4 -64.21 56.09 -54.8 48.33 -46.97 214.89 507.02 615.85 674.67 -386.73 295.18 -244.04 173.78 103.37 斜 腹 bD 杆 Dc gJ -36.82 cf fG fE Gd dg gH aA bC Ff 竖Ig 杆 Ec Hd Je
七、杆件的截面选择与计算；
1、上弦杆:
整个上弦杆不改变截面，取上弦最大设计杆力(GH杆)计算。N=−708.31kN
𝑙𝑜𝑥=150.8cm，𝑙𝑜𝑦=𝑙1=301.6cm
(按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取𝑙1为两块屋面板的宽度，）根据腹杆最大设计杆力𝑁𝑎𝐵=386.73kN，由屋架节点板厚度选择表查得，中间节点板厚度t=10mm，支座节点板厚度，t=12mm。
先由非对称轴选择截面，假设λ=60，查得𝜑=0.807，（由双角钢组成的T型和十字型钢截面均属于b类截面），需要的截面面积：
𝑁708.31×103
𝐴𝑠===40.82 cm2
𝜑𝑓0.807×215-1 0 -1 -29.12 -8.82 0 -5.26 -23.94 0 -37.94 -0.987 -0.175 0.735 -0.955 3.150 0.673 -0.5 -2.482 -2.479 0 1.646 -1.966 0 0 3.47 2.65 0.735 0.69 1.18 0.673 -0.5 101.05 77.17 21.40 20.09 34.36 19.60 -14.56 -8.71 -1.54 6.48 -8.42 27.78 5.94 -4.41 -21.89 -21.86 0 14.52 -17.34 0 0 18.25 13.94 3.87 3.63 6.21 3.54 -2.63 -23.63 -4.19 17.6 -22.86 75.41 16.11 -11.97 -59.42 -59.35 0 39.41 -47.07 0 0 92.34, -83.04 75.63 -63.54 27.88 43.04 -19.23 81.62 -40.86 25.54 -18.97 ⑦+⑨ ④+⑤ ⑧+⑨ ④+⑤ ⑧+⑨ ④+⑤ ⑦+⑨ ⑦+⑧ ⑦+⑧ ⑦+⑨ ④+⑤ ④+⑤ ④+⑤ -1.496 -1.496 0 0 0 0 -1.496 -1.496 0 -43.56 -43.56 0 -13.19 -13.19 0 0 0 0 -7.87 -7.87 0 -35.81 -35.81 0 0 0 0 -56.75 -56.75 0 ④+⑤ ④+⑤ （一般角钢厚度小于15mm，属底一组，故取𝑓=215N∕mm2 ) 需要的回转半径： 𝑖𝑥=
𝑖𝑦=
𝑙𝑜𝑥𝜆
=
150.860
=2.51cm
𝑙𝑜𝑦301.6
==5.03cm 𝜆60根据As，𝑖𝑥，𝑖𝑦 查表，选用2L140×90×10, 短边相连𝐴𝑠=44.52 cm2，𝑖𝑥=2.56cm，𝑖𝑥=6.77cm。[𝜆]=150,
验算： 𝜆𝑥=
𝜆𝑦=
𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥
=
150.82.51
=60.08<[λ]=150
𝑙𝑜𝑦301.6==59.96<[λ]=150 𝑖𝑦5.03因为，𝜆𝑚𝑎𝑥=𝜆𝑥=60.08，查表得：
60.08−60
×(0.802−0.807)=0.807
61−60𝑁708.31×103
𝜎𝑥===173.36N∕mm2<215𝑁∕mm2
𝜑𝑥𝐴0.807×5063𝜑=0.807+
满足要求。
验算对称轴y轴的稳定承载力
𝑏1⁄𝑡=14⁄1=14>0.56𝑙𝑜𝑦⁄𝑏1=0.56×301.6⁄14=12.06
换算长细比𝜆𝑦𝑧=3.7查附二表2.2得𝜑𝑦𝑧=
故 𝜎𝑦=满足要求。
垫板每节间放置一块（满足𝑙1范围内不少于两块），𝑙𝑑=150.8/2=75.4cm<40𝑖(𝑖为4.47cm,查附三表3.4) 2、下弦杆；
整个下弦也不改变截面，采用最大设计杆力（de杆）计算， 𝑙𝑜𝑥=300cm, 𝑙𝑜𝑦=297/2=148.cm, N=674.67kN。需要的净截面面积为：
𝑁𝜑𝑦𝑧𝐴
𝑏1𝑡
(1+52.7𝑏4)=3.7×
1
2𝑡2𝑙𝑜𝑦
141
×(1+
301.62×1252.7×144)=54.13
54.13−5455−54
×(0.833−0.838)=0.837
=167.14N∕mm2<215𝑁∕mm2
=
708.31×1030.837×5063
𝑁674.67×103
𝐴𝑛===3138mm2 𝑓215选用2L125×80×8（短肢相连），A=31.98㎝2,𝑖𝑥=2.28cm, 𝑖𝑦=5.9cm. 由屋架节点板厚度选择表查得，中间节点板厚度t=10mm，支座节点板厚度，t=12mm。 验算：在节点设计时，将位于cd杆连接下弦支撑的螺栓孔包在节点板内，且使螺栓孔中心到节点板内端边缘距离不小于100㎜，故截面验算中不考虑栓孔对截面的削弱，按毛截面 验算强度及长细比，（[λ]=350）：
𝑁674.67×103
𝜎===210.97N∕mm2<215𝑁∕mm2
𝐴3198𝑙𝑜𝑥300𝜆𝑥===131.58<[λ]=350 𝑖𝑥2.28𝑙𝑜𝑦1485𝜆𝑦===248.33<[λ]=350
𝑖𝑦5.98满足要求。
垫板每节间放一块，𝑙𝑑=300/2=150<80𝑖=4.01×80=320.8cm. 3、端斜杆Ba
N=-386.73kN, 𝑙𝑜𝑥=253.5cm,(支座斜杆），𝑙𝑜𝑦=253.5cm,假设λ=60，查得𝜑=0.807
需要截面面积： 𝐴𝑠=
𝑁𝜑𝑓
=
386.73×1030.807×215
=22.29 cm2
需要的回转半径为： 𝑖𝑥𝑠=
𝑖𝑦𝑠=
𝑙𝑜𝑥𝜆
=
253.560
=4.23cm
𝑙𝑜𝑦253.5
==4.23cm 𝜆60选择2L100×80×10,（长肢相连），A=34.33cm2, 𝑖𝑥=3.12cm, 𝑖𝑦=3.52cm, [𝜆]=150,. 验算： 𝜆𝑥=
𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥
=
253.53.12
=81.25<[λ]=150
𝑏2⁄𝑡=80⁄10=8<0.48𝑙𝑜𝑦⁄𝑏2=0.48×253.5⁄8=15.21 𝑙𝑜𝑦253.5𝜆𝑦===72.02
𝑖𝑦3.52换算长细比𝜆𝑦𝑧=𝜆𝑦(1+查附二表2.2得𝜑𝑦𝑧=
1.09𝑏42
2𝑙2𝑜𝑦𝑡
)=72.02×(1+253.52×12)=77.02<[λ]=150
1.09×84
77.02−7778−77𝑁
𝑦𝑧
×(0.701−0.707)+0.707=0.707
故 𝜎𝑦=𝜑满足要求。
=0.707×3433=146N∕mm2<215𝑁∕mm2
𝐴
386.73×103
设两块垫板84.5<40 𝑖 =94满足要求； 4、斜腹杆Bb
N=295.18kN, 𝑙𝑜𝑥=0.8𝑙=0.8×2608=2086=208.6cm, 𝑙𝑜𝑦=260.8cm.
需要的净截面面积为： 𝐴𝑛𝑠=
𝑁𝑓
=
295.18×103
215
=13.73 cm2
选择2L80×6等肢角钢，A=18.8mm2, 𝑖𝑥=2.47cm, 𝑖𝑦=3.6cm.
验算： 𝜎=
𝑁𝐴
=
295.18×103
1880
=157N∕mm2<215𝑁∕mm2
𝑙𝑜𝑥208.6==84<[λ]=150 𝑖𝑥2.47𝑙𝑜𝑦260.8𝜆𝑦===72<[λ]=150
𝑖𝑦3.6𝜆𝑥=
满足要求。
设两块垫板𝑙𝑑=260.8/3=87cm<80 𝑖 =198cm.满足要求。 5、斜腹杆Db
N=-244.04kN，𝑙𝑜𝑥=0.8×𝑙 =0.8×2869=2295mm=229.5cm, 𝑙𝑜𝑦=L=2869mm
假设λ=70，查得φ=0.751。需要的截面面积为：
𝑁244.04×103
𝐴𝑠===15.11 cm2
𝜑𝑓0.751×215需要的回转半径为： 𝑖𝑥𝑠=
𝑖𝑦𝑠=
𝑙𝑜𝑥𝜆
=
229.570
=3.28cm
𝑙𝑜𝑦286.9
==4.1cm 𝜆70选择2L100×6.等肢角钢，A=23.9cm2, 𝑖𝑥,=3.1cm，𝑖𝑦=4.44cm,
𝑙𝑜𝑥229.5==74<[λ]=150 𝑖𝑥3.1𝑏⁄𝑡=100⁄6=16.67<0.58𝑙𝑜𝑦⁄𝑏=0.58×286.9⁄6=27.7
𝜆𝑥=
𝜆𝑦=
𝑙𝑜𝑦286.9
==65 𝑖𝑦4.440.475×1004286.92×62换算长细比𝜆𝑦𝑧=𝜆𝑦(1+ λmax=74,查得φ=0.726
0.475𝑏4
2𝑙2𝑜𝑦𝑡
)=65×(1+)=73.2<[λ]=150
N244.04×103
σ===140.6N∕mm2<215𝑁∕mm2
φA0.726×2390满足要求。
𝑙𝑑=286.9/3=95.6cm<40 𝑖 =3.1×40=124cm, 6、斜腹杆Dc
N=173.78kN, 𝑙𝑜𝑥=0.8L=0.8×2859=2287mm, 𝑙𝑜𝑦=2859mm. 需要的净面积为： 𝐴𝑛𝑠=
𝑁𝑓
满足要求。
=
173.78×103
215
=8.08 cm2
选择2L56×8,A=16.73cm2, 𝑖𝑥=1.68cm, 𝑖𝑦=2.68cm, 验算： 𝜆𝑥=
𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥
=
228.71.68
=136<[λ]=150
𝜆𝑦=
满足要求。
𝑙𝑜𝑦286.9
==107<[λ]=150 𝑖𝑦2.68设两块垫板，𝑙𝑑=285.9/3=95.3cm<80 𝑖 =121cm。满足要求
7、斜腹杆Ef
N=27.88kN, 𝑙𝑜𝑥=0.8×1883=1506mm, 𝑙𝑜𝑦=1883mm 需要的截面面积为： 𝐴𝑛𝑠=
𝑁𝑓
=
27.88×103
215
=129.7mm2
选择2L50×5,A=9.61cm2, 𝑖𝑥 = 1.53cm, 𝑖𝑦=2.45cm, 验算： 𝜎=
𝑁𝐴
=
27.88×103
961
=29.1N∕mm2<215𝑁∕mm2
𝑙𝑜𝑥150.6==98.4<[λ]=150 𝑖𝑥1.53𝑙𝑜𝑦188.3𝜆𝑦===76.4<[λ]=150
𝑖𝑦2.45𝜆𝑥=
满足要求。
设两块垫板：𝑙𝑑=188.3/3=62.8cm<80 𝑖 =80×1.53=122.4cm,满足要求。 8、再分式斜杆cG
分式斜杆两段主斜杆，cf与fG同时受压，且达到最大，Ncf=-83.04kN,NfG=-
63.54kN 𝑙𝑜𝑥=2087mm, 𝑙𝑜𝑦=(2087×2)×(0.75+0.25×90.29/118.02)=392.9cm 设λ=110查得φ=0.493，
则需要的截面面积为：𝐴𝑠=𝜑𝑓=0.493×215=783 mm2 需要的回转半径为： 𝑖𝑥=
𝑖𝑦=
𝑙𝑜𝑥𝜆
𝑁
83.04×103
=
208.7110
=1.90cm
𝑙𝑜𝑦301.6
==3.57cm 𝜆110
选择2L80×6(等肢），As=18.8cm2, 𝑖𝑥=2.47, 𝑖𝑦=3.65
验算： 𝜆𝑥=
𝜆𝑦=
𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥
=
208.72.47
=84.5<[λ]=150
𝑙𝑜𝑦301.6==107.6<[λ]=150 𝑖𝑦3.65 λmax=𝜆𝑦=134.1,查得φ=0.506
N83.04×103
σ===124.1N∕mm2<215𝑁∕mm2
φA0.506×1880满足要求。
杆件cf，fG均设两块垫板：𝑙𝑑=208.7/3=69.6cm<40 𝑖 =98.8cm. 9、斜腹杆Gd
斜腹杆Gd是内力在不同荷载布置处变号的杆件，其设计杆力为N=+43.04kN,或N=-19.23kN, 𝑙𝑜𝑥=0.8L=0.8×3251=2601mm, 𝑙𝑜𝑦=3251mm,因杆力很小，故按允许产系比计算，则需要的回转半径： 𝑖𝑥=
𝑖𝑦=
𝑙𝑜𝑥[𝜆]
=
260.1150
=1.73cm
𝑙𝑜𝑦325.1
==2.17cm [𝜆]150选择2L63×5,A=12.3 cm2, 𝑖𝑥=1.94cm，𝑖𝑦=2.96cm, 验算： 𝜆𝑥=
𝜆𝑦=
𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥
=
260.11.94
=134.1<[λ]=150
𝑙𝑜𝑦325.1==109.8<[λ]=150 𝑖𝑦2.96 λmax=134.1,查得φ=0.369
10. 竖杆Hd
N=−56.75kN 𝑙𝑜𝑥=0.8l=0.8×304=243cm，𝑙𝑜𝑦=304cm。
选用2L63×5, 𝐴=12.29 cm2，𝑖𝑥=1.94cm，𝑖𝑦=2.96cm。, 验算: 𝜆𝑥=
𝑙𝑜𝑥𝑖𝑥
=
2431.94
=125.3<[λ]=150 对y轴：b/t=63/5=12.6<0.58𝑙𝑜𝑦/b=0.58304/6.3=28,
𝜆𝑂𝑦
𝑙𝑜𝑦304===102.7 𝑖𝑦2.960.475×6.342432×0.52
𝜆𝑦𝑧=𝜆0𝑦(1+
0.475𝑏4
2𝑙2𝑜𝑦𝑡
)=102.7×(1+)=107.9<[λ]=150
𝜆𝑚𝑎𝑥=𝜆𝑥=125.3，查表得：𝜑𝑥=0.463
N56.75×103
σ===99.7N∕mm2<215𝑁∕mm2
φA0.463×1229满足要求。
设置三块垫板，𝑙𝑑=11． 竖杆Cb
𝑁=−37.94kN, 𝑙𝑜𝑥=0.8𝑙=0.8×229=183.2cm，𝑙𝑜𝑦=229cm。 因为杆力很小，可按容许长细比[λ]=150选择截面。需要的回转半径为：
𝑖𝑥𝑠=𝑖𝑦𝑠
𝑙𝑜𝑥183.2==1.22cm [𝜆]150𝑙𝑜𝑦4
=
3044
=76<40𝑖（𝑖=1.94cm）
𝑙𝑜𝑦229===1.53cm [𝜆]150按𝑖𝑥𝑠，𝑖𝑦𝑠查型钢表。选用2L50×5，𝑖𝑥=1.53cm≈𝑖𝑥𝑠，𝑖𝑦=2.45cm≈𝑖𝑦𝑠 满足要求。
垫板放三块，虽然𝑙𝑑=
𝑙𝑜𝑦4
=
2294
=57.25cm<40𝑖(𝑖=1.53cm),但实际上节点板宽度
较大，杆件的净长较小，可以够用。
其余各杆件的截面选择见下表。连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜面计算长度为
𝑙𝑜=0.9 𝑙，其他腹杆除Aa和Ba外，𝑙𝑜𝑥 =0.8 𝑙
杆件截面计算
名称 杆内力 件kN 编号 计算长度cm 截面形式和规格 截面面积 ㎝2 回转半径 长细比 容许长细比λ 稳定系数 计算应力 N/㎡ 𝑙𝑜𝑥 𝑙𝑜𝑦 𝑖𝑥 𝑖𝑦 𝜆𝑥 𝜆𝑦 上弦 下弦 斜腹杆 GH -708.3 de Ba 674.7 -386.73 295.18 -244.04 173.78 27.88 -118.02 25.54 150.8 301.6 300 148.5 2L140×90×10 2L125×80×8 2L100×80×10 2L80×6 2L100×6 2L50×8 2L50×5 2L80×6 2L50×5 2L63×5 2L63×5 2L50×5 2L50×5 2L50×5 44.52 31.98 34.33 2.56 2.28 3.12 6.77 5.9 3.52 60.8 59.96 150 350 0.786 191.53 192.31 131 248 81 253.5 253.5 72.02 150 0.751 210 Bb Db 208.6 260.8 229.5 286.9 18.8 23.9 2.47 3.1 3.65 4.44 84 74 72 65 350 150 199 0.751 216.5 193 37 Dc Ef cG 228.7 285.9 150.6 188.3 208.7 392.9 11.38 9.61 18.8 1.52 1.53 2.47 2.48 2.45 3.65 84 98.4 84.5 108 76.4 350 350 107.6 150 0.506 124.1 33.61 Hg Gd 162.2 202.7 9.61 12.3 12.3 9.61 9.61 9.61 1.53 1.94 1.94 1.53 1.53 1.53 2.45 2.96 2.96 2.45 2.45 2.45 106 82.7 134.1 350 43.04 260.1 325.1 -19.23 113.3 -60.72 224.9 431 -18.97 200.5 200.5 -48.02 183.2 229 103.6 129.5 109.8 150 150 150 150 150 0.369 59.2 0.315 157 0.383 65 0.437 114 0.764 52.9 Jd 116 148 131 82 120 93 67.7 52.9 竖杆 Aa Cb Ff Ig Ec Hd Je 121.6 152 -37.94 207.2 259 -71.83 243.2 304 0 300.6 300.6 2L50×5 9.61 1.53 1.53 1.94 2.45 2.45 2.96 79.5 135.4 125.4 2.45 62.0 106 150 150 0.691 72 0.363 206 0.409 143 0 2L50×5 9.61 2L63×5 12.29 2L63×5 12.29 102.7 150 150 2.45 2.45 八．节点设计
先算出个斜腹杆杆断需要的焊缝尺寸，其计算公式为：
1
角钢支肢背所需焊缝的长度𝑙1=2×0.7ℎ
𝐾𝑁
𝑤𝑓1𝑓𝑓
+2ℎ𝑓
𝑤𝑓2𝑓𝑓
2
角钢肢尖所需焊缝的长度 𝑙2=2×0.7ℎ
𝐾𝑁
+2ℎ𝑓
内力分配系数：等边角钢K1=0.70，K2=0.3
不等边角钢以短边相连，K1=0.75，K2=0.25 不等边角钢以长边相连，K1=0.65，K2=0.35
各杆件所需焊缝长度的计算结果见下表。未列入表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取 ： ℎ𝑓≥1.5√𝑡=1.5√10=4.7mm≈5mm，𝑙1=𝑙2=8ℎ𝑓+10=50mm
杆杆端焊缝尺寸
肢背焊缝 杆件名称 aB Bb bD Dc cF Fd dH gK Ie Cb Ec Gd Jg 设计内力 -386.73 295.18 -244.04 173.78 92.34 75.63 43.04 81.62 103.37 -37.94 l1 (mm) 190 150 140 110 90 75 50 80 100 50 l2 (mm) 8 7 7 6 6 5 5 5 5 5 l1(mm) 135 105 100 85 70 60 50 60 70 50 肢尖焊缝 l2(mm) 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 节点形状及尺寸的确定： 1. 下弦节点b
按上表Bb、Db杆件所需的焊缝长度，按比例绘制节点详图，从而确定节点板的形状和尺寸，由下图中量的下弦与节点板的焊缝长度为360mm,设焊角尺寸，ℎ𝑓=5mm,焊缝承受的左右杆内力差为∆N=Nbc−Nab=507.02-214.89=292.13kN
焊缝强度肢背的验算：
1
𝑡𝑓=2×0.7ℎ
𝑘∆𝑁
𝑓𝑙𝑤
=2×0.7×5×(360−10)=89.4N⁄mm2<𝑓𝑓𝑤=160N⁄mm2 0.75×292.13
满足要求。
肢尖的焊缝应力更小，一定满足要求，竖杆Cb下端应伸至下弦肢尖15mm处，并肢尖和肢背节点板满焊。
5295.18kN637.94kN204.04kN254443257
29
2. 上弦节点“B”
214.89kN3405-606-1105-506-100507.02kN220200按焊缝长度表所示腹杆Ba.和Bb的焊缝长度，按比例绘制节点详图，确定节点板形状尺寸如下图所示，量得节点板长度为380mm，设肢背和肢尖的焊角尺寸ℎ𝑓=5mm,因节点板伸出肢背15mm.,故由弦杆与节点板的四条焊缝共同承受节点集中荷载P=29.02+88.2=37.84kN,和弦杆内力差∆N=NBC=380.67kN,的共同作用，忽略P对焊缝的偏心作用并视其与上弦杆垂直，则上弦肢背的焊缝应力为：
22
Pk1∆N
√()+()=125.56N⁄mm2 1.22×0.7×hflw2×0.7×hflw
145145满足要求：由肢尖焊缝hf=5mm,故应力更小，不必验算： 165175140380.67kN120
08-1006-7052283206-1105-60386.73kN295.18kN3. 下弦中央拼接式节点（e) 1) 拼接角钢计算：
节点两侧下弦杆力相等每侧杆力为N=674.67kN,计算拼接角钢采用与下弦相同的截面2L140×90×8,设与下弦连接焊缝的焊角尺寸ℎ𝑓=5mm,竖直肢应切去t+ℎ𝑓+5=23mm,拼接角钢与下弦每条焊缝所需计算长度为，
𝑁𝑑𝑒674.67×103
𝑙𝑤===188.2mm
4×0.7×ℎ𝑓𝑓𝑓4×0.7×8×160拼接角钢需要的长度：L=2×(𝑙𝑤+10)+10=406mm,为保证节点处的强度L=420mm.
2) 下弦与节点板的连接焊缝计算：
下弦与节点板的连接焊缝按0.15𝑁𝑑𝑒计算，取焊脚尺寸为ℎ𝑓=5mm,节点一侧下弦肢背与肢尖每条焊缝需要长度L1 L2分别为：
0.15k1𝑁𝑑𝑒0.75×0.15×674.67×103
𝑙1=+10=+10=77.8mm
2×0.7×ℎ𝑓𝑓𝑓2×0.7×5×1600.15k2𝑁𝑑𝑒0.25×0.15×674.67×103𝑙2=+10=+10=34.4mm
2×0.7×ℎ𝑓𝑓𝑓2×0.7×5×160如下图所示节点板宽度是由连接竖杆的构造要求所决定从图中量的每条肢背焊缝的长度为115mm,每条肢尖长度为100mm,满足要求：
0455858
4. 屋脊节点“J”
拼接角钢采取与上弦相同的截面2L140×90×10,设拼接角钢与上弦连接焊缝的焊脚尺寸ℎ𝑓=8mm,竖直肢应切去t+ℎ𝑓+5=23mm,按上弦杆力NIJ=-727.26kN,计算拼接角钢与上弦连接焊缝，节点每则每条焊缝所需的计算长度为。
NIJ727.26×103
𝑙𝑤===203mm
4×0.7×ℎ𝑓𝑓𝑓4×0.7×8×140拼接角钢所需长度L=2(𝑙𝑤+10)+20=446mm. 为确保拼接节点处的刚度取L=500mm. 上弦杆与节点板焊接计算：
上弦杆与节点板在节点处两侧共有8条焊缝，共同承受节点荷载P与上弦内力的应力近似sinα=0.1.该应力的数值为: 2Nsinα-P=2×727.26×0.1-37.84=107.61kN,设焊角尺寸ℎ𝑓=5mm,每条焊缝所需的长度为：
2𝑁𝑠𝑖𝑛𝛼−𝑃2×727.26×0.1−37.84𝑙=+10=+10=37.5mm
8×0.7ℎ𝑓𝑓𝑓8×0.7×5×140焊缝长度为180mm,故该节点满足要求： 0
818200200100300180727.26kN205727.26kN25039
55--5080
103.37kN5-505-80103.37kN05. 支座节点“a” 底板计算：
底板承受屋架的支座反力，R=9×P=9×37.84=340.56kN,柱采用C20混凝土，其轴心抗压强度设计值𝑓𝑐=10N/mm2,底板需要的净面积为：
𝐴𝑛=
𝑅340180==34018mm2 𝑓𝑐10锚栓直径采用d=25mm,锚栓孔布置如图，栓孔面积为：
∆𝐴=50×40×2+𝜋×252=5963mm2
底板需要的总面积为:
𝐴𝑠=𝐴𝑛+∆𝐴=34018+5963=39981mm2
按构造要求底板面积为：A=280×280=78400mm2，满足要求： 底板承受实际均布反力：
𝑅340.56×103
𝑞===4.7N⁄mm2<10N⁄mm2
𝐴−∆𝐴78400−5963节点板和加筋肋将底板分为四块相同的两相邻边支撑板，其对角线长度a1及内角定点到对角线的垂直距离b1,分别为:
𝑎1=√2×1402=198mm， 𝑏1=0.5𝑎1=99mm
则两相邻边支撑板单位板宽的最大弯矩为：
𝑀=𝛽𝑞𝑎12=0.058×5.97×1982=13575N∙mm
所需底板的厚度：
6×𝑀6×13575𝑡=√=√=19.4mm
𝑓215 取t=20mm
实际底板尺寸为280×280×20
435474768358-6-18013018.97kN386.73kN480233305214.89kN80
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