梯形屋架设计任务1 设计资料梯形屋架，建筑跨度为18m，端部高度为1.99m，跨中高度为2.89m，屋架坡度i=1/10,屋架间距为6m，屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm400mm，混凝土采用。屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑（如图1-1所示）。屋面采用1.56m预应力钢筋混凝土大型屋面板，120mm厚珍珠岩（）的保温层，三毡四油铺绿豆沙防水层，20mm厚水泥砂浆找平层，屋面雪荷载为，钢材采用3号钢（Q390）。2设计要求2.1 屋面雪荷载取值：按分组序号，取用设计资料屋面雪荷载+0.1分组序号（第2组，屋面雪荷载取值为：+0.12=）。2.2 设计中，应绘制出必要的节点详图等图纸。2.3 其他条件与设计资料相同。3 荷载计算3.1 永久荷载预应力钢筋混凝土大型屋面板： 三毡四油防水层及及找平层（20mm）：120mm厚泡沫混凝土保温层： 3.2 可变荷载屋面雪荷载： 3.3 荷载组合永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：4 内力计算桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法（图2-1）求得表3-1。 如图2-1 表3-1杆 件轴线长F荷载内力（kN）上弦杆 135801507-219.3231508-219.3231507-317.0551508-317.0551507-320.896下弦杆2850+127.6133000+280.5773000+326.711斜杆a2519-229.156b2602+161.628c2859-119.159d3118+66.399e3118-24.318f3118-16.317竖杆A-B1990-17.622C-D2290-35.244E-F2590-35.244G-H2890+28.618 杆件内力图5 截面选择5.1 上弦杆截面选择上弦杆采用相同截面，以最大轴力杆来选择：在屋架平面内的计算长度，屋架平面外的计算长度。选用两个不等肢角钢，长肢水平。截面几何特性（长肢水平双角钢组成T形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板厚8mm）： 截面验算：大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。5.2 下弦杆截面选择下弦杆也采用相同截面，以最大轴力杆来选择：在屋架平面内的计算长度：，屋架平面外的计算长度：。所需截面面积为：选择两个不等肢角钢，长肢水平。截面几何特点： 另两个节点的下弦杆内力较小，但，故须验算其屋架平面外的长细比：5.3 支座竖杆AB截面选择杆轴力：计算长度：，采用两个等肢角钢，组成T型截面截面几何特性：，截面验算：5.4 支座斜杆a截面选择杆轴力： 计算长度：采用两个不等肢角钢，长肢相拼。截面几何特性：截面验算：5.5 斜杆b截面选择杆轴力： 计算长度：所需截面:选用两个等肢角钢，组成T形截面截面特性：5.6 竖杆CD截面选择杆轴力：计算长度：采用两个等肢角钢，组成T形截面。截面几何特性：截面验算：5.7 斜杆c截面选择杆轴力： 计算长度： 采用两个等肢角钢，组成T形型截面截面几何特性： 截面验算：5.8 斜杆d截面选择杆轴力： 计算长度： 所需截面：采用两个等肢角钢，组成T形型截面截面几何特性： 5.9 竖杆EF截面选择杆轴力：计算长度： 采用两个等肢角钢，组成T形截面截面几何特性： 截面验算：5.10 斜杆e截面选择杆轴力： 计算长度： 采用两个等肢角钢，组成T形截面截面几何特性： 截面验算：5.11 斜杆f截面选择杆轴力：计算长度： 采用两个等肢角钢，组成T形截面截面几何特性： 截面验算：5.12 竖杆GH截面选择杆轴力：计算长度： 采用两个等肢角钢，组成T形截面截面几何特性： 截面验算：各杆件截面选择结果列表如下表4-1屋架杆件截面选择表杆件 名称计算内力（kN）计算长度（cm）截面规格截面面积（cm2）回转半径（cm）长细比容许长细比稳定系数计算应力（N/mm2）l0xl0yixiyxy yz上弦 屋脊接点0150.8301.6210080621.2742.404.6162.865.41500.7780-219.323150.8301.6210080621.2742.404.6162.865.41500.778132.51-219.323150.8301.6210080621.2742.404.6162.865.41500.778132.51-317.055150.8301.6210080621.2742.404.6162.865.41500.778191.56-317.055150.8301.6210080621.2742.404.6162.865.41500.778191.56-320.896150.8301.6210080621.2742.404.6162.865.41500.778193.88下弦+122.61330060029056617.1141.584.42189.9135.73500.567126.35+280.57730060029056617.1171.584.42189.9135.73500.567289.14+326.71130030029056617.1141.584.42189.9135.73500.567336.68斜杆a-229.156253253210063722.2223.202.5879.198.11500.567181.8b+161.628209261.325059.6061.532.38136.6109.83500.35948.86c-119.159229.1286.427559.6061.532.3898.385.21500.566142.01d+66.399229.1286.425059.6061.532.38149.7120.33500.30822.44e-24.318249.9312.4263512.2861.942.89128.8108.11500.39350.36f-16.317249.9312.4263512.2861.942.89128.8108.11500.39333.79竖杆AB-17.622199199263512.2861.942.8910268.91500.54226.463CD-35.244183.222925059.6061.532.38119.796.21500.43883.76EF-35.244207.225925059.6061.532.38135.4108.81500.364100.79GH+28.618231.2289263512.2861.942.89119.21003500.78629.636 节点设计各节点的节点板厚一律取8mm，各杆内力如图5-1所示。5.1 下弦节点i设计首先，计算腹杆与节点板连接焊缝尺寸，然后按比例绘出节点板形状和尺寸，最后验算下弦与节点板的连接焊缝。已知焊缝的抗拉、抗压和抗剪的强度设计值：设杆b的肢背和肢尖焊缝分别是和，则所需焊缝长度为：肢背： 取110mm肢尖： 取80mm设杆c的肢背和肢尖焊缝分别是和，则所需焊缝长度为肢背： 取100mm肢尖： 取80mm设杆CD的肢背和肢尖焊缝均为，则所需焊缝长度为肢背： 取165mm肢尖： 取165mm根据上述腹杆焊缝长度，并考虑杆件之间应留有间隙，按比例绘出节点大样图。 下弦杆6.1 从而确定节点板尺寸为。下弦与节点板连接的焊缝长度为385mm，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差 所受较大的肢背处焊缝应力为：6.2 下弦节点j的设计（图5-2）设节点所有焊缝为，所需焊缝长度如下：杆d肢背： 肢尖： 杆EF肢背： 肢尖：杆e肢背： 肢尖：所有焊缝均按构造（节点板尺寸）确定，焊缝长度均需大于60mm。下弦与节点板连接的焊缝长度为320mm，焊缝所受的力为左右两下弦 杆内力差所受较大的肢背处焊缝应力为：焊缝强度满足要求。6.3 下弦节点k的设计下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），拼接角钢这部分削弱，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。设焊缝，则所需一条焊缝计算长度为:拼接角钢的长度取400mm121.52=243mm屋架分成两个运输单元，设置工地焊缝长度拼接，左半边的弦杆和腹杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的弦杆与腹杆与节点板连接用工地焊缝。中间竖杆跟左半边在工厂焊牢再出厂，为便于工地拼接，在拼接的角钢与右半边斜杆上，设置螺栓