梯形屋架设计例题18米（梯形屋架横向支撑设计要点,梯形屋架节点焊缝强度计算）

在设计梯形屋架时，横向支撑是确保结构稳定性和承载能力的关键部分，本例题涉及一个18米长的梯形屋架，要求分析其横向支撑设计要点及节点焊缝强度的计算，需确定支撑的位置、数量以及与主梁的连接方式，考虑支撑材料的选择，如钢材或混凝土，并评估其力学性能，进行节点焊缝的设计，包括焊缝的类型、尺寸和位置，以确保足够的强度和耐久性，进行强度计算，包括支撑和节点焊缝的承载力计算，确保满足安全标准，通过这些步骤，可以确保梯形屋架的结构设计既安全又经济。

一、设计资料相关例题

• 跨度与结构形式
  • 在一些例题中，梯形屋架跨度为18米，屋架铰支在钢筋混凝土柱上，例如柱的混凝土标号可能为C30，上柱截面为400mm×400mm，钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。
• 屋面相关情况
  • 屋面可能采用1.5×6预应力混凝土板，屋面坡度有多种情况，如i = 1800/10，采用无檩体系平坡梯形屋架。对于屋面荷载，可能有三毡四油防水层、水泥砂浆找平层、保温层、一毡二油隔气层、水泥砂浆找平层、预应力混凝土屋面板等产生的自重，还有屋架和支撑自重等永久荷载，屋面活荷载（取大于雪荷载的值）、屋面积灰荷载等可变荷载。

二、支撑系统设置例题

• 横向支撑
  • 当厂房长度大于60m时，如90m，根据厂房跨度及荷载情况，可能设置三道上、下弦横向水平支撑，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，其规格与中间柱间支撑可能有所不同。横向支撑对保证上弦杆的侧向稳定性有重要作用，对于跨度小于24m且室内无悬挂吊车的情况，可能不设下弦平面横向支撑，但如果房屋总长较长（如90m大于60m），需在跨中增设一道横向水平支撑。
• 纵向支撑
  • 即使房屋跨度、高度较小，但如果有较大震动设备（如锻压车间），对房屋整体刚度要求较高时，应设置纵向水平支撑。对于梯形屋架，纵向支撑可能设置在屋架的下弦平面，并且设置在屋架两端节间处。
• 垂直支撑与系杆
  • 在屋脊和两个支座处设置纵向刚性系杆，其余四道为柔性系杆。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。在所有柱间的上弦平面设置刚性与柔性系杆，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柔性系杆，以传递山墙风荷载。

三、杆件内力计算例题

• 荷载组合计算
  • 需要考虑三种荷载组合情况：全跨永久荷载+全跨可变荷载；全跨永久荷载+半跨可变荷载；全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载。在计算时，屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，取较大的荷载标准值进行计算。对于梯形屋架满跨荷载布置时可使弦杆的内力最大，而跨度中间的部分腹杆却是半跨受荷载时内力最大，但对于跨中的部分斜腹杆因半跨荷载可能产生内力变化，有时对于跨中腹杆按受压杆进行计算，不再考虑半跨荷载作用的组合。
• 杆件内力系数计算
  • 屋架在不同荷载组合作用下会有计算简图，通过计算可以得到各杆件在单位荷载作用下的内力系数，进而根据实际荷载计算杆件内力。例如左半跨F = 1的屋架各杆件的内力系数可通过相应的计算方法得出。

四、杆件截面选择例题

• 上弦杆
  • 整个上弦杆可能采用等截面、不等边轧制角钢。按最大内力计算，根据相关计算（如考虑回转半径、长细比等因素）来选择合适的角钢型号。例如，可能选择2∟短肢相并的角钢，要满足强度、稳定性等要求，绕截面对称轴失稳时，应考虑弯扭曲影响，用换算长细比代替，根据计算结果判断是否满足要求。
• 下弦杆
  • 整个下弦采用等截面、不等边轧制角钢，通过计算其内力，并根据相关要求（如强度、长细比等）来确定所选角钢满足设计要求。
• 腹杆（斜腹杆和竖杆）
  • 对于斜腹杆，不同的杆件如aB杆、Bc杆、De杆等根据其受力情况（可能是拉杆或者可能产生内力变号的情况），选择合适的角钢型号，并且要满足如强度、长细比等要求。对于竖杆，如Gg杆、Aa杆、Cc杆、Ee杆等同样根据受力和相关要求进行角钢型号的选择。

五、节点设计例题

• 下弦节点
  • 例如下弦节点“c”，设“Bc”杆的肢背和肢尖焊缝为一定厚度（如8mm），根据内力计算所需的焊缝长度，肢背和肢尖分别计算并取值（如肢背取130mm，肢尖取50mm）。设“cD”杆同理计算焊缝长度。综合考虑取节点板尺寸，如300mm×230mm，下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm，计算焊缝所受的力（如左右两下弦杆的内力差），并判断焊缝强度是否满足要求。
• 上弦节点
  • 上弦节点如“B”，“Bc”杆与节点板的焊缝尺寸可能与下弦节点类似，对于“aB”杆设肢背和肢尖焊缝为一定厚度（如10mm），计算所需焊缝长度（如肢背取140mm）等操作。

梯形屋架设计荷载组合原则

梯形屋架横向支撑设计要点

梯形屋架腹杆内力变化规律

梯形屋架节点焊缝强度计算