在設(shè)計(jì)梯形屋架時(shí)，橫向支撐是確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力的關(guān)鍵部分，本例題涉及一個(gè)18米長(zhǎng)的梯形屋架，要求分析其橫向支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)焊縫強(qiáng)度的計(jì)算，需確定支撐的位置、數(shù)量以及與主梁的連接方式，考慮支撐材料的選擇，如鋼材或混凝土，并評(píng)估其力學(xué)性能，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)焊縫的設(shè)計(jì)，包括焊縫的類型、尺寸和位置，以確保足夠的強(qiáng)度和耐久性，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，包括支撐和節(jié)點(diǎn)焊縫的承載力計(jì)算，確保滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，通過這些步驟，可以確保梯形屋架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)。

一、設(shè)計(jì)資料相關(guān)例題

• 跨度與結(jié)構(gòu)形式
  • 在一些例題中，梯形屋架跨度為18米，屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，例如柱的混凝土標(biāo)號(hào)可能為C30，上柱截面為400mm×400mm，鋼材采用Q235B級(jí)，焊條采用E43型。
• 屋面相關(guān)情況
  • 屋面可能采用1.5×6預(yù)應(yīng)力混凝土板，屋面坡度有多種情況，如i = 1800/10，采用無檁體系平坡梯形屋架。對(duì)于屋面荷載，可能有三氈四油防水層、水泥砂漿找平層、保溫層、一氈二油隔氣層、水泥砂漿找平層、預(yù)應(yīng)力混凝土屋面板等產(chǎn)生的自重，還有屋架和支撐自重等永久荷載，屋面活荷載（取大于雪荷載的值）、屋面積灰荷載等可變荷載。

二、支撐系統(tǒng)設(shè)置例題

• 橫向支撐
  • 當(dāng)廠房長(zhǎng)度大于60m時(shí)，如90m，根據(jù)廠房跨度及荷載情況，可能設(shè)置三道上、下弦橫向水平支撐，廠房?jī)啥说臋M向水平支撐設(shè)在第一柱間，其規(guī)格與中間柱間支撐可能有所不同。橫向支撐對(duì)保證上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定性有重要作用，對(duì)于跨度小于24m且室內(nèi)無懸掛吊車的情況，可能不設(shè)下弦平面橫向支撐，但如果房屋總長(zhǎng)較長(zhǎng)（如90m大于60m），需在跨中增設(shè)一道橫向水平支撐。
• 縱向支撐
  • 即使房屋跨度、高度較小，但如果有較大震動(dòng)設(shè)備（如鍛壓車間），對(duì)房屋整體剛度要求較高時(shí)，應(yīng)設(shè)置縱向水平支撐。對(duì)于梯形屋架，縱向支撐可能設(shè)置在屋架的下弦平面，并且設(shè)置在屋架兩端節(jié)間處。
• 垂直支撐與系桿
  • 在屋脊和兩個(gè)支座處設(shè)置縱向剛性系桿，其余四道為柔性系桿。在設(shè)置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設(shè)一道垂直支撐。在所有柱間的上弦平面設(shè)置剛性與柔性系桿，以保證安裝時(shí)上弦桿的穩(wěn)定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設(shè)置柔性系桿，以傳遞山墻風(fēng)荷載。

三、桿件內(nèi)力計(jì)算例題

• 荷載組合計(jì)算
  • 需要考慮三種荷載組合情況：全跨永久荷載+全跨可變荷載；全跨永久荷載+半跨可變荷載；全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載。在計(jì)算時(shí)，屋面和荷載與雪荷載不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，取較大的荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于梯形屋架滿跨荷載布置時(shí)可使弦桿的內(nèi)力最大，而跨度中間的部分腹桿卻是半跨受荷載時(shí)內(nèi)力最大，但對(duì)于跨中的部分斜腹桿因半跨荷載可能產(chǎn)生內(nèi)力變化，有時(shí)對(duì)于跨中腹桿按受壓桿進(jìn)行計(jì)算，不再考慮半跨荷載作用的組合。
• 桿件內(nèi)力系數(shù)計(jì)算
  • 屋架在不同荷載組合作用下會(huì)有計(jì)算簡(jiǎn)圖，通過計(jì)算可以得到各桿件在單位荷載作用下的內(nèi)力系數(shù)，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際荷載計(jì)算桿件內(nèi)力。例如左半跨F = 1的屋架各桿件的內(nèi)力系數(shù)可通過相應(yīng)的計(jì)算方法得出。

四、桿件截面選擇例題

• 上弦桿
  • 整個(gè)上弦桿可能采用等截面、不等邊軋制角鋼。按最大內(nèi)力計(jì)算，根據(jù)相關(guān)計(jì)算（如考慮回轉(zhuǎn)半徑、長(zhǎng)細(xì)比等因素）來選擇合適的角鋼型號(hào)。例如，可能選擇2∟短肢相并的角鋼，要滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性等要求，繞截面對(duì)稱軸失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)考慮彎扭曲影響，用換算長(zhǎng)細(xì)比代替，根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是否滿足要求。
• 下弦桿
  • 整個(gè)下弦采用等截面、不等邊軋制角鋼，通過計(jì)算其內(nèi)力，并根據(jù)相關(guān)要求（如強(qiáng)度、長(zhǎng)細(xì)比等）來確定所選角鋼滿足設(shè)計(jì)要求。
• 腹桿（斜腹桿和豎桿）
  • 對(duì)于斜腹桿，不同的桿件如aB桿、Bc桿、De桿等根據(jù)其受力情況（可能是拉桿或者可能產(chǎn)生內(nèi)力變號(hào)的情況），選擇合適的角鋼型號(hào)，并且要滿足如強(qiáng)度、長(zhǎng)細(xì)比等要求。對(duì)于豎桿，如Gg桿、Aa桿、Cc桿、Ee桿等同樣根據(jù)受力和相關(guān)要求進(jìn)行角鋼型號(hào)的選擇。

五、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)例題

• 下弦節(jié)點(diǎn)
  • 例如下弦節(jié)點(diǎn)“c”，設(shè)“Bc”桿的肢背和肢尖焊縫為一定厚度（如8mm），根據(jù)內(nèi)力計(jì)算所需的焊縫長(zhǎng)度，肢背和肢尖分別計(jì)算并取值（如肢背取130mm，肢尖取50mm）。設(shè)“cD”桿同理計(jì)算焊縫長(zhǎng)度。綜合考慮取節(jié)點(diǎn)板尺寸，如300mm×230mm，下弦與節(jié)點(diǎn)板連接的焊縫長(zhǎng)度為30.0cm，計(jì)算焊縫所受的力（如左右兩下弦桿的內(nèi)力差），并判斷焊縫強(qiáng)度是否滿足要求。
• 上弦節(jié)點(diǎn)
  • 上弦節(jié)點(diǎn)如“B”，“Bc”桿與節(jié)點(diǎn)板的焊縫尺寸可能與下弦節(jié)點(diǎn)類似，對(duì)于“aB”桿設(shè)肢背和肢尖焊縫為一定厚度（如10mm），計(jì)算所需焊縫長(zhǎng)度（如肢背取140mm）等操作。

梯形屋架設(shè)計(jì)荷載組合原則

梯形屋架橫向支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)

梯形屋架腹桿內(nèi)力變化規(guī)律

梯形屋架節(jié)點(diǎn)焊縫強(qiáng)度計(jì)算