钢结构屋架课程设计_跨度21m_长102m坡度、.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流钢结构屋架课程设计_跨度21m_长102m坡度、.精品文档.1、设计资料1、已知条件为：梯形钢屋架跨度21m，长度102m，柱距6m。该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.000 m。冬季最低温度为20，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度i1/10。屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.2 kN/m2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m2，风荷载标准值0.55 kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400 mm×400 mm，混凝土标号为C20。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。2、屋架计算跨度：l0 = 21m 2×0.15m = 20.7 m3、跨中及端部高度：该屋架为无檩体系屋盖方案，屋面材料为大型屋面板，故采用平坡梯形屋架；由于L<24m，不考虑起拱，端部高度取H0=1990mm，屋架的中间高度h = 3.040m （约l0/6.8）。2、结构形式与布置屋架几何尺寸如图(1)所示。 图(1)：21米跨钢屋架型式和几何尺寸根据厂房长度（102m>60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间支撑的规格有所不同。在上弦平面设置了刚性系杆与柔性系杆，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了柔性系杆，以传递山墙风荷载。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。梯形钢屋架支撑布置如图（2）所示。 SC上弦支撑；XC下弦支撑；CC垂直支撑；GG刚性系杆；LG柔性系杆图（2） 梯形钢屋架支撑布置3、荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。因此，取屋面活荷载0.7 kN/进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式g= （0.12 0.011×l）kN/计算，跨度单位为米（m）。荷载计算详见表（1）。荷载名称标准值（kN/)设计值（kN/)永久荷载预应力混凝土大型屋面板1.41.4×1.35 = 1.89三毡四油防水层0.40.4×1.35 = 0.54找平层（厚20mm）0.02×20 = 0.40.4×1.35 = 0.5480mm厚泡沫混凝土保温层0.08×6 = 0.480.48×1.35 = 0.648屋架和支撑自重0.12+0.011×21 = 0.3510.351×1.35 = 0.474永久荷载总和3.1314.227可变荷载屋面活荷载0.70.7×1.4 = 0.98积灰荷载0.60.6×1.4 = 0.84可变荷载总和1.31.82 表（1） 荷载计算设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合，在组合时，偏于安全不考虑屋面活荷载和积灰荷载的组合值系数。（1） 全跨节点永久荷载全跨可变荷载。全跨节点永久荷载及全跨可变荷载为 F = （4.227 1.82）×1.5×6 = 54.423 kN（2） 全跨节点永久荷载半跨节点可变荷载。全跨节点永久荷载为 F1 = 4.227×1.5×6 = 38.043 kN半跨节点可变荷载为 F2 = 1.82 ×1.5×6 = 16.38 kN（3） 全跨节点屋架（包括支撑）自重半跨节点屋面板自重半跨屋面活荷载。全跨节点屋架自重为 F3 = 0.474×1.5×6 = 4.266 kN半跨节点屋面板自重及活荷载为 F4 = （1.890.7）×1.5×6 = 23.31 kN上述计算中，（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4、屋架杆件内力计算屋架在上述三种内力荷载组合作用下的计算简图如图2.1所示。由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力组合系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如表（2）所示。杆件名称杆内力系数（F=1）第一种组合第二种组合第三种组合计算杆件内力F(kN)全跨左半跨右半跨 F×F1×+F2×F1×+F2×F3×+F4×F3×+F4×上弦杆AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BD-7.47-5.31-2.16-406.54-371.16-319.56-155.64-82.21-406.54DF-11.26-7.33-3.92-612.80-548.43-492.57-102.34-139.41-612.80FH-12.18-6.86-5.31-662.87-575.73-550.34-211.86-175.73-662.87下弦杆ac4.103.011.09223.13205.28173.8387.6542.89223.13ce9.746.663.08530.08479.63420.99196.79113.34530.08eg11.967.324.63630.90574.89530.83221.65158.94630.90gh11.765.885.88640.01543.70543.70187.23187.23640.01斜腹杆aB-7.68-5.64-2.04-417.97-384.55-325.58-164.23-80.31-417.97Bc5.803.961.84315.65285.51250.79117.0567.63315.65cD-4.40-2.63-1.77-239.46-210.47-196.38-80.07-60.03-239.46De2.791.221.57151.84126.12131.8540.3448.49151.84eF-1.57-0.04-1.52-85.44-60.38-84.62-7.63-42.12-85.44Fg0.32-1.031.3617.42-4.6934.45-22.6433.0634.45/-22.64gH0.711.91-1.238.6458.297.3547.55-24.9458.29/-24.94竖杆Aa-0.5-0.50-27.21-27.21-19.02-13.78-2.133-27.21Cc-1-10-54.42-54.42-38.04-27.57-4.26-54.42Ee-1-10-54.42-54.42-38.04-27.57-4.26-54.42Gg-1-10-54.42-54.42-38. 04-27.57-4.26-54.42 表（2） 屋架杆件内力组合5杆件设计（1） 上弦杆。 整个上弦采用等截面，按FH杆件的最大设计内力设计，即N = -662.87 kN。上弦杆计算长度计算如下。在屋架平面内：为节间轴线长度，即：在屋架平面外：屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面能起到一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度： = 2 = 3.015 m。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如图七所示。 腹杆最大内力N-417.97kN，查表8-4，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。设=80，查轴心受力稳定系数表（b类截面），=0.688（由双角钢组成的T型和十字形截面均属于b类），则需要的截面积： A= 需要回转半径为： 根据需要的A、 查附录14、附录15，初选2125×80×12，肢背间距a = 10 mm，则由附录14查得；由附录15查得A=46.702，。 按所选角钢进行验算： 由于>，只需求。由查附表12 - 2得0.768，则 所选截面合适。(2) 下弦杆。整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的gh杆计算，则： N = 640.01 kN = 640010 N l0x=3000mm，l0y=10350mm,所需截面积为： 选用2100×63×10，因，故用不等肢角钢，短肢相并，查附表14、附表15可得A=30.934>29.77，。 按所选角钢进行验算：因此，所选截面合适。见下图8：（3） 端斜杆aB。杆件轴力已知为N=-417.97 kN=417970 N，计算长度=2530 mm。 因为=，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。 设=80，查轴心受力稳定系数表，=0.688（由双角钢组成的T型和十字形截面均属于b类）。 需要截面面积： A= 需要回转半径： 根据需要的A、 ，选用2100×80×10，则查附表14、附表15可得A=34.334，。 按所选角钢进行验算： 因为>只需求出，由查附表12-2得=0.680，则 因此，所选截面合适。见图8所示。（4) 腹杆Bc设计。杆件轴力已知为N=315.65 kN = 315650 N。 屋架平面内取节间轴线长度： =0.8l=0.8×261.3=209.04cm 屋架平面外根据支撑布置取： =l=261.3 计算需要净截面面积： 根据需要的A，选用275×5等边角钢。则查附录14、附录15得A=14.824，。 截面验算 所选截面合适。如图九所示。（5） 竖杆Aa设计。杆件轴力已知为N=-27.21kN=27210 N。 屋架平面内取节间轴线长度： =0.8l=0.8×199.0=159.2cm 屋架平面外根据支撑布置取： =l=199.0 因为杆件内力较小，按选择截面，所需要的回转半径为： 根据、，选用250×6等边角钢。查附录14、附录15可得A=11.376，。 截面验算： 由于>,只需求出，由查附表12-2得=0.519 所选截面合适。如图10所示。 其余各杆截面选择过程不一一列出，计算结果见下表（3）：杆件计算内力（KN）截面规格截面面积（cm）计算长度（cm）回转半径（cm）长细比容许长细比确定系数应力（N/mm）名称编号llii上弦杆全部-662.87短肢相并2125×80×1246.702150.75301.52.246.2367.31500.767192.6下弦杆全部640.01短肢相并2100×63×1030.93430010351.745.09203.3250206.9斜腹杆aB-417.97长肢相并2100×80×734.3342532533.123.6081.091500.680179.02Bc315.65T型275×514.824209.04261.32.333.5289.72250212.93cD-239.46T型275×720.320229.12286.42.303.5599.191500.558211.19De151.84T型250×611.376229.12286.41.522.56150.74250133.47eF-85.44T型256×816.734249.92312.41.682.83148.761500.312163.65Fg34.45/-22.64T型256×510.830249.92312.41.722.77145.3 1500.32597.8864.32gH58.29/-24.94T型263×1023.314271.2339.01.883.15144.261500.32876.2332.61竖杆Aa-27.21T型250×611. 376159.21991.522.56104.71500.51946.08Cc-54.42T型250×35.942183.22291.552.48118.191500.446205.35Ee-54.42T型250×611. 376207.22591.522.56136.321500.362132.15Gg-54.42T型250×611. 376231.22891.522.56152.111500.301158.93 表（3）屋架杆件截面选择表6、杆件节点设计 6.1 下弦节点“c” 采用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和剪切强度设计值=160N/mm,最小焊缝长度不应小于8和40mm。 （1）斜杆Bc与节点板的连接焊缝计算 N=315.65kN=315650N按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算。设焊缝尺寸为=6mm,所需焊缝长度为：肢背： 取实际焊缝长度200mm肢尖： 取实际焊缝长度100mm （2） 斜杆cD与节点板的连接焊缝计算 N=-239.46kN=239460N设焊缝尺寸为=6mm,所需焊缝长度为：肢背： 取实际焊缝长度150mm肢尖： 取实际焊缝长度80mm （3） 竖杆Cc与节点板的连接焊缝计算 N=-54.42KN=54420N设焊缝尺寸为=6mm,所需焊缝长度为：肢背：<8 取实际焊缝长度60mm肢尖： 取实际焊缝长度60mm(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 配装等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点尺寸340×230 mm。如图11所示: 图11.下弦节点c设计图(5)下弦杆与节点板连接焊缝验算：焊缝受力为左右下弦杆内力差 N=530.08-223.13=306.95 kN设焊缝尺寸为=6mm,肢背焊缝验算：满足要求，故所选节点板符合。6.2上弦节点“B”(1) 斜杆Bc与节点板的连接焊缝计算 N=315.65kN=315650N设焊缝尺寸为=6mm,所需焊缝长度为：肢背： 取实际焊缝长度200mm肢尖： 取实际焊缝长度80mm (2) 斜杆Ba与节点板的连接焊缝计算 N=-417.97kN=417970N按不等肢角钢长肢连接的角焊缝内力分配系数计算设焊缝尺寸为=6mm,所需焊缝长度为：肢背： 取实际焊缝长度220mm肢尖：取实际焊缝长度130mm(3) 节点板尺寸：由腹板焊缝长度及构造要求暂定尺寸450×300mm，如图12所示： 图12.上弦节点B设计图(4)上弦杆CDE与节点板的连接焊缝验算 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弦肢背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，假定集中荷载F=54.423KN 肢背焊缝验算：=0.5t=5mm 满足要求。肢尖焊缝验算：N =406.54KN。偏心距80-20=60 设=8mm，l-2=450-16=434mm满足要求，故所选节点板符合要求。6.3屋脊节点“H” 图13.屋脊节点H设计图弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为了使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢尖角削除，可以靠节点板补偿。接头一边的焊缝长度按弦杆内力计算。设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝=8mm，则一条焊缝所需的焊缝计算长度为：取拼接角钢长度为：，竖肢需切去10+8+5=23mm，取上弦杆与节点板之间槽焊承受节点荷载，强度足够，上弦杆肢尖与节点板的连接焊逢，按上弦杆内力的15%计算，并考虑此力产生的弯矩。根据放样情况，可定节点板尺寸为500×200mm。取，节点一侧的焊缝长度为：焊缝应力验算：因此，满足要求。6.4支座节点“a” (1)下弦杆、腹杆与节点板的连接焊缝计算竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=-27.21kN=27210N，设焊缝=6mm肢背： 取实际焊缝长度50mm肢尖：取实际焊缝长度50mm 斜杆Ba与节点板的连接焊缝计算：N=-417.97kN=417970N，设焊缝=6mm肢背： 取实际焊缝长度220mm肢尖：取实际焊缝长度130mm下弦杆与节点板的连接焊缝计算：N=223.13kN=223130N，设焊缝=6mm肢背： 取实际焊缝长度140mm肢尖： 取实际焊缝长度60mm。（2）节点板尺寸： 由腹板及下弦杆焊缝长度及构造要求定尺寸。如图14所示。（3）底板尺寸及厚度 支座反力R=7×F=7×54.423KN =380.961kN=380961N底板承压面积为。构造要求底板的平面尺寸最小约为240mm×240mm，故先假定底板尺寸为250mm×250mm，设底板上开口锚栓的直径为40mm底板平面净面积：底板下平均应力：板中单位宽度的弯矩为=qa=0.058×6.34×177×177=11520.30 Pa由=1/2查表确定其中=250=177mm ，=2=89mm 板的厚度为t故取t=20mm。（4）加劲肋板与节点板的连接焊缝设一个加劲肋承受四分之一屋架支座反力焊缝内力为: ，设焊缝，焊缝计算长度：焊缝应力验算：加劲肋高度满足要求。(5)底板与节点板、加劲肋板底端的角焊缝连接验算： 底板与节点板、加劲肋板底端的角焊缝总长度,设焊缝尺寸为6mm 满足要求。6.5节点“A” （1） 竖杆Aa与节点板的连接焊缝计算 N=-27.21 kN=27210N设焊缝尺寸为=6mm,所需焊缝长度为：肢背：<8 取实际焊缝长度60mm肢尖： 取实际焊缝长度60mm（2）由于斜杆AB力的大小为N=0，设焊缝尺寸=6mm，所以取实际焊缝最小长度，肢背、肢尖的实际焊缝长度均取大于临界最小值为60mm。（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配装等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点尺寸如图15所示，为一个不规则图形。 图15.节点A（4）上弦杆AB与节点板的连接焊缝验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弦肢背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，假定集中荷载F=54.423KN。 肢背焊缝验算：=0.5t=5mm 满足要求。肢尖焊缝验算：N =0 kN 设=6mm，l-2=200-12=188mm满足要求，故所选节点板符合。7、屋架施工图钢屋架施工图见附A1图纸。8、参考文献1、钢结构设计规范（GB50017-2003）.北京：中国计划出版社，20032、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）.北京：中国建筑工业出版社，20023、土木工程专业钢结构课程设计指南.周俐俐，姚勇.北京：中国水利水电出版社、知识产权出版社，20064、钢结构.周俐俐、王汝恒.北京：中国水利水电出版社、知识产权出版社，2009钢结构课程设计指导书适用专业： 土木工程专业 教学周数： 1 周 编写单位： 土木工程系 编写作者： 万虹宇 编写时间： 2014年5月 钢结构课程设计指导书1课程设计的目的钢结构课程设计，是一次综合性，实践性的教学环节。通过本设计，使学生将钢结构原理课程涉及的基本理论和专业技术知识进行一次比较全面的综合性应用；培养学生使用各种规范、查阅手册和资料的能力；培养学生概念设计的能力；熟悉钢屋架设计步骤和相关的设计内容；学会钢屋架的设计计算方法；培养学生图纸表达能力；培养写生语言表达能力；同时理论联系实际，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。2课程设计的基本要求课程设计的成果包括课程设计计算书和设计图纸。课程设计计算书应装订成册，课程设计计算书包括封面、目录、课程设计计算书正文。2.1设计计算书2.1.1封面封面采用重庆科技学院课程设计统一封面，重庆科技学院课程设计报告2.1.2目录编写目录时应注意与设计计算书相对应，尽量细致划分、重点突出。2.1.3正文正文为课程设计计算说明书，主要记录全部的设计计算过程，应完整、整洁、正确，要求采用A4纸手写。计算步骤要求条理清楚，应用数据要有依据，采用计算图标和计算公式应注明来源或出处，构件编号、计算结果（如构件截面尺寸、配筋等）应与图纸表达一致，以便核对。当采用计算机计算时，应在计算书中注明采用的计算机软件名称及代号，计算机软件必须经过审定（或鉴定）才能在工程设计中推广应用，电算结果应经过分析认可。荷载简图、原始数据和电算结果应整理成册，与手算计算书统一整理，若采用自己编写的程序进行电算，需将程序附在设计计算说明书中。选用标准图集时，应根据图集的说明，进行必要的选用计算，作为设计计算书的内容之一。2.2图纸图纸采用A1图纸，依据国家制图标准房屋建筑制图统一标准（GB/T50001-2001）和建筑结构制图标准（GB/T50105-2001），采用手绘方式完成，内容满足规范要求，图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图要求。3课程设计内容3.1钢屋盖体系的设计钢结构屋盖体系包括屋面系统、屋架系统以及支撑系统三部分。3.1.1屋面系统的设计屋面系统包括无檩设计和有檩设计两种方案。1）无檩设计方案在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板，其上铺设保温层和防水层，此方案屋盖的横向刚度大、整体性好，对结构的横向刚度要求高的厂房采用此方案。由于大型屋面板与屋架上弦杆的焊接得不到保证，只能有限考虑其空间作用，屋盖支撑不能取消。预应力混凝土屋面板的跨度通常采用6m，有条件时也采用12m。屋面板自重大导致屋盖结构自重大，其抗震性能差。本课程设计采用的是无檩设计方案。2）有檩设计方案在钢屋架上设置檩条，檩条上再铺设轻型屋面材料（如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等），对横向刚度要求不高，中小型厂房适用。图1 厂房结构的组成示例（a）无檩屋盖；（b）有檩屋盖3.1.2屋架系统的设计）屋架形式的确定应满足经济、适用和制造安装方便的原则满足使用要求：屋架外形应与屋面材料的排水要求适应。屋面采用瓦类、铁皮或钢丝网水泥槽板时，屋架上弦坡度一般取1/51/2；采用大型屋面板上铺卷材防水屋面，坡度一般取1/121/8。满足经济要求：屋架外形应尽量接近弯矩图，一般跨度的屋架弦杆通常设计成等截面的，腹杆的布置应使短杆受压，长杆受拉，且杆件数以少为宜。总长度要短，杆件夹角宜在30°60°之间，尽量避免非节点荷载作用。满足制造、安装和运输要求：节点构造简单合理、节点数宜少，尽量避免节点处应力集中。）普通钢屋架形式：三角形钢屋架、梯形钢屋架、平行弦钢屋架、人字形钢屋架。本课程设计主要涉及梯形钢屋架，以下主要介绍梯形钢屋架的适用范围及选型。梯形屋架适用于屋面坡度较为平缓的无檩屋盖体系，其与简支受弯构件的弯矩图比较接近，弦杆受力较为均匀。梯形屋架与柱的连接可以做成刚接和铰接两种形式。梯形钢屋架的腹杆体系一般可分为单斜式、人字式和再分式（图2）；按照支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或上弦又可分为下承式（图2（b）（d）和上承式（图2（a）（c）。一般情况下，与柱刚接的屋架宜采用下承式；与柱铰接时两种方式均可采用。下承式的优点是减小排架柱计算高度且便于在下弦设置纵向水平支撑；上承式的优点是使屋架重心降低，支座斜腹杆受拉，施工安装方便。屋架下弦需要做天棚时，需设置吊杆（图2（b）中的虚线）或者采用单斜式腹杆（图2（a）。当上弦的节间长度大于屋面板宽度时，为避免节间荷载，可采用再分式腹杆将节间距减小（图2（d）。图2 梯形屋架）屋架的主要尺寸：（1）跨度屋架的跨度应根据生产工艺和建筑使用要求确定，同时考虑结构布置的经济合理。通常为18m、21m、24m、27m、30m、36m等，以3m为模数。屋架跨度分为计算跨度和标志跨度两种。对于简支于柱顶的钢屋架，屋架的计算跨度为屋架两端支座反力的距离。屋架的标志跨度为柱网纵向轴线的间距。标志跨度应与大型屋面板的宽度（1.5m3.0m）相一致。根据房屋定位轴线及支座构造的不同，屋架的计算跨度的取值尚有下述情况：当支座为一般钢筋混凝土柱且柱网为封闭结合时，计算跨度，如图3（a）所示；当柱网采用非封闭结合时，计算跨度，如图3（b）所示。图3 屋架的计算跨度与标志跨度（2）高度屋架跨中的最大高度由经济、刚度、建筑要求和运输界限限制等因素来决定。根据屋架的容许挠度可确定最小高度，最大高度则取决于运输界限；屋架的经济高度根据上下弦和腹杆的总重量为最小的条件确定。设计屋架时，首先根据屋架形式和设计经验先取定屋架的端部高度，再按照屋面坡度计算跨中高度。对于三角形屋架；陡坡梯形屋架取=0.51.0；缓坡梯形屋架取1.82.1，与柱刚接时，（1/161/12），常取2.02.5m。跨中高度，跨中高度一般不宜小于（1/151/10）。人字形屋架跨中高度一般为22.5，跨度大于36m时可取较大高度但不宜超过3m端部高度一般为跨度的1/181/12。屋架的几何尺寸示意图如下：图4 梯形屋架尺寸标注图一般屋架跨中高度可在下列范围内采用：梯形和平行弦屋架：三角形屋架：人字形屋架：跨度较大的桁架，在荷载作用下将产生较大的挠度。对跨度为15m及以上的三角形屋架、跨度为24m及以上的梯形及平行弦屋架，当下弦不向上曲折时，宜采用起拱的方法，起拱高度一般为跨度的l/500。3.1.3支撑系统的设计屋盖支撑的作用：保证桁架结构的空间几何形状不变，保证桁架平面外稳定；保证桁架结构的空间刚度和空间整体性；为桁架弦杆提供必要的侧向支撑点；承受并传递水平荷载；保证结构安装时的稳定和方便。屋盖支撑有水平支撑、垂直支撑和系杆。1）支撑的主要形式（1）水平支撑水平支撑分为横向水平支撑、纵向水平支撑。横向水平支撑一般采用十字交叉式，分为上弦的横向水平支撑、下弦的横向水平支撑。上弦横向水平支撑一般布置在房屋或纵向温度区段（温度缝）两端，在组成空间桁架结构的相邻两榀钢梁的上弦平面沿跨度方向全长布置，形成一个平行弦桁架，其净距不宜大于60m，否则还需要在房屋中间增设横向水平支撑。为有利于传递房屋端部的风荷载，房屋两端的支撑（水平支撑和垂直支撑）宜布置第一开间。有时为了减少支撑种类，统一支撑尺寸也将其布置在第二开间，此时第一开间必须在支撑节点处用刚性系杆与端部相连。有时在山墙承重，或设有纵向天窗，但此天窗又未到温度区段尽端而退一个柱间断开时，为了与天窗支撑配合，也可将屋架的横向支撑布置在第二柱间，但在第一柱间要设置刚性系杆以支持端屋架和传递端墙风力，示意图如图5。大型屋面板与屋架焊牢可起一定支撑作用，但一般焊接质量难以保证，仅考虑其起系杆作用。有檩屋盖的檩条可视为横向水平支撑的横杆，屋架间距大于12m时，上弦水平支撑应加强。图5 桁架上弦横向支撑布置图下弦横向水平支撑应该布置在与上弦横向水平支撑同一开间，组成空间桁架结构的相邻两榀钢梁的下弦平面沿跨度方向全长布置，形成一个平行弦桁架，以形成空间稳定体系，如图6。屋架间距小于12m时，应设置下弦横向水平支撑，但当屋架跨度小于18m且无吊车或振动设备时，可不设置下弦横向水平支撑。当屋架间距大于等于12m时，由于在屋架下弦设置支撑不便，可不必设置下弦横向水平支撑，但上弦支撑应适当加强，并应用隅撑或系杆对屋架下弦侧向加以支撑。屋架间距大于等于18m时，宜设置纵向次桁架，是屋架与次桁架组成纵横桁架体系，次桁架件再设置檩条或设置横梁及檩条。图6 桁架下弦横向支撑布置图纵向水平支撑一般也采用十字交叉式，一般不设置纵向水平支撑，仅当房屋较高、跨度较大、空间高度要求较高时，设有支承中间钢梁的托架保证托架的侧向稳定时，或房屋有较大的起重的桥式吊车、壁式吊车或锻锤等较大振动设备时，才设置纵向水平支撑。单跨厂房一般沿两纵向柱列设置，多跨厂房根据具体情况沿全部或部分纵向柱列布置。当钢屋架间距小于12m时，纵向水平支撑通常布置在屋架下弦平面，沿房屋全长布置。但三角形屋架及端斜杆为下降式且主要支座设在上弦处的梯形屋架和人字形屋架，也可布置在屋架的上弦平面内。当钢屋架间距大于等于12m时，纵向水平支撑宜布置在钢屋架的上弦平面内。（2）垂直支撑垂直支撑一般采用十字交叉式、V式和W式三种，当高和长的尺寸相差不大时，采用交叉式，相差较大时，采用V式和W式。它通常布置在与上、下弦横向水平支撑同一柱间内，形成一个跨长为钢屋架间距的平行弦桁架，以确保桁架结构组成的空间不变体系。它的上、下弦杆分别为水平支撑竖杆，它的端杆就是钢梁的竖杆（或斜腹杆）。桁架的垂直支撑在沿跨度方向设置的位置和数量须结合桁架的形式和跨度确定。三角形屋架，当跨度小于等于18m时，可仅在跨中设置一道；当跨度大于18m时，宜设置两道（在跨度1/3左右各设一道）。梯形屋架、人字形屋架等端部有一定高度的屋架，必须在屋架的端部设置垂直支撑，此外尚应按下列条件设置中部的垂直支撑：屋架跨度小于等于30m时，可在屋架跨中设置一道垂直支撑，；屋架跨度大于30m时应在屋架跨度1/3左右的竖平面内各设置一道垂直支撑；当有天窗时，宜设置在天窗侧腿的下面，如图7所示。若屋架端部有托架时，可用托架代替端部的垂直支撑。天窗架的垂直支撑设置与屋架相同，也设置在端部，并应在天窗两侧柱平面内布置，对多竖杆和三支点式天窗架，当跨度大于12m时，尚应在中央竖杆平面内增设一道。图7 桁架垂直支撑的布置与形式（3）系杆系杆的作用是保证无支撑开间处桁架的侧向稳定，减少弦杆的计算长度及传递水平荷载。系杆通常设置在横向支撑或垂直支撑节点处，沿房屋纵向通长布置。系杆分为刚性系杆和柔性系杆。刚性系杆既能承受压力也能承受拉力，一般由两个角钢组成十字形截面或T形截面；柔性系杆只能承受拉力，一般采用单角钢。在屋架上弦平面内，对无檩屋盖应在屋脊和屋架端部处设置刚性系杆，见图45所示。当横向水平支撑设置在房屋温度区段端部第二柱间时，第一柱间的所有系杆均为刚性系杆。对有檩屋盖，只在纵向天窗下的屋脊处设置系杆。在屋架下弦平面内，当屋架间距为6m时，在屋架端部处、下弦杆有弯折处、与柱刚接的屋架下弦端节间受压但未设置纵向水平支撑的节点处、跨度大于等于18m的芬克式屋架的主斜杆与下弦相交的节点处应设置系杆。2）支撑的计算和构造（1）计算受力较小的杆件由容许长细比确定杆件的截面，交叉斜杆一般按照拉杆=400（有重级工作制吊车厂房中=350）控制，非交叉斜杆、弦杆等按压杆=200控制。屋架跨度较大（>24m）、高度较高、基本风压较大（风压力标准值>0.5kN/m）或抗震设防烈度较高时应计算确定杆件截面，计算截面时，每个节点只有受拉支撑杆参与工作，受压支撑杆推出工作，计算简图如图8所示。图8 支撑桁架杆件内力计算简图（2）构造支撑构件与钢梁的连接应构造简单，安装方便，支撑节点板与钢梁弦杆一般采用M20C级螺栓，每一杆件接头处的螺栓数不少于两个，上弦水平支撑角钢的肢尖应朝下，对于交叉斜杆应在交叉点切断一根，另用连接板连接。下弦水平支撑角钢的肢尖允许朝上，故交叉斜杆可肢背靠肢背交叉放置，采用填板连接。3.2普通钢屋架杆件及节点的设计3.2.1屋架荷载计