钢屋架支撑系统设计是结构工程中的一个重要环节，涉及到材料选择、力学计算、构造优化以及成本控制等多个方面。在设计过程中，首先需要确定屋架的类型和尺寸，包括主梁、次梁以及连接件的规格。根据使用要求和荷载情况，进行强度、刚度和稳定性分析，确保结构的安全性。还需考虑施工工艺和现场安装条件，以实现设计的可行性和施工的便捷性。通过对比不同设计方案的经济性和实用性，选择最优方案。
一、结构选型方面
（一）屋架形式选择
- 不同屋面材料与屋架形式的适配性
- 当屋面采用大型屋面板时，像梯形钢屋架这种无檩体系屋架是比较合适的选择，例如在某单跨单层厂房中，屋面采用1.5*6.0m太空轻质大型屋面板，就选用了平坡梯形钢屋架。
- 建筑功能与屋架形式
- 如果厂房内有吊车或振动设备，屋架的选型需要考虑承受动荷载的能力。而对于没有吊车和振动设备的厂房，选型时可侧重于满足空间要求和经济性。
（二）钢材选择
- 根据工程环境选择钢材
- 对于一般环境下的钢屋架，Q235 - BF钢材是常见的选择，如在给出的梯形钢屋架课程设计示例中，采用的就是Q235 - BF钢材。
- 如果是处于腐蚀环境或对钢材强度要求较高的特殊工程，可能需要考虑Q345等更高强度或耐腐蚀性更好的钢材。
- 钢材的可焊性考虑
- 选择钢材时，要考虑与焊条的匹配性以保证焊接质量。例如采用E43型焊条时，Q235 - BF钢材是合适的，因为它们之间具有良好的可焊性。
二、荷载计算方面
（一）恒荷载
- 屋面材料自重
- 不同的屋面材料，如大型屋面板、彩钢板等，其自重不同，需要准确计算。像大型屋面板的自重就是钢屋架恒荷载的重要组成部分。
- 屋架结构自重
- 屋架杆件、节点板等的重量也需要考虑到恒荷载中，这部分重量的计算需要根据屋架的具体形式和杆件尺寸来确定。
（二）活荷载
- 屋面活荷载取值
- 根据建筑结构荷载规范，不同类型的屋面（如上人屋面、不上人屋面等）活荷载取值不同，在设计中要准确选取。
- 雪荷载考虑
- 在有雪地区，需要考虑雪荷载，雪荷载的大小与地区、屋面坡度等因素有关。当屋面坡度较大时，雪荷载可能会有所减小。
三、内力计算方面
（一）计算方法
- 节点法
- 通过分析屋架各个节点的受力平衡来计算杆件内力，适用于简单的屋架结构形式。
- 截面法
- 选取屋架的某一截面，根据截面一侧的外力平衡来计算被截杆件的内力，常用于求解特定杆件内力。
（二）荷载组合
- 恒荷载与活荷载组合
- 在计算杆件内力时，需要考虑恒荷载和活荷载的不同组合情况，以确定最不利的内力组合，作为杆件设计的依据。
- 考虑特殊荷载组合
- 如果工程位于地震区，还需要考虑地震荷载与恒、活荷载的组合；有吊车的厂房要考虑吊车荷载与其他荷载的组合等。
四、杆件设计方面
（一）杆件截面选择
- 根据内力大小选择截面
- 内力较大的杆件需要选择较大的截面尺寸，以满足承载能力要求。例如，对于承受较大拉力或压力的杆件，要保证其截面面积足够。
- 考虑杆件长细比
- 屋架压杆的容许长度比是杆件设计的重要限制条件，如给出的屋架设计中屋架压杆【】 = 150，需要在设计杆件截面时确保长细比满足要求，以保证杆件的稳定性。
（二）杆件的连接设计
- 焊接连接
- 焊接连接是钢屋架中常见的连接方式，在设计时要考虑焊缝的尺寸、形式等，以保证连接的强度。例如在圆钢管钢屋架中，要根据计算结果确定合适的焊缝形式进行焊接连接。
- 螺栓连接
- 对于某些部位，螺栓连接可能更合适，需要确定螺栓的规格、数量和排列方式等，保证连接的可靠性。
五、节点设计方面
（一）节点形式选择
- 根据杆件连接方式选择
- 如果是焊接连接的杆件，节点形式要便于焊接操作和保证焊接质量；若是螺栓连接，则节点形式要考虑螺栓的安装空间等因素。
（二）节点的受力分析
- 节点承受的力
- 节点要承受来自杆件的内力，包括拉力、压力、剪力等，在设计节点时需要准确分析这些力的大小和方向。
- 保证节点的强度和稳定性
- 通过合理设计节点板的尺寸、厚度，以及连接方式等，确保节点在受力情况下不会破坏，保证整个屋架结构的稳定性。
六、支撑系统设计方面
（一）支撑类型
- 横向水平支撑
- 上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑的设置位置和间距有一定要求。例如上弦横向水平支撑一般设在第一或第二柱间及温度缝区段两端的第一柱间，且一般不超过60米要加设一道，厂房大于66M时，跨中要设一道。
- 纵向水平支撑
- 下弦纵向水平支撑位置通常在屋架下弦两端节间处，并且在特定的5种情况下才设置。
- 垂直支撑
- 垂直支撑对保证屋架的空间稳定性也有重要作用，其设置需要综合考虑屋架的形式、跨度等因素。
（二）支撑的作用
- 保证空间稳定性
- 各种支撑共同作用形成几何不可变体系，保证钢屋盖的空间稳定性。
- 保证杆件稳定
- 例如保证屋架受压上弦平面外稳定，同时减小下弦的受迫震动等作用。
钢屋架设计中的荷载组合原则
钢结构屋架的抗震设计要点
钢屋架支撑系统的设计策略
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