# 鋼屋架上弦支撐與下弦支撐圖解摘要，鋼屋架的上弦支撐與下弦支撐是保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵構(gòu)件。**上弦橫向水平支撐**通常位于屋架上弦平面，用于增強(qiáng)屋蓋整體剛度，平衡天窗架等荷載傳遞，形成封閉框架以抵抗水平力。**下弦橫向水平支撐**則布置在屋架下弦節(jié)點處，與上弦支撐協(xié)同工作，尤其適用于有吊車的廠房，可傳遞吊車橫向水平制動力。**下弦縱向水平支撐**沿屋架下弦通長設(shè)置，多用于大跨度或重級工作制吊車場景，需與橫向支撐配合形成穩(wěn)定體系，垂直支撐連接上下弦，優(yōu)化荷載傳遞路徑；系桿則用于防止結(jié)構(gòu)側(cè)移。

鋼屋架的基本組成

鋼屋架通常由上弦桿、下弦桿、腹桿（包括斜桿和豎桿）以及支撐系統(tǒng)組成，上弦桿主要承受壓力，下弦桿主要承受拉力，而腹桿則用于傳遞剪力并保持屋架的整體形狀，支撐系統(tǒng)的作用是增強(qiáng)屋架的側(cè)向穩(wěn)定性，防止構(gòu)件失穩(wěn)，并確保荷載均勻傳遞。

上弦支撐的作用與布置

1 上弦支撐的作用

上弦支撐（Upper Chord Bracing）主要用于：

• 防止上弦桿側(cè)向失穩(wěn)：由于上弦桿受壓，在荷載作用下容易發(fā)生側(cè)向屈曲，上弦支撐能有效限制其變形。
• 增強(qiáng)屋架整體剛度：通過連接多個屋架，形成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，提高抗風(fēng)、抗震能力。
• 傳遞水平荷載：如風(fēng)荷載、地震作用等，通過支撐系統(tǒng)傳遞至支撐結(jié)構(gòu)。

2 上弦支撐的布置方式

上弦支撐通常布置在屋架的上弦平面內(nèi),常見的布置形式包括：

1. 橫向支撐（Cross Bracing）：采用交叉斜桿連接相鄰屋架，形成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)。
2. 縱向支撐（Longitudinal Bracing）：沿屋架長度方向設(shè)置，通常用于大跨度屋架，防止整體側(cè)移。
3. 水平支撐（Horizontal Bracing）：在屋架頂部設(shè)置水平桁架，增強(qiáng)整體剛度。

圖解示例：

• 圖1：上弦橫向支撐布置示意圖，展示交叉斜桿的連接方式。
• 圖2：上弦縱向支撐布置示意圖，展示沿屋架長度方向的支撐桿件。

3 上弦支撐的連接構(gòu)造

上弦支撐通常通過節(jié)點板或螺栓連接至上弦桿,確保傳力可靠，節(jié)點設(shè)計需考慮：

• 剛度匹配：支撐桿件的剛度應(yīng)與上弦桿相匹配，避免局部應(yīng)力集中。
• 焊接或螺栓連接：根據(jù)施工條件選擇合適的連接方式，確保連接強(qiáng)度。

下弦支撐的作用與布置

1 下弦支撐的作用

下弦支撐（Lower Chord Bracing）的主要功能包括：

• 防止下弦桿側(cè)向變形：下弦桿受拉，但仍可能因風(fēng)荷載或施工荷載發(fā)生側(cè)向位移，支撐可限制其變形。
• 提高屋架整體穩(wěn)定性：與上弦支撐協(xié)同作用，形成穩(wěn)定的空間桁架體系。
• 輔助施工安裝：在屋架吊裝過程中，下弦支撐可提供臨時穩(wěn)定作用。

2 下弦支撐的布置方式

下弦支撐通常布置在屋架的下弦平面內(nèi),常見的布置形式包括：

1. 交叉支撐（X型支撐）：適用于中小跨度屋架，結(jié)構(gòu)簡單，傳力明確。
2. K型支撐：適用于大跨度屋架，可減少支撐桿件長度，提高經(jīng)濟(jì)性。
3. 水平桁架支撐：在大型工業(yè)廠房中，下弦支撐可能采用水平桁架形式，增強(qiáng)整體剛度。

圖解示例：

• 圖3：下弦交叉支撐布置示意圖，展示X型斜桿的連接方式。
• 圖4：下弦K型支撐布置示意圖，展示K型支撐的節(jié)點構(gòu)造。

3 下弦支撐的連接構(gòu)造

下弦支撐通常通過節(jié)點板或高強(qiáng)螺栓連接至下弦桿,設(shè)計時需注意：

• 避免偏心受力：支撐桿件應(yīng)盡量對稱布置，減少附加彎矩。
• 考慮溫度變形：在長跨度結(jié)構(gòu)中，需預(yù)留一定的伸縮空間，防止溫度應(yīng)力導(dǎo)致支撐失效。

上弦支撐與下弦支撐的協(xié)同作用

在實際工程中,上弦支撐和下弦支撐通常需要協(xié)同布置，以確保屋架的整體穩(wěn)定性，二者的配合方式包括：

• 空間桁架體系：上、下弦支撐共同形成穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)，提高抗側(cè)移能力。
• 荷載傳遞路徑優(yōu)化：上弦支撐主要承受風(fēng)荷載和屋面荷載，而下弦支撐則輔助傳遞水平力，確保荷載均勻分布。
• 施工階段穩(wěn)定性：在屋架吊裝和安裝過程中，上、下弦支撐可提供臨時穩(wěn)定作用，防止結(jié)構(gòu)變形。

圖解示例：

• 圖5：上、下弦支撐協(xié)同布置示意圖，展示完整的屋架支撐體系。

工程應(yīng)用案例分析

1 工業(yè)廠房屋架支撐設(shè)計

某單層工業(yè)廠房采用梯形鋼屋架,跨度24m，屋架間距6m，設(shè)計時采用：

• 上弦支撐：每間隔一個屋架設(shè)置交叉支撐，確保上弦桿的側(cè)向穩(wěn)定。
• 下弦支撐：沿縱向設(shè)置水平桁架，增強(qiáng)整體剛度，防止風(fēng)荷載作用下的側(cè)移。

2 大跨度體育館屋架支撐設(shè)計

某體育館采用空間桁架結(jié)構(gòu),跨度60m，支撐系統(tǒng)設(shè)計特點：

• 上弦支撐：采用K型支撐，減少桿件長度，提高經(jīng)濟(jì)性。
• 下弦支撐：結(jié)合水平桁架和交叉支撐，確保結(jié)構(gòu)在風(fēng)振作用下的穩(wěn)定性。

常見問題與解決方案

1 支撐桿件過長導(dǎo)致失穩(wěn)

• 問題：在大跨度屋架中，支撐桿件過長可能發(fā)生屈曲。
• 解決方案：采用K型或V型支撐，減少單根桿件長度，或增加中間支撐點。

2 節(jié)點連接強(qiáng)度不足

• 問題：支撐與弦桿連接處可能出現(xiàn)焊縫開裂或螺栓松動。
• 解決方案：優(yōu)化節(jié)點設(shè)計，采用高強(qiáng)度螺栓或加強(qiáng)焊縫質(zhì)量檢測。

3 溫度變形影響

• 問題：長跨度屋架在溫度變化時可能產(chǎn)生伸縮變形，導(dǎo)致支撐受力不均。
• 解決方案：設(shè)置滑動支座或彈性連接，允許一定的變形位移。

鋼屋架的上弦支撐和下弦支撐是確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵組成部分,通過合理的布置和連接設(shè)計，可以有效防止桿件失穩(wěn)、提高整體剛度，并優(yōu)化荷載傳遞路徑，本文通過圖解和案例分析，詳細(xì)介紹了支撐系統(tǒng)的設(shè)計要點，希望能為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工提供參考，在實際工程中，應(yīng)根據(jù)具體跨度、荷載條件和施工要求，選擇合適的支撐形式，確保結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

（注：本文配圖可參考相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊或CAD圖紙示例。）