在設計梯形屋架時，橫向支撐是確保結構穩定性和承載能力的關鍵部分，本例題涉及一個18米長的梯形屋架，要求分析其橫向支撐設計要點及節點焊縫強度的計算，需確定支撐的位置、數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，并評估其力學性能，進行節點焊縫的設計，包括焊縫的類型、尺寸和位置，以確保足夠的強度和耐久性，進行強度計算，包括支撐和節點焊縫的承載力計算，確保滿足安全標準，通過這些步驟，可以確保梯形屋架的結構設計既安全又經濟。

一、設計資料相關例題

• 跨度與結構形式
  • 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，例如柱的混凝土標號可能為C30，上柱截面為400mm×400mm，鋼材采用Q235B級，焊條采用E43型。
• 屋面相關情況
  • 屋面可能采用1.5×6預應力混凝土板，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、預應力混凝土屋面板等產生的自重，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、支撐系統設置例題

• 橫向支撐
  • 當廠房長度大于60m時，如90m，根據廠房跨度及荷載情況，可能設置三道上、下弦橫向水平支撐，廠房兩端的橫向水平支撐設在第一柱間，其規格與中間柱間支撐可能有所不同。橫向支撐對保證上弦桿的側向穩定性有重要作用，對于跨度小于24m且室內無懸掛吊車的情況，可能不設下弦平面橫向支撐，但如果房屋總長較長（如90m大于60m），需在跨中增設一道橫向水平支撐。
• 縱向支撐
  • 即使房屋跨度、高度較小，但如果有較大震動設備（如鍛壓車間），對房屋整體剛度要求較高時，應設置縱向水平支撐。對于梯形屋架，縱向支撐可能設置在屋架的下弦平面，并且設置在屋架兩端節間處。
• 垂直支撐與系桿
  • 在屋脊和兩個支座處設置縱向剛性系桿，其余四道為柔性系桿。在設置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設一道垂直支撐。在所有柱間的上弦平面設置剛性與柔性系桿，以保證安裝時上弦桿的穩定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設置柔性系桿，以傳遞山墻風荷載。

三、桿件內力計算例題

• 荷載組合計算
  • 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。在計算時，屋面和荷載與雪荷載不會同時出現，取較大的荷載標準值進行計算。對于梯形屋架滿跨荷載布置時可使弦桿的內力最大，而跨度中間的部分腹桿卻是半跨受荷載時內力最大，但對于跨中的部分斜腹桿因半跨荷載可能產生內力變化，有時對于跨中腹桿按受壓桿進行計算，不再考慮半跨荷載作用的組合。
• 桿件內力系數計算
  • 屋架在不同荷載組合作用下會有計算簡圖，通過計算可以得到各桿件在單位荷載作用下的內力系數，進而根據實際荷載計算桿件內力。例如左半跨F = 1的屋架各桿件的內力系數可通過相應的計算方法得出。

四、桿件截面選擇例題

• 上弦桿
  • 整個上弦桿可能采用等截面、不等邊軋制角鋼。按最大內力計算，根據相關計算（如考慮回轉半徑、長細比等因素）來選擇合適的角鋼型號。例如，可能選擇2∟短肢相并的角鋼，要滿足強度、穩定性等要求，繞截面對稱軸失穩時，應考慮彎扭曲影響，用換算長細比代替，根據計算結果判斷是否滿足要求。
• 下弦桿
  • 整個下弦采用等截面、不等邊軋制角鋼，通過計算其內力，并根據相關要求（如強度、長細比等）來確定所選角鋼滿足設計要求。
• 腹桿（斜腹桿和豎桿）
  • 對于斜腹桿，不同的桿件如aB桿、Bc桿、De桿等根據其受力情況（可能是拉桿或者可能產生內力變號的情況），選擇合適的角鋼型號，并且要滿足如強度、長細比等要求。對于豎桿，如Gg桿、Aa桿、Cc桿、Ee桿等同樣根據受力和相關要求進行角鋼型號的選擇。

五、節點設計例題

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

梯形屋架設計荷載組合原則

梯形屋架橫向支撐設計要點

梯形屋架腹桿內力變化規律

梯形屋架節點焊縫強度計算