轻钢屋面支撑体系主要由屋面水平支撑（一般为圆钢）和拉杆（刚性或柔性）组成，主要用来抵抗屋面水平荷载，保证屋面的稳定性和整体性，是轻钢结构的重要组成部分。笔者以前曾多次论述过屋面檩条、角撑、屋面梁的力学性能，本文主要从比较宏观的角度来探讨轻钢屋面支撑体系。
屋顶支撑系统的二维视图
如果将轻钢屋面看作一个平面，则左右端格可看作两个支撑架，支撑架两端支撑在柱支撑的上方。因此，对于两个端格之间的中格刚架梁，由于左右变形受到柔性拉杆（只受拉不受压）或刚性拉杆（受拉、受压）的约束，拉杆连接位置可看作屋面梁的铰接支撑。如果将所有构件看作平面线单元，屋面梁在荷载作用下仅发生节间弯曲变形，计算长度可取为拉杆间距（图2）。从图1、图2可以看出，在平面线单元假设下，屋面体系的受力传递十分明确，屋面支撑与柱支撑类似（荷载不同）。
屋顶系统的三维特性
上述二维模型包含两个假设：不考虑构件扭转、所有支撑和拉杆均作用在构件质心上。但这两个假设并不符合轻钢屋盖结构的实际情况：屋面梁在弯矩作用下，可能会发生扭转变形和弯扭屈曲；屋盖的水平支撑一般相对于屋面梁是偏心的。
屋面梁在弯矩作用下可能发生扭转失稳。对于正弯矩区域，屋面板的集肤效应可以有效约束屋面梁的侧向位移，稳定性得到保证。但对于负弯矩区域的屋面梁，其稳定性需要依靠支撑体系或角撑。因此，不能仅从二维角度看待屋面体系，不能仅靠屋面支撑来保证二维平面的稳定性，还需要保证屋面梁在三维空间中不发生扭转和弯曲失稳。
屋顶支撑系统建议
为保证水平支撑侧向力直接传递给刚性拉杆，支撑网架中的水平支撑与刚性拉杆尽量设置在相同高度钢结构水平支撑计算，而顶梁横向加劲肋则设置在满高处（图3），否则水平斜支撑侧向力将导致顶梁截面扭转、拉杆弯曲。
（1）屋面檩条也可作为柔性拉杆
如图4所示，当屋面檩条兼作柔性拉杆时，对于处于负弯矩区的屋面梁，由于檩条无法对受压下翼缘提供有效约束，支撑格构的刚性拉杆无法将其支撑作用通过檩条传递，屋面梁可能因弯曲、扭转而失稳。此时可设置角撑对屋面梁受压下翼缘提供约束，从而减少计算长度。计算方法可参见前文《角撑-檩条结构对轻钢屋面梁的约束作用》。
（2）设置全长刚性拉杆
当纵向采用全长刚性拉杆时，拉杆端部与屋面梁横向加劲肋之间采用刚性连接（即两根以上螺栓）。此时拉杆能对屋面梁受压下翼缘提供有效约束，因此拉杆可作为屋面梁平面外的刚性支撑点（即可取计算长度作为拉杆间距）。若需要进一步提高屋面梁负弯矩区稳定性，可设置如图4所示的角撑。需要注意的是，屋面梁横向加劲肋必须是全高的钢结构水平支撑计算，否则可能出现如图5所示的扭曲屈曲。
若刚性拉杆与顶梁采用铰接方式（如螺栓），两端铰接的刚性拉杆将无法因转动而对顶梁提供扭转约束（图6），因此当然无法阻止顶梁负弯矩区发生弯扭失稳。
刚性连接和承载能力验证
刚性拉杆按（2）与屋面梁连接后，需验算螺栓连接节点与屋面梁的扭转承载力及拉杆本身的承载力。根据《门规》中角撑内力计算方法，屋面梁下翼缘扭转产生的力为F（图7），由此可求得各螺栓所受剪力Nv及刚性拉杆所受附加弯矩Mf。此时应按压弯构件验算拉杆的承载力。
结论
很多设计人员认为轻钢屋盖的稳定性取决于拉杆和支撑。如果从三维角度考虑，这种说法是不充分的。由于屋面梁存在弯扭失稳、支撑及拉杆与屋面梁存在偏心等问题，必须在此基础上采取一定的构造措施，保证拉杆在负弯矩区对屋面梁稳定性的作用。同时，还可以采用角撑，进一步减少计算长度。
