随着经济的发展、材料的革新与科技的进步,出于大型会展、体育赛事的实际需求,形式各异、跨度更大、悬挑更长的公共建筑大量出现,对空间结构的设计与建造技术提出了更高的要求,特别是在结构选型、安全稳定、关键节点方面。然而我国规范目前并不能完全满足此类工程的设计需求,由于设计理论和方法较落后,因此钢结构设计常存在设计不合理、工程造价过高等问题。本文依托实际工程,针对大悬臂组成的轻钢屋面结构设计过程中结构选型、安全稳定、关键节点的问题进行了研究分析:(1)大悬臂轻钢屋盖结构选型与优化设计。依托实际工程,提出了不同悬臂桁架形式方案、不同高度桁架方案、不同落地间距方案,对建筑造型、材料利用率、经济性三个因素进行分析研究,最后优选出了造型优美、性能优良、经济适用的方案。并在最后针对方案的整体稳定性差和抗扭刚度弱的特点,提出了一些安全设计措施。(2)大悬臂轻钢屋盖结构的稳定性分析。稳定性验证是在空间杆系结构设计中的重要环节,本文利用大型有限元分析软件ABAQUS对整体结构和单榀桁架进行了稳定性分析,结果选型方案的整体性能较好,满足规范要求。(3)大悬臂轻钢屋盖结构的风荷载响应分析。屋盖结构具有质量轻、柔性大、阻尼小的特点,风荷载是结构分析设计的控制荷载之一,会对竖向挠度产生极大影响。本文利用规范方案和风洞试验方法确定的等效静力风荷载进行了计算,结果表明规范方法与风洞试验方法得到的竖向位移差别较大,风洞试验方法得到的位移更准确。(4)关键节点有限元分析。多管相贯节点和销轴连接节点在规范中没有相应设计方法,对这两种工程中的关键节点利用ABAQUS有限元分析软件进行承载力分析,提出了相贯节点在腹杆相交处加内环、销轴接触的上下耳板加厚或选用更高强材料的建议。