雨篷设计应考虑的问题

雨篷设计应考虑的问题

设计雨蓬时应该考虑那些问题雨蓬的设计是一个很宽的话题,结构布置、截面选择、支座条件、荷载计算及组合、节点构造、排水等等,很难全讲清楚.

甲

根据本人多年来对雨蓬的设计经验和参考其他同行们的设计实例,我主要针对非独立雨蓬的设计表达一下自己的观点.

1、荷载计算

雨蓬的荷载主要包括风荷载、恒载、活载、雪载、地震荷载,其中活载和雪载不同时考虑.

⑴恒载-恒载没什么好说的,计算玻璃考虑玻璃的自重,计算构件要考虑玻璃、构件等本身的自重.

⑵活载-活载一般取0.5KN/m2,活载可以覆盖施工荷载,检修荷载等.

⑶雪载-有积雪的地方才有雪载,按照《荷载规范》取值,雪载不与活载同时考虑,两者中应取较大者.

⑷地震荷载-6、7度设防地区的雨蓬一般可以不考

虑地震荷载,如果考虑的话应该是竖向地震,不必考虑水平地震.

⑸风荷载-风荷载是最难也最有争议的荷载；我先谈一下高度变化系数,得到高度变化系数有两种方法,一是采用《荷载规范》条文说明中的公式,二是直接查《荷载规范》的

表7.2.1；但高度比较小时,两者得到的数据有较大的差异,应该以《荷载规范》表7.2.1为准.

负风压体型系数取为－2.0,这基本上没有争议,正风压体形系数则无相关规范可以遵循,大家莫衷一是,有人不考虑,有人取0.2,有人取0.6,有人取1.0,还有人取为1.5；有人认为可以参考《荷载规范》中“单坡及双坡顶盖”,独立雨蓬正风压体形系数可以遵循此条取为1.0（也可以稍微保守一点取为1.3或1.4）,我认为大门口的雨蓬和独立雨蓬不一样,虽然说建筑物周围气流的方向是非常紊乱的,很难把握,但是我相信气流在建筑物周围主要还是向上的,所以正风压体形系数应该比独立雨蓬要小,正风压体形系数应该小于1.0,至于具体是多少绝对不是我们几个非研究人员在这里讨论讨论就可以决定的,这是要经过大量的风洞试验才能确定的,如果《荷载规范》不对此做出规定,此争议将长期存在；另外,从工程事故来看,也从来都是听说雨蓬被掀翻,从来没听说过被风吹掉下来过,如果按照有些人把体形系数取为1.5的话,那么向下组合比向上组合还大,应该是向下破坏,显然与实际不符.因为气流向上,非独立雨蓬考虑向下组合时我个人一般不考虑风荷载,下面的荷载组合可以看到.

2、荷载组合

1）向上组合

1.4风荷载标准值－1.0恒载标准值

这里不能考虑活载和雪载

2）向下组合

活载起控制作用：1.2恒载标准值＋1.4*Max{活载标准值,雪载标准值}

恒载起控制作用：1.35恒载标准值＋1.4*0.7*Max{活载标准值,雪载标准值}取上面两种组合的较大值.

虽然有些情况一眼就看出向上荷载起重要控制作用,但是,对于非双轴对称截面梁来说,向下组合可能会引起失稳问题.我举个例子,如果雨蓬主梁采用T型钢截面,向下组合可能导致T型梁腹板自由一侧失稳,向上组合则没有这个问题.

3、拉杆长细比问题

《钢结构设计标准》规定长细比不宜大于150,但是对于雨蓬的拉杆来说,这个要求太苛刻了,拉杆粗了笨重难看,细了又不满足150的要求.我觉得我们要好好领会钢结构规范“不宜”这两个字,“不宜”不是不可以,只是要慎重对待,既作为受力构件又作为装饰构件的拉杆就“宜”适当放宽,建议长细比在200以内,当然也不是一定不能超过,我就曾经做过长细比是220的,只要考虑实际的长细比所对应的稳定系数计算通过即可.我经常看到有朋友考虑负风压时“假设”或者“认为”拉杆（其实是压杆）不起作用了,这是要不得的,假设都是有条件的,拉杆只要不失稳,就仍然起着主要的作用,你这一假设,就与实际情况相差十万八千里了.

4、玻璃强度许用问题

我们知道雨蓬和幕墙玻璃的需用强度不一致,这确实是一个令人困扰的问题,对于12mm的钢化玻璃,幕墙的需用强度是84MPa,而雨蓬的是42MPa,我猜想规范制定者是考虑到雨蓬或

采光顶玻璃破碎伤害力更大的原因,所以把安全系数定得更高,但是我们采用夹胶玻璃后就不存在这一问题了,即使破碎也掉不下来.但是既然规范是这样,建议大家计算雨蓬玻璃时还是按照《建筑玻璃应用技术规程》来吧.

5、玻璃挠度控制问题

几个原则：小于1/60,不积水（和坡度相关）,自重下不能让人肉眼能容易观察出来（这个和挠度及雨蓬高度都相关）.

乙

对于雨篷的做法与处理我个人认为得从以下方面综合考虑：

1、建筑师的外观设计选择梁的外观样式,根据主体结构选择雨篷的受力模型.这个里面合理的受力模型是一个关键.得分析现有的主体情况,合理的安排力的传递方向,从板面到次梁到主梁,这样一步步的分细地布置过来.

2、对于拉杆我们应该根据不同的平面宽度,不同的雨篷连接方式采取相应的处理方法.

a、对于小于2000mm点支式的玻璃,一般梁的截面计算

结果较小,而玻璃点支空间要求较大,所以为了截面的美观不便于直接使用计算结果的截面大小,而考虑美观与人的心理接受截面的大小而设计.这时的单部挠度变形很小,所以如果建

筑师在立面要求的拉杆,这时拉杆可以采用非结构件的装饰拉杆,可不做计算,甚至可以是空心薄壁钢管.)

b、对于较大的平面分格的雨篷我们应根据钢梁的可连接主体的结构的情况,先安置主受力梁,这多于结构柱的分布位置,一般主体梁不希望在它的受拉区设置较大的外弯与偏心集中载.这样你可以在柱位置设置主受力梁,此时的梁底部连接可以根据情况设置不同的连接方式,但因减小主体负载与节约埋件成本,建议铰连接.此处拉杆按负风压情况分析,按受压长细比设计不大于1/150.这时你得联系休型,不可只考虑成本选取薄壁的钢材（推荐厚壁细杆,因为厚板的焊缝计算可能不会小于6~8mm,所以拉杆的堵头板也不会太薄）.主受力梁间采用侧向联系杆连接,一方面增强侧向稳定,一方面为布置中间钢梁,中间钢梁为考虑整体美观可采用等截面,也可以采用小截面梁,因为他们的受力型式是简支梁的.

c、对于玻璃肋连接梁我个人不建议如些处理,因为雨篷多设置于出入口的安全设计,玻璃的正立面延性不错,但端部的脆性很强,在侧向受力时易于驳接处连接破坏,从而失去结构体系,并且这种做而面玻璃承受侧向刚度,不建议使用

d、构件式雨篷,这时的钢梁连接非常稳定,构件龙骨起了侧向联系梁的做用（前提满足受压长细比要要求）,这时梁截面计算满足即可,因为它的连接要求空间不大,侧向美观性较好处理.但因为多不龙骨与钢梁为不同材质,应有一定的变位能力.