玻璃悬挑雨篷的设计及计算探讨

玻璃悬挑雨篷的设计及计算探讨

【摘要】：本文主要介绍了玻璃悬挑雨篷的设计及计算

【关键词】：玻璃悬挑雨篷设计及计算

1．1玻璃设计

近年来因玻璃技术的发展使玻璃作为建筑材料已经日益普遍。其中缘由是玻璃可具更高的机械强度，加工方法不断增加，更重要的是在保持透明度的同时，对与建筑学相关的一些性能做了显著的改进。首次使利用高质量的透明建筑物外墙材料作为承重构件成为可能。设计玻璃时需要对这种强度大而又具有脆性的材料的机械性能有足够的了解。由于它会表现极大的弹性和无塑性，一种玻璃可以适应的最大应力是由在裂缝﹑有缺口的边缘或裂缝顶端产生的局部玻璃应力决定的。因此，玻璃的“强度”从材料参数看只具有有限的适用性。更重要的是许用强度，量大应力应当被理解为根据内在损坏程序的统计变量，当然，构件大小也是如此。

认识到这个事实可以使建筑行业在设计玻璃制成构件时，开发一些至今未知的方法，另一方面。还可以促进完善整个系列的设计原理

几年以前，大多数情况下玻璃只充当不够重要的角色。这是因为，一方面，玻璃作为一种工程材料被忽视了很多年，使人们对其材料性能了解甚少，这种知识的缺乏意味着玻璃作为主要构件是绝不可能的。另一方面，玻璃承载力弱。只有越来越广泛地使用较大玻璃，并且在应用领域内有稳定的扩展，玻璃可以承担无限制步行交通的情况下，才开始玻璃作为承载材料的更细致的研究。同时，有必要用把具有单一结构性能的玻璃开发作为结构系统的结构性构件或构件的方法进行分析。（图1﹑图2）

图1

图2

玻璃悬挑雨篷因为具有轻盈，漂亮等效果，因而被很多设计师广泛应用于各种建筑，但是由于玻璃具有的特殊性能，因此在使用过程中必须经过结构计算，才能在工程中实际应用，下面我将为大家介绍下玻璃悬挑雨篷的设计及计算。

1．2 玻璃悬挑雨篷设计及计算介绍

图3

案例工程：

山西世茂体育文化中心，位于太原市尖草坪区解放北路﹐总建筑面积约35082.22㎡，是太钢集团管理层为提高太钢广大职工业余体育文化生活﹑提升其生活方式﹑创造良好的运动环境而兴建的，采用现代主义建筑风格,运用新材料、新技术、建造适应现代生活的建筑形体灵活均衡的非对称构图、简洁的处理手法和纯净的体现表现出现代建筑的宏伟、壮观、时尚、美观、大方。因为考虑到本工程立面简洁，大气，因此本工程考虑采用悬挑玻璃雨篷，使该雨篷能与主体建筑很好的融为一体。（见图3）

山西世茂体育文化中心玻璃悬挑总跨度为 1.400米，宽度方向分格为 4.50米，玻璃采用10+1.52PVB+10+1.52PVB+10双夹胶钢化玻璃，玻璃根部采用上下热浸镀锌转接件L240X80X8(通长）夹紧，玻璃上下与钢角码连接位置采用6mm硬质橡胶板隔离，并采用M18*110不锈钢螺栓@350mm固定（见图4﹑图5﹑图6﹑）

图4

图5

图6

1．21外力矩计算

建设地点：山西地区，雨蓬设计控制断面标高5米，地面粗糙度为C 类。基本风压（50年）：0.40 KN/㎡

正风压：Wk=βZμSμZωO

=2.30×0.8×0.74×0.40

=0.545 KN/㎡

组合工况：1.35G+0.6×1.4 Wk

自重+活荷载（0.5KN/㎡）+正风压

=25.6×0.03×1.35+1.4×0.5+0.6×1.4×0.545

=1.037+0.7+0.458

=2.195 KN/㎡

取1米宽雨蓬计算：

外力矩M=2.195×1.42 /2=2.151 kn.m

1．22内力矩计算:

设玻璃面挤压力呈三角形分布，最大挤压力为X

挤压力总和：A=2×（240ⅹ/2）

上挤压力对A点之矩力臂：240×2/3

上挤压力矩：（240ⅹ/2）×240×2/3

=2402ⅹ/3

下挤压力对A点之矩力臂：240/3

下挤压力矩：（240ⅹ/2）×240/3

=2402ⅹ/6

挤压力矩总和：2402ⅹ/2

根据内外力矩平衡的原则：2402ⅹ/2=2.151

ⅹ=2151000/（2×2402）= 18.7 N/㎜2

18.7 N/㎜2＜84 N/㎜2满足玻璃强度要求。

1．23﹑10+1.52PVB+10+1.52PVB+10双夹胶钢化玻璃承载力计算：

单片玻璃承载力：W=bh2/6=1000×102/2=16666

三片承载力：3W=3×16666=50000

σ= M/W=3028000/50000

=60.6 N/㎜2＜84 N/mm2 （钢化玻璃的强度）

采用10+1.52PVB+10+1.52PVB+10双夹胶钢化玻璃，承载力计算验算通过。

1．24﹑防止应力集中，采用以下两项措施：

1. 穿孔位置用纯铝套避免玻璃与螺栓直接接触。

2．玻璃上下与钢角码连接位置采用6mm硬质橡胶板隔离。