钢结构雨篷的设计步骤与设计要点

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
该工程雨篷位于二层底板位置,因此雨篷钢结 构可固定于主体建筑结构框架梁上,钢梁间距也 可小于柱间距,而拉杆由于处于二层与三层底板之 间,拉杆连接点只能设置在混凝土柱上,限制了拉 杆的位置与数量。基于此,初步设计了支撑雨篷的 结构形式与结构钢梁和拉杆的布置方式,具体平面 布置如图1所示:
一、工程概况
雨篷位于圆形会议室的出入口。根据主体
随着建筑业的飞速发展,不仅主体建筑造型日 新月异,作为建筑重要一部分的雨篷,其设计也越 来越受到关注。雨篷位于建筑物的出入口,相对位 置较低,是建筑物的画龙点睛之笔。优秀的雨篷设 计,不仅要保证结构的安全性和耐久性,而且要求 其应具有良好的观赏性。与传统的广泛应用的混凝 土结构相比,钢结构具有强度高、自重轻、施工质 量容易控制且工期短、可装拆、维护方便的特点。 由于以上特点,在公共建筑中,钢结构雨篷被广泛 使用,但是钢材耐腐蚀性以及耐热性较差的缺点, 要求在钢结构雨篷设计过程中,给予高度重视,并 根据具体工程要求对钢材表面进行适当的针对性的 防护处理。
图 3 主次梁刚节点 (三)拉杆与梁连接节点
图 4 拉杆与梁连接节点 拉杆下端连接点如图4所示,拉杆与梁采用两种 钢管连接件与耳板共同连接,先将最底部的钢管连 接件固定于主梁处,上部连接件与耳板以及拉杆焊 接为一体,安装时拉杆整体与底部转接件连接,这 样上部耳板方向可根据拉杆方向转动,便于安装。 其次,由于在风吸力作用下连接件受压,为减小连
旧县联围堤坝工程是沿海群众于20世纪50年代 各自堵海造田兴建,于60年代连成整体,大堤东起 东北堵海大堤,西至库竹大桥,全长29.6公里,并 建有穿堤涵闸42座,旧县联围达标加固工程是湖光 镇赖以生存和发展的生命线。工程建成运行至今, 年年维修加固堤围,使之达到现有规模。但是,由 于工程是群众自发修建,工程设计标准低,质量 差,加上资金投入少,不少堤段多年失修,长年遭 受雨水冲刷和台风袭击,石墙老化多处倒塌,土方 严重流失,涵闸损坏,险情频频可见,有的堤段岌 岌可危,难以安全渡汛防洪。
七、结论
根据建筑要求,经过结构选型以及计算分析给 出了该工程雨篷的设计方案,得到了以下结论:
1.采用悬臂钢梁与斜拉杆相结合的方式,减小 了主要受力钢梁的截面,满足结构使用功能的同时 增加了整体建筑的观赏性。
2.通过对钢结构的整体计算分析,对事先选 用的钢结构截面进行检验与校核,确定了钢构件截
30
2012.04
建筑形状,雨篷设计为弧形悬挑钢结构雨篷,
雨篷装饰设计标高为5.59m,雨篷设计尺寸为
图 1 钢龙骨平面布置示意图
28
2012.04
雨篷全部钢结构构件采用Q235钢材,构件的规 格设计为:主梁采用截面为250×200×8×5工字 钢,次梁采用截面为250×150×8×5工字钢,拉杆 采用114×4圆管,根部转接件采用158×8圆管, 雨篷支座节点设计为铰接节点,拉杆则按拉压杆考 虑,以抵抗风吸力作用。为使拉杆对整片雨篷起到 支撑作用,主次梁采用刚性连接,且每两跨横向梁 设置一根纵向梁。该类型雨篷支座节点设计制作较 为简单,纵横向水平杆件大小均匀,其结构也较为 美观。
主次梁采用刚性连接,采用M12高强度螺栓连 接,节点设计采用横向梁(垂直于建筑方向)通长 设计,纵向梁在分格处断开,与横向梁刚性连接。 由于该主次梁截面较大,此种连接节点较易布置, 螺栓连接布置空间较大,便于安装。另外,上下翼 缘采用贴板予以加强,以保证节点刚度,也使计算 模型更加符合实际,连接节点如图3所示:
与化学锚栓将埋板固定于主体结构,主梁与埋板进 行焊接连接,将所受荷载以明确和直接的传递路 线传给结构的基础。由于该雨篷悬挑距离较大, 主梁根部受力较大,在主梁与埋板连接处设置加
2012.04
29
劲肋,以增强主梁的根部承受能力,埋板固定的 螺栓布置以及主梁与埋板连接的加劲肋布置如图2 所示:
图 2 支座连接节点 (二)主次梁刚节点
在实际工程中,由于主体建筑条件限制及建筑 要求的不同,不同类型的钢结构雨篷设计需要采用 不同的处理方式,建立不同的计算模型。本文结合 某工程,详细分析了悬挑钢结构雨篷的设计步骤 (包括钢结构选型和布置、结构计算简图及承受的 荷载、结构的内力和变形分析、构件之间的连接设 计、雨篷面板的连接和排水处理方式),成功解决 该工程钢结构雨篷设计中遇到的问题,也为相关工 程设计提供了一定参考。
钢结构雨篷的设计步骤与设计要点
武彩霞 苏志奇 刘兴胜 孙跃凡 张 莉
(北京江河幕墙股份有限公司,北京 101301)
摘要 :雨篷作为建筑物的出入口,是建筑物重要的一部分,其设计在建筑设计中越来越受重视。雨篷所属位 置特殊,要求设计时不仅要保证结构的安全性、适用性、耐久性和稳定性,还要满足建筑的美观性要求。钢 结构自重轻、强度高、延性好等的特点,使钢结构雨篷被广泛使用。文章结合某工程实例,阐述了悬挑钢结 构雨篷的主要设计步骤,以及主要部位的节点设计。 关键词 :雨篷 ;钢结构 ;自重荷载 ;活荷载 ;风荷载 ;荷载组合 ;支座节点 ;连接节点 中图分类号 :TU758 文献标识码 :A 文章编号 :1009-2374(2012)12-0028-04
雨篷主要承受自重荷载、活荷载、风荷载以及 地震荷载,各荷载计算如下:
1.自重荷载。自重荷载包括面板自重以及钢骨 架自重,雨篷面板主要采用夹TP10+1.52PVB+TP10mm 夹胶钢化玻璃,玻璃面板自重面荷载标准值 GAK=0.512kN/m2;考虑龙骨和各种零部件等后的玻璃 幕墙重力荷载标准值GGK=0.55kN/m2。
三、结构的计算简图及承受的各类荷载
雨篷一般被认为是小构件,计算时通常取其中 一榀采用平面框架模型进行手算,忽略了构件之间 的空间作用,过分低估了结构的整体承载能力。本 文采用空间结构分析程序SAP2000对结构进行整体 建模分析,根据上述设计的结构布置方式以及选用 的钢梁截面进行整体建模,主次梁之间设置为刚 接,雨篷支座均设置为铰接,从空间角度进行结构 计算,使计算结果更加准确可靠。
联围达标加固工程中堤坝加固设计
王卫东
(湛江市水利水电勘测设计院,广东 湛江 524037)
摘要 :文章对联围达标加固工程中工程总布置及主要建筑物中堤坝加固设计和稳定计算进行分析。实际效果 证明,旧县联围达标加固工程按照设计标准加固后,既能提高旧县联围达标加固工程的防潮和排涝能力,又 能有效地捍卫围内国家和人民生命财产的安全,促进当地经济的发展。 关键词 :加固工程 ;堤坝加固设计 ;堤顶高程 ;波浪计算 中图分类号 :TV312 文献标识码 :A 文章编号 :1009-2374(2012)12-0031-03
25000mm×5200mm,面板采用点驳玻璃和铝板两种, 整体钢结构由铝板包围装饰,设计使用年限为50 年,建筑安全等级为一级,抗震设防烈度为8度。
二、结构选型和结构布置源自文库
处理好传力与立面效果之间的关系是雨篷结构 设计中的关键所在,由于本工程雨篷悬挑距离较 大,如果仅采用悬臂钢梁,会造成截面较大而显得 有些笨拙,进而影响建筑的观赏性。因此设计采用 悬臂钢梁与斜拉杆相结合的方式,以减小主要受力 钢梁的截面,保证结构安全的同时增加了整体建筑 的美感。
接件厚度,在连接件周围增设加劲板。此外,由于 拉杆的存在,使得主梁连接拉杆处受拉杆传来的集 中力作用,为了增加主梁局部的强度,防止主梁由 于应力集中破坏,在主梁受力处增加贴板,以保证 钢结构的长久使用。
(四)拉杆与建筑结构连接节点 拉杆根部固定于混凝土柱上,采用与主梁固定
相同的方式,通过连接件与埋板连接固定,且在连 接件根部设置加劲肋,拉杆与连接件采用螺栓球连 接,连接方式以及连接件根部加劲肋布置方式如图 5所示:
其中,ψw:风荷载组合系数,取1.0;γG:重 力荷载分项系数,取1.0;γw:风荷载分项系数, 取γw=1.4。
(2)由自重+屋面活荷载效应控制的组合(向 下)时:
荷载组合标准值Sk=GGk+ψs·sk=0.9kN/m2; 荷载组合设计值: S=γG·GGk+γS·ψs·sk=1.23kN/m2。 其中,ψs:雪荷载组合系数,取ψs=0.7; γG:重力荷载分项系数,取γG=1.35;γS:荷载 分项系数,取γS=1.4。 对比显示第一种组合影响更大,因此设计中按 (1)荷载组合进行计算。 5.线荷载。玻璃分格为均匀分布,大小为 2460mm,由此计算得到主梁承受的线荷载标准值和 设计值,主梁承受的玻璃传来的向上的均布荷载标 准值:qk1=2.77kN/m;主梁所受的向上的均布荷载 设计值q1=4.9kN/m。
2.活荷载qk=0.5kN/m2。 3.风荷载Wk3=βgz×μS1×μZ×W0=-1.674kN/ m2,其中,Wk:作用在幕墙上的风荷载标准值; βgz:阵风系数,取1.86;μss:风荷载体型系数, 取-2.0;μZ:风压高度变化系数,取1.00;W0:作 用在幕墙上的风荷载基本值,取0.45kN/m2 4.荷载组合。该雨篷荷载组合有两种,一种为 向上的负风荷载与自重荷载组合;另外一种为向下 的风荷载与自重荷载组合,设计过程中考虑影响较 大的荷载组合。 (1)当负风荷载+自重效应控制组合(向上)时: 荷载组合标准值: SK=GGk+ψw×Sk=-1.124kN/m2; 荷载组合设计值: S=γG·GGk+γw·ψw·wk=-1.794kN/m2。
综上所述,该钢结构能承受在正常施工和正常 使用时可能出现的各种作用,且在正常使用荷载情 况下,结构具有良好的工作性能,满足正常的使用 要求,不会发生过大变形。同时,为了使结构具有 足够的耐久性能,需对钢材表面进行氟碳喷涂处 理,防止钢结构发生腐蚀而影响结构的使用寿命。
五、构件间的连接设计
(一)支座连接节点 主梁支撑在建筑结构框架梁上,使用膨胀螺栓
面,主梁采用截面为250×200×8×5的工字钢,次 梁采用截面为250×150×8×5的工字钢。拉杆采用 114×4圆管,根部转接件采用158×8圆管,保证了 钢结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的 各种作用,而且在偶然事件发生时及发生后,结构 仍能保持必需的整体稳定性。
3.对钢结构表面进行氟碳喷涂处理,以及设置 合理的排水槽,使结构在正常维护下,具有足够的 耐久性能,不会发生严重的锈蚀而影响结构的使用 寿命。
一、工程设计标准
防潮设计重现期选定为二十年一遇,即二十年 一遇潮水位+相应等级的风速。排涝标准非农业区 按十年一遇24小时洪水一天排干,农业区按十年一 遇24小时洪水三天排干。
根据城市等别及本工程在区域内的作用和重要 性,本工程主要建筑物4级,次要建筑物5级、临时 建筑物5级。
初选防洪建筑物安全超高和稳定安全系数:堤坝 按不容许越浪设计,安全超高0.6米,围内排洪渠道 安全超高0.6米;建筑物稳定安全系数按表1取值:
图 5 拉杆根部连接节点 图 6 排水槽节点
六、雨篷面板连接和排水处理
雨篷面板采用点驳玻璃系统以及2.5mm氟碳喷 涂铝板,玻璃面板布置在主次梁的上方,铝板包围 在钢龙骨的周围,顶面与玻璃顶面齐平,雨篷顶面 平整,雨水不受梁格影响,满足了雨篷的实用性与 观赏性要求。
为了保证结构的稳定性,排水槽的设置很为必 要。如排水设计不合理,雨篷板上长时间的积水将 加大雨篷面板的荷载,引起雨篷板开裂、渗漏,进 而影响雨篷的安全性和耐久性。本工程雨篷排水槽 设置于雨篷根部,为使排水通畅,设置雨篷的坡度 为2%,排水槽深度为190mm,宽度为275mm。排水 槽内固定位置处布置排水管,保证积水能够及时排 除。此外,为了保证面板的耐久性,防止面板过早 腐蚀,排水槽处面板采用镀锌钢板,排水槽具体做 法如图6所示。
四、结构内力分析及变形分析
通过上述的计算简图以及荷载计算,采用空间 分析软件SAP2000对整体钢结构模型进行内力以及 变形分析,得到了荷载设计值作用下的结构的应力 比以及荷载标准值作用下的结构最大变形量。
计算结果表明,荷载设计值作用下,结构的最 大使用应力比为0.57,整体稳定性也较好,强度满 足要求;荷载标准值作用下,钢结构最大变形量小 于20mm,不影响建筑的正常使用。
相关文档
最新文档