建筑鋼結構雨篷的設計與應用

鄭姝

（上海領路人裝飾工程有限公司珠海分公司）

建筑鋼結構雨篷的設計與應用

鄭姝

（上海領路人裝飾工程有限公司珠海分公司）

介紹了現代鋼結構雨篷的主要應用與構件形式。通過對某上下拉桿式玻璃鋼雨篷進行設計，以雨篷鋼結構中主受力型鋼構件為對象進行了受力計算，計算可得型鋼構件滿足鋼結構強度要求，截面設計合理。案例為鋼雨篷的設計與計算提供了一定參考。

鋼結構雨篷；型鋼；鋼結構設計；鋼結構計算；荷載

鋼結構雨篷在現代建筑中的應用十分廣泛。［1］鋼雨篷可建在兩座建筑物之間，用于接通兩座建筑物。可設在建筑物出入口門頭或頂部、陽臺上方用來防止高空墜落物。亦可設于建筑物中起遮陽、擋雨的作用。隨著中國鋼材產量的大幅度提高，鋼結構設計建造技術的不斷進步，鋼結構雨篷以其強度高、自重小、抗震性、抗傾覆能力強等特點越來越受關注。鋼結構雨篷既能較好地滿足雨篷的使用功能，又能對建筑物起到裝飾作用，使建筑整體和周圍環境相協調，已成為建筑物中不可缺少的構件。

鋼結構雨篷根據材料的不同可分為：鋼結構玻璃雨篷、鋼結構鋁板雨篷、鋼結構PC板雨篷。本文以鋼結構玻璃雨篷為案例，對鋼雨篷中的主要受力構件進行設計與計算。［2］

1 鋼結構玻璃雨篷體系介紹

鋼雨篷類型按與建筑主體結構的連接方式分為：純懸挑式和上拉壓桿式、上下拉桿式三大類型，挑出長度1200～6000mm、寬度1500～6000mm、每隔300mm為一種計算模數。

雨篷永久荷載標準值取0.8KN/m2（不包括受力構件自重），計算風吸力時雨篷附加永久荷載標準值取0.3KN/m2，雨篷風荷載基本風壓0.75KN/m2，風荷載標準按圍護結構計算。

鋼結構構件截面形式有：熱軋窄翼緣剖分T型鋼、熱軋窄翼緣H型鋼、方形冷彎空心型鋼。鋼雨篷飾面材料采用鋼化夾層玻璃或半鋼化夾層玻璃。夾層玻璃應符合《夾層玻璃》GB9962-1999的規定。

2 鋼結構雨篷計算案例

某上下拉桿式的鋼雨篷平面布置及剖面如圖1、圖2所示，相關鋼構件參數屬性詳表1。

表1 鋼結構雨篷鋼構件參數

圖1 鋼雨篷平面布置

圖2 鋼雨篷剖面

現取鋼構件ZL進行受力計算，鋼構件型號為HN175×90，荷載受力簡圖如圖3所示，具體受力計算過程如下。［3］

圖3 鋼雨篷荷載受力簡圖

2.1 主受力構件材料屬性及相關參數

主受力構件H型鋼截面簡圖如圖4，依據《鋼結構設計規范》（GB 50017-2003）［4］可得：

圖4 H型鋼截面簡圖

⑴荷載信息

型鋼承受最大剪力V=21.50kN⑵計算參數

鋼構件截面尺寸及特性如表2：

表2 H型鋼截面尺寸及截面特性

截面開孔：無

⑶材料信息

鋼材等級：Q235

鋼材強度：f=215N/mm2；fv=125N/mm2

⑷截面塑性發展系數

γx=1.05 γy=1.20

2.2 應力驗算

⑴截面特性計算

中和軸和面積矩Sx0=75920mm3

凈截面慣性矩：

Inx=Ix-∑（Aki×yj2）=12200000-0=12200000mm4

Iny=Iy-∑（Aki×xi2）=970000-0=970000mm4

⑵受彎強度驗算

Mx/（γx×Wnx）+My/（γx×Wny）≤f

截面應力最大值到截面形心的距離：x=0，y=0≤f=215N/mm2，滿足受彎強度要求。

⑶受剪強度驗算

由τmax=V×103×Sx/（Ix×tw）≤fv，得：

τmax=21.50×103×75920/（12200000×5）

=26.76N/mm2≤fv=125N/mm2，滿足受剪強度要求。

⑷折算應力驗算

腹板上邊緣折算應力驗算：

正應力：

σ=（M×y2）/Ix

=（0×106×（79.50））/12200000

=0N/mm2

腹板邊緣面積矩：Sx2=60120N/mm2

剪應力：

τ=V×103×Sx2/（Ix×tw）

=21.50×103×60120.00/（12200000×5）

=21N/mm2

則：（σ2+3×τ2）1/2= （02+3×（21）2）1/2=36N/mm2≤β1f=1.10×215=236N/mm2，滿足強度要求。鋼構件具有較大強度富余值。

3 結論

通過對該鋼雨篷構件的設計與構件受力計算可知：型鋼構件滿足鋼結構強度要求，構件截面設計合理，鋼結構設計滿足建筑使用要求。本文為類似鋼結構雨篷的設計提供了一定的參考。［5］●

［1］武彩霞，蘇志奇，劉興勝，孫躍凡，張莉.鋼結構雨篷的設計步驟與設計要點［J］.中國高新技術企業，2012，（12）:28-31.

［2］07SG528-1，鋼雨篷（一）［S］.北京:中國建筑標準研究院，2007.

［3］馬少春，鮑鵬.鋼結構雨篷靜力動力分析 ［J］.山西建筑，2009，35（31）:41-44.

［4］高健，姜健，李一松.大懸挑鋼結構拱形雨篷節點設計與有限元分析［J］.結構工程師，2015，31（3）:17-22.

［5］石榮輝，張宇勇.淺談鋼結構雨篷設計［J］.科技信息，2007，（20）:32.