淺析拉桿雨蓬設計的關鍵點

雷力

摘 要 本文基于某酒店的拉桿雨蓬，建立拉桿與主體結構之間的計算模型，模擬分析了影響埋件的承載力因素。在計算模型中，考慮了不同形式轉接件對埋件承載力的影響;分析結果顯示：雨蓬拉桿與主體結構采用不同形式轉接件，對其埋件承載力有較為顯著影響。

關鍵詞 欄桿雨蓬;轉接件;埋件;焊縫

引言

雨蓬通常會作為建筑物出入口的構筑物，不僅起裝飾作用，在雨雪天氣也能為室內和室外提供一個過渡場所。當雨蓬上方安裝有建筑幕墻或其他裝飾件時，也可以為人員進出提供防護措施。

雨蓬的形式千變萬化、形態各異，小到雨蓬鋼梁懸挑1m，多達懸挑十幾米。隨著雨蓬形式的多樣化發展，隨之出現的問題也越來越多，其中以雨蓬結構的安全性更為突出，主要體現在雨蓬設計、選材或安裝不合理等方面上，導致其自身的剛度和強度不足以抵抗其在荷載作用下產生的效應值，不但影響美觀和使用性，更為嚴重的是存在來自安全方面的威脅。眾所周知：“安全、適用、經濟和美觀”是建筑設計的四要素，其中安全是首要的，假如安全得不到保障，其余均為零。倘若一味地追求安全，不合理的加大桿件規格，又違背經濟要素，因此選擇一個合理體系的結構，對雨蓬的設計至關重要。值得反思的是：2014年4月上海某酒店由于拉桿與主體結構連接的埋件出現質量安全問題，導致埋件拔出雨蓬坍塌，造成不小的經濟損失。

雖然目前存在一些關于研究雨蓬的文獻，但現存的文獻均局限于雨蓬鋼梁角度[1-2]，關于不同形式轉接件對埋件產生影響的研究較為缺乏，因此，本文的研究恰好能彌補此領域的不足。本文將基于某酒店（下文簡稱本工程）的實際工程案例出發，考慮不同形式轉接件對埋件產生的影響。本次研究能為類似雨蓬工程設計提供經驗，也可為相關標準的制定給出建議。

1模型建立

本文主要目的是建立一個雨蓬拉桿與主體結構連接位置的計算模型，分析不同形式轉接件對埋件產生效應的影響。為簡化研究，在模擬分析中僅考慮自重、風荷載、雪荷載和活荷載作用。由于拉桿兩端鉸接，中間也不受其他荷載作用，為二力桿件，通過受力分析暫定拉桿軸向力設計值為100.0kN。埋件規格采用400×400×20mm厚Q235B埋板，9根直徑為16mm的HRB400錨筋，最外層錨筋中心間距為300mm;混凝土等級為C30。

通過簡化本工程所研究的對象如圖1所示：圖A為拉桿與轉接件在同一條直線上，圖B為轉接件為水平方向。上述兩種不同形式轉接件除轉接件耳板外，其他構配件、安裝方式和完成面均一致。

2埋件受力分析

從上文知：圖1中1點和3點荷載設計值均為100.0kN，方向平行于拉桿方向，拉桿與混凝土柱子之間的角度為60°，連接拉桿與轉接件（耳板）之間的螺栓距離埋件的垂直距離L=500mm。

由于圖1A中轉接件與拉桿平行，故此處埋件無力臂效應對其影響，因此2點埋件的彎矩值為0，按照荷載傳遞原則有F1=F2=100.0kN。由于轉接件與埋件成60°，將2點的荷載按平行四邊形法則分解成垂直于埋件表面的F2n和平行于埋件表面的F2v，此處有F2v=Fv=F×cos60°=100.0×0.5=50.0kN，F2n=Fn=F×sin60°=100.0×0.866=86.6kN。

同理，將3點的荷載按平行四邊形法則分解成垂直于埋件表面的Fn和平行于埋件表面的Fv，按照荷載傳遞原則對于4點位置有垂直荷載F4v=Fv=50.0kN，F2n=Fn=86.6kN。由于圖1B中轉接件與拉桿成30°，此處埋件有一個力臂L=500mm作用，故埋件承受剪力產生的彎矩M=F4v×L=50.0*0.5=25kN·m。

按《混凝土結構設計規范》GB50010相關規定通過計算知：圖1A形式轉接件對應埋板所需錨筋截面積為707mm2，圖1B形式轉接件對應埋板所需錨筋截面積為1241mm2。從上述計算結果可知：兩種不同形式雨蓬拉桿轉接件在相同荷載作用下，兩者的所需預埋件錨筋截面面積相差竟達到1.75倍。從計算結果可知：力臂越長，產生的彎矩也就越大，為了抵抗彎矩，需要更大錨筋截面積或設計抗剪鍵或采用更大規格的埋件。

3結束語

本文主要建立了以拉桿雨蓬為基礎，拉桿與主體結構連接之間不同形式的轉接件模型，運用結構力學模擬分析;在模型中，主要分析了不同形式雨蓬拉桿轉接件對埋件承載力的影響。本文的計算結果表明：在其他條件一致情況下，上述轉接件采用水平形式時，對應埋件承受的荷載明顯大于轉接件與拉桿在同一條直線上對埋件產生的荷載。最后，拉桿雨蓬的研究還可以推廣到焊縫、耳板形式及拉點位置等多因素對其承載力影響的研究。

參考文獻

[1] 蔡麗平.大跨度雨蓬、采光頂鋼結構設計要點淺析[J].中國科技財富，2012，（8）：234.

[2] 王威，王靈飛.某大跨度鋼結構雨蓬設計[J].居業，2016，（4）：69-70.