鋼結(jié)構(gòu)雨棚設(shè)計(jì)要點(diǎn)解析（鋼結(jié)構(gòu)雨棚荷載計(jì)算案例分析）

巴音郭楞蒙古自治州鋼結(jié)構(gòu)施工工程 4個(gè)月前 ( 02-28 ) 14 3條評(píng)論

鋼結(jié)構(gòu)雨棚作為現(xiàn)代建筑中常見的結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計(jì)時(shí)需考慮其荷載計(jì)算和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本文通過分析一個(gè)具體的鋼結(jié)構(gòu)雨棚設(shè)計(jì)案例，探討了如何進(jìn)行有效的荷載計(jì)算，確保結(jié)構(gòu)安全。介紹了鋼結(jié)構(gòu)雨棚的設(shè)計(jì)原則和荷載類型，然后詳細(xì)分析了風(fēng)荷載、雪荷載、自重以及地震作用等主要荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。通過具體案例的計(jì)算過程展示了如何將這些荷載合理分配到各個(gè)構(gòu)件上，并提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)策略。總結(jié)了設(shè)計(jì)要點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)了在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)綜合考慮環(huán)境因素和材料性能，以確保鋼結(jié)構(gòu)雨棚的安全與耐久性。

一、結(jié)構(gòu)選型與布置要點(diǎn)

考慮傳力與立面效果關(guān)系：處理好傳力與立面效果之間的關(guān)系是雨篷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在。例如在某些工程中，若雨篷懸挑距離較大，僅采用懸臂鋼梁會(huì)造成截面較大影響建筑觀賞性，就需要綜合考慮其他結(jié)構(gòu)形式或支撐方式來優(yōu)化結(jié)構(gòu)選型與布置，如結(jié)合拉桿等結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同承擔(dān)荷載，同時(shí)滿足建筑美觀需求。
結(jié)合建筑主體條件與要求：由于主體建筑條件限制及建筑要求的不同，不同類型的鋼結(jié)構(gòu)雨篷設(shè)計(jì)需要采用不同的處理方式并建立不同計(jì)算模型。如根據(jù)雨篷所在位置（如位于建筑物出入口、二層底板位置等）、主體建筑形狀（圓形、方形等）以及周邊環(huán)境等因素確定鋼結(jié)構(gòu)雨篷的結(jié)構(gòu)形式、鋼梁和拉桿等構(gòu)件的布置方式等。像對(duì)于圓形會(huì)議室出入口的雨篷，可能設(shè)計(jì)為弧形懸挑鋼結(jié)構(gòu)雨篷；并且鋼梁間距可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，若鋼結(jié)構(gòu)可固定于主體建筑結(jié)構(gòu)框架梁上，鋼梁間距可小于柱間距，而拉桿連接點(diǎn)受限于混凝土柱位置等因素會(huì)影響拉桿的位置與數(shù)量等。

二、荷載計(jì)算要點(diǎn)

考慮多種荷載類型
- 自重荷載：鋼結(jié)構(gòu)雖然自重輕，但在設(shè)計(jì)時(shí)仍需準(zhǔn)確計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)自身重量以及雨篷面板（如玻璃、鋁板等）的重量，這是雨篷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本荷載之一。
- 活荷載：包括人員活動(dòng)、臨時(shí)堆放物品等產(chǎn)生的荷載，一般活荷載取值需符合相關(guān)規(guī)范要求，如施工荷載可能取值為0.5kN/m2等。
- 風(fēng)荷載：風(fēng)荷載對(duì)雨篷結(jié)構(gòu)的影響較大，尤其是大懸挑雨篷。需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓、雨篷的體型系數(shù)等因素計(jì)算風(fēng)荷載，并且不同形狀、高度和位置的雨篷風(fēng)荷載計(jì)算可能有所差異，如沿海地區(qū)的風(fēng)荷載取值與內(nèi)陸地區(qū)不同，高層建筑物出入口雨篷與低層建筑物出入口雨篷的風(fēng)荷載計(jì)算也會(huì)因高度等因素而不同。
荷載組合：根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行荷載組合，考慮不同荷載同時(shí)作用的可能性，按照最不利原則確定雨篷結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載組合，以確保雨篷在各種工況下的安全性。例如在計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形時(shí)，需要分別考慮自重+活荷載、自重+風(fēng)荷載、自重+活荷載+風(fēng)荷載等多種組合情況，取其中最不利的組合進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

三、構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)

雨篷板設(shè)計(jì)
- 計(jì)算方式確定：根據(jù)雨棚的長(zhǎng)邊和短邊長(zhǎng)度比來確定鋼結(jié)構(gòu)雨棚的計(jì)算方式，與懸挑板結(jié)構(gòu)不同，雨篷板為四邊支承的板。在設(shè)計(jì)時(shí)需要按照相應(yīng)的計(jì)算理論和方法進(jìn)行內(nèi)力分析和配筋計(jì)算等，確保雨篷板能夠承受各種荷載作用下的內(nèi)力。
- 材料選擇與厚度確定：根據(jù)雨篷的使用功能、荷載大小、耐久性要求等選擇合適的雨篷板材料，如鋼化玻璃、夾膠玻璃、鋁板等，并確定合理的厚度。例如在人員活動(dòng)頻繁且可能有物品墜落風(fēng)險(xiǎn)的地方，可能選用強(qiáng)度更高、安全性更好的夾膠玻璃作為雨篷板材料。
雨篷邊梁設(shè)計(jì)：通常情況下，鋼結(jié)構(gòu)雨棚板采用雙向板，主梁承重主要來自于板材。雨篷邊梁需要有足夠的強(qiáng)度和剛度來承擔(dān)雨篷板傳遞過來的荷載，并將荷載傳遞到柱子或其他支撐結(jié)構(gòu)上。在設(shè)計(jì)邊梁時(shí)，要考慮梁的截面形式、尺寸、配筋等因素，同時(shí)要滿足結(jié)構(gòu)的受力要求和建筑美觀要求。
支撐結(jié)構(gòu)（如鋼梁、拉桿等）設(shè)計(jì)
- 鋼梁設(shè)計(jì)：根據(jù)所承受的荷載大小、跨度等因素確定鋼梁的截面形式（如H型鋼梁等）和尺寸，計(jì)算鋼梁的內(nèi)力（彎矩、剪力、軸力等），進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。例如在大懸挑雨篷中，鋼梁的懸挑長(zhǎng)度、截面高度等參數(shù)需要經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算確定，以確保鋼梁在荷載作用下不會(huì)發(fā)生過大的變形或破壞。
- 拉桿設(shè)計(jì)：對(duì)于設(shè)置拉桿的鋼結(jié)構(gòu)雨篷，要確定拉桿的數(shù)量、位置、截面尺寸等。拉桿主要承受拉力，需要進(jìn)行拉力計(jì)算和強(qiáng)度驗(yàn)算，并且要考慮拉桿與其他構(gòu)件的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，確保拉桿能夠有效地參與結(jié)構(gòu)受力，如在一些工程中要驗(yàn)算中間拉桿在不同荷載組合下的受力情況等。

四、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：支座節(jié)點(diǎn)是雨篷結(jié)構(gòu)與主體建筑結(jié)構(gòu)連接的關(guān)鍵部位，需要保證連接的可靠性和傳力的有效性。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮支座的形式（如鉸支座、剛支座等）、連接方式（如焊接、螺栓連接等），計(jì)算支座處的反力并進(jìn)行相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算。例如在鋼結(jié)構(gòu)雨篷固定于主體建筑框架梁上時(shí)，要確保支座節(jié)點(diǎn)能夠承受雨篷傳來的各種荷載，并將荷載安全地傳遞到主體結(jié)構(gòu)上。
連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：包括鋼梁與雨篷板、鋼梁與鋼梁、鋼梁與拉桿等構(gòu)件之間的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)受力要求，保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度、剛度和延性。在設(shè)計(jì)連接節(jié)點(diǎn)時(shí)，要根據(jù)構(gòu)件的受力特點(diǎn)選擇合適的連接方式和連接材料，如高強(qiáng)螺栓連接、焊接等，并進(jìn)行詳細(xì)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和受力分析，確保節(jié)點(diǎn)在荷載作用下不會(huì)發(fā)生破壞或松動(dòng)等問題。

五、其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)

排水設(shè)計(jì)：鋼結(jié)構(gòu)雨棚需要有良好的排水設(shè)計(jì)，根據(jù)雨棚的面積、形狀和排水方向等因素確定排水方式，如采用有組織排水或無組織排水。有組織排水可通過設(shè)置排水坡度、排水槽、排水管等方式將雨水及時(shí)排出雨棚，避免雨水積聚在雨棚上造成滲漏或結(jié)構(gòu)損壞。
防腐與防火設(shè)計(jì)
- 防腐設(shè)計(jì)：由于鋼材耐腐蝕性較差，在鋼結(jié)構(gòu)雨篷設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)具體工程要求對(duì)鋼材表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)尼槍?duì)性的防護(hù)處理。例如采用防腐涂料進(jìn)行涂刷，或者采用熱鍍鋅等防腐處理方法，提高鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能，延長(zhǎng)雨篷的使用壽命。
- 防火設(shè)計(jì)：根據(jù)建筑物的防火等級(jí)要求，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)雨篷進(jìn)行防火設(shè)計(jì)。可采用防火涂料涂刷、防火板材包裹等方式提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)雨篷結(jié)構(gòu)能夠在一定時(shí)間內(nèi)保持結(jié)構(gòu)完整性，為人員疏散和消防救援提供時(shí)間。
考慮建筑美觀性：雨篷作為建筑物出入口等位置的重要部分，除了滿足結(jié)構(gòu)安全要求外，還要滿足建筑的美觀性要求。這就需要在結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)件尺寸確定、材料選擇以及外觀裝飾等方面綜合考慮，使雨篷與整個(gè)建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)。例如在外觀裝飾上可采用鋁板包圍裝飾鋼結(jié)構(gòu)等方式，使雨篷在滿足功能需求的同時(shí)成為建筑的一個(gè)美觀的點(diǎn)綴。