某框剪結(jié)構(gòu)屋頂鋼雨篷設(shè)計與分析

文/李斌 中國中元國際工程有限公司建筑一院 北京 100089

1、工程概況

珠海橫琴口岸某工程某框剪結(jié)構(gòu)屋頂鋼結(jié)構(gòu)雨篷，縱向相鄰鋼柱的最大間距為9m，鋼雨篷最大懸挑距離為6.75m，鋼結(jié)構(gòu)雨篷的結(jié)構(gòu)布置圖如圖1所示。

圖1 結(jié)構(gòu)模型圖

2、結(jié)構(gòu)計算

2.1 計算參數(shù)

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

雨篷結(jié)構(gòu)為單層單跨、兩邊柱端部各有懸挑的敞開式有檁體系，懸挑屋面坡度1：10，柱頂標(biāo)高5m，屋面檁條間距1.1m，懸挑梁與柱剛接，系桿、檁條與主梁均鉸接，柱腳基礎(chǔ)完全剛接。構(gòu)件截面特性：鋼架柱口550X500X80X30，梁口500X400X35X20，屋面系桿φ299＊10，檁條H294X200X8X12。模型假定：（1）各鉸接節(jié)點為理想鉸接，各剛接節(jié)點為理想剛接；（2）材料為理想彈塑性。

荷載組合考慮如下情況：

(1) 1.35 恒載 + 1.40 x 0.70 活載

(2) 1.20 恒載 + 1.40 活載

(3) 1.20 恒載 + 1.40 風(fēng)載

(4) 1.00 恒載 + 1.40 風(fēng)載

(5) 1.20 恒載 + 1.10 溫度荷載

(6) 1.00 恒載 + 1.10 溫度荷載

(7) 1.20 恒載 + 1.40 活載+ 1.40 x 0.60 風(fēng)載+ 1.10 x 0.70 溫度荷載

(8) 1.20 恒載 + 1.40 x 0.70 活載+ 1.40 x 0.60 風(fēng)載+ 1.10 溫度荷載

(9) 1.20 恒載 + 1.40 x 0.70 活載+ 1.40 風(fēng)載+ 1.10 x 0.70 溫度荷載

(10) 1.00 恒載 + 1.40 風(fēng)載+ 1.10 x 0.70 溫度荷載

(11) 1.20 恒載 + 1.20 x 0.50 雪載 + 1.30 水平地震 + 1.30 x0.5 豎向地震

2.3 風(fēng)荷載計算

由于屋面板與檁條以及板與板之間通過不同的緊固件連接起來，形成了以檁條作為其肋的一系列隔板，這種板在平面內(nèi)具有相當(dāng)大的剛度，為了更好的考慮屋面板內(nèi)的荷載作用，計算考慮蒙皮效應(yīng)。在YJK軟件中將屋面結(jié)構(gòu)導(dǎo)入空間層，生成蒙皮并進(jìn)行荷載導(dǎo)荷施加風(fēng)荷載，蒙皮導(dǎo)荷如圖2所示。

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圖2 空間蒙皮導(dǎo)荷

2.4 結(jié)構(gòu)分析

（1）柱子最大應(yīng)力比0.85，鋼梁最大應(yīng)力比0.68，鋼梁平面內(nèi)外都有支撐，主要由強度控制，溫度荷載效應(yīng)作用明顯。同時屋頂雨蓬的地震鞭梢效應(yīng)遠(yuǎn)大于風(fēng)荷載作用。

（2）鋼梁端部最大豎向位移為36.83mm，按懸挑構(gòu)件計算長度為高度的2 倍，約13.5m。水平位移為計算高度1/366，滿足規(guī)范要求，撓度變形圖如圖3所示。

圖3 鋼梁撓度變形

（3）懸挑梁根部與柱剛接，由于懸挑長度過大，根部彎矩較大，梁根部做成異型梁，懸臂梁對根部節(jié)點區(qū)的剛度有更高的要求，需要對此處節(jié)點anys 分析，設(shè)計荷載下，節(jié)點處于彈性狀態(tài)，可認(rèn)為節(jié)點安全可靠。

結(jié)語：

通過對雨蓬設(shè)計的全面敘述，可以得出以下結(jié)論：

(1)雨蓬結(jié)構(gòu)為復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，整體模型采用真實截面模擬，同時風(fēng)荷載蒙皮效應(yīng)需考慮，保證計算結(jié)果準(zhǔn)確性。

（2）對于大懸挑鋼結(jié)構(gòu)雨篷設(shè)計，挑梁的抗傾覆性能尤為重要，其中薄弱環(huán)節(jié)為挑梁與柱的連接節(jié)點，應(yīng)通過構(gòu)造措施加強節(jié)點設(shè)計。