建筑钢结构雨篷的设计与应用

郑姝

（上海领路人装饰工程有限公司珠海分公司）

建筑钢结构雨篷的设计与应用

郑姝

（上海领路人装饰工程有限公司珠海分公司）

介绍了现代钢结构雨篷的主要应用与构件形式。通过对某上下拉杆式玻璃钢雨篷进行设计，以雨篷钢结构中主受力型钢构件为对象进行了受力计算，计算可得型钢构件满足钢结构强度要求，截面设计合理。案例为钢雨篷的设计与计算提供了一定参考。

钢结构雨篷；型钢；钢结构设计；钢结构计算；荷载

钢结构雨篷在现代建筑中的应用十分广泛。［1］钢雨篷可建在两座建筑物之间，用于接通两座建筑物。可设在建筑物出入口门头或顶部、阳台上方用来防止高空坠落物。亦可设于建筑物中起遮阳、挡雨的作用。随着中国钢材产量的大幅度提高，钢结构设计建造技术的不断进步，钢结构雨篷以其强度高、自重小、抗震性、抗倾覆能力强等特点越来越受关注。钢结构雨篷既能较好地满足雨篷的使用功能，又能对建筑物起到装饰作用，使建筑整体和周围环境相协调，已成为建筑物中不可缺少的构件。

钢结构雨篷根据材料的不同可分为：钢结构玻璃雨篷、钢结构铝板雨篷、钢结构PC板雨篷。本文以钢结构玻璃雨篷为案例，对钢雨篷中的主要受力构件进行设计与计算。［2］

1 钢结构玻璃雨篷体系介绍

钢雨篷类型按与建筑主体结构的连接方式分为：纯悬挑式和上拉压杆式、上下拉杆式三大类型，挑出长度1200～6000mm、宽度1500～6000mm、每隔300mm为一种计算模数。

雨篷永久荷载标准值取0.8KN/m2（不包括受力构件自重），计算风吸力时雨篷附加永久荷载标准值取0.3KN/m2，雨篷风荷载基本风压0.75KN/m2，风荷载标准按围护结构计算。

钢结构构件截面形式有：热轧窄翼缘剖分T型钢、热轧窄翼缘H型钢、方形冷弯空心型钢。钢雨篷饰面材料采用钢化夹层玻璃或半钢化夹层玻璃。夹层玻璃应符合《夹层玻璃》GB9962-1999的规定。

2 钢结构雨篷计算案例

某上下拉杆式的钢雨篷平面布置及剖面如图1、图2所示，相关钢构件参数属性详表1。

表1 钢结构雨篷钢构件参数

图1 钢雨篷平面布置

图2 钢雨篷剖面

现取钢构件ZL进行受力计算，钢构件型号为HN175×90，荷载受力简图如图3所示，具体受力计算过程如下。［3］

图3 钢雨篷荷载受力简图

2.1 主受力构件材料属性及相关参数

主受力构件H型钢截面简图如图4，依据《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）［4］可得：

图4 H型钢截面简图

⑴荷载信息

型钢承受最大剪力V=21.50kN⑵计算参数

钢构件截面尺寸及特性如表2：

表2 H型钢截面尺寸及截面特性

截面开孔：无

⑶材料信息

钢材等级：Q235

钢材强度：f=215N/mm2；fv=125N/mm2

⑷截面塑性发展系数

γx=1.05 γy=1.20

2.2 应力验算

⑴截面特性计算

中和轴和面积矩Sx0=75920mm3

净截面惯性矩：

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

Iny=Iy-∑（Aki×xi2）=970000-0=970000mm4

⑵受弯强度验算

Mx/（γx×Wnx）+My/（γx×Wny）≤f

截面应力最大值到截面形心的距离：x=0，y=0≤f=215N/mm2，满足受弯强度要求。

⑶受剪强度验算

由τmax=V×103×Sx/（Ix×tw）≤fv，得：

τmax=21.50×103×75920/（12200000×5）

=26.76N/mm2≤fv=125N/mm2，满足受剪强度要求。

⑷折算应力验算

腹板上边缘折算应力验算：

正应力：

σ=（M×y2）/Ix

=（0×106×（79.50））/12200000

=0N/mm2

腹板边缘面积矩：Sx2=60120N/mm2

剪应力：

τ=V×103×Sx2/（Ix×tw）

=21.50×103×60120.00/（12200000×5）

=21N/mm2

则：（σ2+3×τ2）1/2= （02+3×（21）2）1/2=36N/mm2≤β1f=1.10×215=236N/mm2，满足强度要求。钢构件具有较大强度富余值。

3 结论

通过对该钢雨篷构件的设计与构件受力计算可知：型钢构件满足钢结构强度要求，构件截面设计合理，钢结构设计满足建筑使用要求。本文为类似钢结构雨篷的设计提供了一定的参考。［5］●

［1］武彩霞，苏志奇，刘兴胜，孙跃凡，张莉.钢结构雨篷的设计步骤与设计要点［J］.中国高新技术企业，2012，（12）:28-31.

［2］07SG528-1，钢雨篷（一）［S］.北京:中国建筑标准研究院，2007.

［3］马少春，鲍鹏.钢结构雨篷静力动力分析 ［J］.山西建筑，2009，35（31）:41-44.

［4］高健，姜健，李一松.大悬挑钢结构拱形雨篷节点设计与有限元分析［J］.结构工程师，2015，31（3）:17-22.

［5］石荣辉，张宇勇.浅谈钢结构雨篷设计［J］.科技信息，2007，（20）:32.