某框剪结构屋顶钢雨篷设计与分析

文/李斌 中国中元国际工程有限公司建筑一院 北京 100089

1、工程概况

珠海横琴口岸某工程某框剪结构屋顶钢结构雨篷，纵向相邻钢柱的最大间距为9m，钢雨篷最大悬挑距离为6.75m，钢结构雨篷的结构布置图如图1所示。

图1 结构模型图

2、结构计算

2.1 计算参数

2.2 结构设计

雨篷结构为单层单跨、两边柱端部各有悬挑的敞开式有檩体系，悬挑屋面坡度1：10，柱顶标高5m，屋面檩条间距1.1m，悬挑梁与柱刚接，系杆、檩条与主梁均铰接，柱脚基础完全刚接。构件截面特性：钢架柱口550X500X80X30，梁口500X400X35X20，屋面系杆φ299＊10，檩条H294X200X8X12。模型假定：（1）各铰接节点为理想铰接，各刚接节点为理想刚接；（2）材料为理想弹塑性。

荷载组合考虑如下情况：

(1) 1.35 恒载 + 1.40 x 0.70 活载

(2) 1.20 恒载 + 1.40 活载

(3) 1.20 恒载 + 1.40 风载

(4) 1.00 恒载 + 1.40 风载

(5) 1.20 恒载 + 1.10 温度荷载

(6) 1.00 恒载 + 1.10 温度荷载

(7) 1.20 恒载 + 1.40 活载+ 1.40 x 0.60 风载+ 1.10 x 0.70 温度荷载

(8) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载+ 1.40 x 0.60 风载+ 1.10 温度荷载

(9) 1.20 恒载 + 1.40 x 0.70 活载+ 1.40 风载+ 1.10 x 0.70 温度荷载

(10) 1.00 恒载 + 1.40 风载+ 1.10 x 0.70 温度荷载

(11) 1.20 恒载 + 1.20 x 0.50 雪载 + 1.30 水平地震 + 1.30 x0.5 竖向地震

2.3 风荷载计算

由于屋面板与檩条以及板与板之间通过不同的紧固件连接起来，形成了以檩条作为其肋的一系列隔板，这种板在平面内具有相当大的刚度，为了更好的考虑屋面板内的荷载作用，计算考虑蒙皮效应。在YJK软件中将屋面结构导入空间层，生成蒙皮并进行荷载导荷施加风荷载，蒙皮导荷如图2所示。

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图2 空间蒙皮导荷

2.4 结构分析

（1）柱子最大应力比0.85，钢梁最大应力比0.68，钢梁平面内外都有支撑，主要由强度控制，温度荷载效应作用明显。同时屋顶雨蓬的地震鞭梢效应远大于风荷载作用。

（2）钢梁端部最大竖向位移为36.83mm，按悬挑构件计算长度为高度的2 倍，约13.5m。水平位移为计算高度1/366，满足规范要求，挠度变形图如图3所示。

图3 钢梁挠度变形

（3）悬挑梁根部与柱刚接，由于悬挑长度过大，根部弯矩较大，梁根部做成异型梁，悬臂梁对根部节点区的刚度有更高的要求，需要对此处节点anys 分析，设计荷载下，节点处于弹性状态，可认为节点安全可靠。

结语：

通过对雨蓬设计的全面叙述，可以得出以下结论：

(1)雨蓬结构为复杂的空间结构，整体模型采用真实截面模拟，同时风荷载蒙皮效应需考虑，保证计算结果准确性。

（2）对于大悬挑钢结构雨篷设计，挑梁的抗倾覆性能尤为重要，其中薄弱环节为挑梁与柱的连接节点，应通过构造措施加强节点设计。