某框剪結構屋頂鋼雨篷設計與分析

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構屋頂鋼結構雨篷，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，鋼結構雨篷的結構布置圖如圖1所示。

圖1 結構模型圖

2、結構計算

2.1 計算參數

2.2 結構設計

雨篷結構為單層單跨、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，柱腳基礎完全剛接。構件截面特性：鋼架柱口550X500X80X30，梁口500X400X35X20，屋面系桿φ299＊10，檁條H294X200X8X12。模型假定：（1）各鉸接節點為理想鉸接，各剛接節點為理想剛接；（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 風載

(4) 1.00 恒載 + 1.40 風載

(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 風載+ 1.10 溫度荷載

(9) 1.20 恒載 + 1.40 x 0.70 活載+ 1.40 風載+ 1.10 x 0.70 溫度荷載

(10) 1.00 恒載 + 1.40 風載+ 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，這種板在平面內具有相當大的剛度，為了更好的考慮屋面板內的荷載作用，計算考慮蒙皮效應。在YJK軟件中將屋面結構導入空間層，生成蒙皮并進行荷載導荷施加風荷載，蒙皮導荷如圖2所示。

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圖2 空間蒙皮導荷

2.4 結構分析

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

（2）鋼梁端部最大豎向位移為36.83mm，按懸挑構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，懸臂梁對根部節點區的剛度有更高的要求，需要對此處節點anys 分析，設計荷載下，節點處于彈性狀態，可認為節點安全可靠。

結語：

通過對雨蓬設計的全面敘述，可以得出以下結論：

(1)雨蓬結構為復雜的空間結構，整體模型采用真實截面模擬，同時風荷載蒙皮效應需考慮，保證計算結果準確性。

（2）對于大懸挑鋼結構雨篷設計，挑梁的抗傾覆性能尤為重要，其中薄弱環節為挑梁與柱的連接節點，應通過構造措施加強節點設計。