設(shè)計(jì)雨蓬時(shí)應(yīng)該考慮那些問題

雨蓬的設(shè)計(jì)是一個(gè)很寬的話題，結(jié)構(gòu)布置、截面選擇、支座條件、荷載計(jì)算及組合、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、排水等等，很難全講清楚。根據(jù)本人多年來對雨蓬的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和參考其他同行們的設(shè)計(jì)實(shí)例，我主要針對非獨(dú)立雨蓬的設(shè)計(jì)表達(dá)一下自己的觀點(diǎn)。

1、荷載計(jì)算

雨蓬的荷載主要包括恒載、活載、雪載、地震荷載、風(fēng)荷載，其中活載和雪載不同時(shí)考慮。⑴恒載：恒載沒什么好說的，計(jì)算玻璃考慮玻璃的自重，計(jì)算構(gòu)件要考慮玻璃、構(gòu)件等本身的自重。⑵活載:活載一般取0.5KN/m2，活載可以覆蓋施工荷載，檢修荷載等。⑶雪載：有積雪的地方才有雪載，按照《荷載規(guī)范取值》，雪載不與活載同時(shí)考慮，兩者中應(yīng)取較大者。 ⑷ 地震荷載：6、7度設(shè)防地區(qū)的雨蓬一般可以不考慮地震荷載，如果考慮的話應(yīng)該是豎向地震，不必考慮水平地震。 ⑸ 風(fēng)荷載：風(fēng)荷載是最難也最有爭議的荷載；我先談一下高度變化系數(shù)，得到高度變化系數(shù)有兩種方法，一是采用《荷載規(guī)范》條文說明中的公式，二是直接查《荷載規(guī)范》的表7.2.1；但高度比較小時(shí)，兩者得到的數(shù)據(jù)有較大的差異，應(yīng)該以《荷載規(guī)范》表7.2.1為準(zhǔn)。

負(fù)風(fēng)壓體型系數(shù)取為－2.0，這基本上沒有爭議，正風(fēng)壓體形系數(shù)則無相關(guān)規(guī)范可以遵循，大家莫衷一是，有人不考慮，有人取0.2，有人取0.6，有人取1.0，還有人取為1.5；有人認(rèn)為可以參考《荷載規(guī)范》中“單坡及雙坡頂蓋”，獨(dú)立雨蓬正風(fēng)壓體形系數(shù)可以遵循此條取為1.0（也可以稍微保守一點(diǎn)取為1.3或1.4），我認(rèn)為大門口的雨蓬和獨(dú)立雨蓬不一樣，雖然說建筑物周圍氣流的方向是非常紊亂的，很難把握，但是我相信氣流在建筑物周圍主要還是向上的，所以正風(fēng)壓體形系數(shù)應(yīng)該比獨(dú)立雨蓬要小，正風(fēng)壓體形系數(shù)應(yīng)該小于1.0，至于具體是多少絕對不是我們幾個(gè)搞鋼結(jié)構(gòu)的人在這里討論討論就可以決定的，這是要經(jīng)過大量的風(fēng)洞試驗(yàn)才能確定的，如果《荷載規(guī)范》不對此做出規(guī)定，此爭議將長期存在；另外，從工程事故來看，也從來都是聽說雨蓬被掀翻，從來沒聽說過被風(fēng)壓塌，如果按照有些人把體形系數(shù)取為1.5的話，那么向下組合比向上組合還大，應(yīng)該是向下破壞，顯然與實(shí)際不符。 因?yàn)闅饬飨蛏希仟?dú)立雨蓬考慮向下組合時(shí)我個(gè)人一般不考慮風(fēng)荷載，下面的荷載組合可以看到。

2、荷載組合

1）向上組合

1．4風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值－1.0恒載標(biāo)準(zhǔn)值

這里不能考慮活載和雪載

2）向下組合

活載起控制作用：1.2恒載標(biāo)準(zhǔn)值＋1.4* Max{活載標(biāo)準(zhǔn)值，雪載標(biāo)準(zhǔn)值}

恒載起控制作用：1.35恒載標(biāo)準(zhǔn)值＋1.4*0.7*Max{活載標(biāo)準(zhǔn)值，雪載標(biāo)準(zhǔn)值}

取上面兩種組合的較大值。

雖然有些情況一眼就看出向上荷載起重要控制作用，但是，對于非雙軸對稱截面梁來說，向下組合可能會(huì)引起失穩(wěn)問題。我舉個(gè)例子，如果雨蓬主梁采用T型鋼截面，向下組合可能導(dǎo)致T型梁腹板自由一側(cè)失穩(wěn)，向上組合則沒有這個(gè)問題。

3、拉桿長細(xì)比問題

《鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范》規(guī)定長細(xì)比不宜大于150，但是對于雨蓬的拉桿來說，這個(gè)要求太苛刻了，拉桿粗了笨重難看，細(xì)了又不滿足150的要求。我覺得我們要好好領(lǐng)會(huì)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范“不宜”這兩個(gè)字，“不宜”不是不可以，只是要慎重對待，既作為受力構(gòu)件又作為裝飾構(gòu)件的拉桿就“宜”適當(dāng)放寬，建議長細(xì)比在200以內(nèi)，當(dāng)然也不是一定不能超過，我就曾經(jīng)做過長細(xì)比是220的，只要考慮實(shí)際的長細(xì)比所對應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算通過即可。我經(jīng)常看到有朋友考慮負(fù)風(fēng)壓時(shí)“假設(shè)”或者“認(rèn)為”拉桿（其實(shí)是壓桿）不起作用了，這是要不得的，假設(shè)都是有條件的，拉桿只要不失穩(wěn)，就仍然起著主要的作用，你這一假設(shè)，就與實(shí)際情況相差十萬八千里了。

4、玻璃強(qiáng)度許用問題

我們知道雨蓬和幕墻玻璃的需用強(qiáng)度不一致，這確實(shí)是一個(gè)令人困擾的問題，對于12mm的鋼化玻璃，幕墻的需用強(qiáng)度是84MPa，而雨蓬的是42MPa，我猜想規(guī)范制定者是考慮到雨蓬或采光頂玻璃破碎傷害力更大的原因，所以把安全系數(shù)定得更高，但是我們采用夾膠玻璃后就不存在這一問題了，即使破碎也掉不下來。但是既然規(guī)范是這樣，建議大家計(jì)算雨蓬玻璃時(shí)還是按照《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》來吧。

5、玻璃撓度控制問題

幾個(gè)原則：小于1/60，不積水（和坡度相關(guān)），自重下不能讓人肉眼能容易觀察出來（這個(gè)和撓度及雨蓬高度都相關(guān)）。

對于雨篷的做法與處理我個(gè)人認(rèn)為得從以下方面綜合考慮：

一、結(jié)構(gòu)方面：

1）、建筑師的外觀設(shè)計(jì)選擇梁的外觀樣式，根據(jù)主體結(jié)構(gòu)選擇雨篷的受力模型。這個(gè)里面合理的受力模型是一個(gè)關(guān)鍵。得分析現(xiàn)有的主體情況，合理的安排力的傳遞方向，從板面到次梁到主梁，這樣一步步的分細(xì)地布置過來。

2）、對于拉桿我們應(yīng)該根據(jù)不同的平面寬度，不同的雨篷連接方式采取相應(yīng)的處理方法。

a、對于小于2000mm點(diǎn)支式的玻璃，一般梁的截面計(jì)算結(jié)果較小，而玻璃點(diǎn)支空間要求較大，所以為了截面的美觀不便于直接使用計(jì)算結(jié)果的截面大小，而考慮美觀與人的心理接受截面的大小而設(shè)計(jì)。這時(shí)的單部撓度變形很小，所以如果建筑師在立面要求的拉桿，這時(shí)拉桿可以采用非結(jié)構(gòu)件的裝飾拉桿，可不做計(jì)算，甚至可以是空心薄壁鋼管。

b、對于較大的平面分格的雨篷我們應(yīng)根據(jù)鋼梁的可連接主體的結(jié)構(gòu)的情況，先安置主受力梁，這多于結(jié)構(gòu)柱的分布位置，一般主體梁不希望在它的受拉區(qū)設(shè)置較大的外彎與偏心集中載。這樣你可以在柱位置設(shè)置主受力梁，此時(shí)的梁底部連接可以根據(jù)情況設(shè)置不同的連接方式，但因減小主體負(fù)載與節(jié)約埋件成本，建議鉸連接。此處拉桿按負(fù)風(fēng)壓情況分析，按受壓長細(xì)比設(shè)計(jì)不大于1/150。這時(shí)不可只考慮成本選取薄壁的鋼材（推薦厚壁細(xì)桿，因?yàn)楹癜宓暮缚p計(jì)算可能不會(huì)小于6~8mm，所以拉桿的堵頭板也不會(huì)太薄）。主受力梁間采用側(cè)向聯(lián)系桿連接，一方面增強(qiáng)側(cè)向穩(wěn)定，一方面為布置中間鋼梁，中間鋼梁為考慮整體美觀可采用等截面，也可以采用小截面梁，因?yàn)樗麄兊氖芰π问绞呛喼Я骸?/p>

c、對于玻璃肋連接梁，結(jié)構(gòu)上不建議這樣處理，因?yàn)橛昱穸嘣O(shè)置于出入口的安全設(shè)計(jì)，玻璃的正立面延性不錯(cuò)，但端部的脆性很強(qiáng)，在側(cè)向受力時(shí)易于駁接處連接破壞，從而失去結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且這種做而面玻璃承受側(cè)向剛度，不建議使用。

d、構(gòu)件式雨篷，這時(shí)的鋼梁連接非常穩(wěn)定，次龍骨對主梁有側(cè)向支撐的作用，這時(shí)梁截面計(jì)算滿足即可。

根據(jù)以上的闡述，現(xiàn)總結(jié)一下設(shè)計(jì)雨蓬時(shí)應(yīng)該主要考慮那些問題。

1、材料

一定要采用鋼化夾膠玻璃，最后采用頂片鋼化+內(nèi)片半鋼化玻璃的夾膠的組合，半鋼化玻璃也叫熱增強(qiáng)玻璃，它的生產(chǎn)工藝與鋼化玻璃相似，只是在急冷過程中的風(fēng)壓底于鋼化玻璃的工藝標(biāo)準(zhǔn)。半鋼化玻璃的表面應(yīng)力在24~69Mpa之間，低于鋼化玻璃的表面應(yīng)力。所以，半鋼化玻璃的強(qiáng)度和抗熱沖擊性能都略低于鋼化玻璃，但相比普通玻璃要提高1~2倍。與鋼化玻璃相比，半鋼化玻璃的最大優(yōu)點(diǎn)是玻璃的平整性好，光畸變小，而且由于應(yīng)力較低，不會(huì)產(chǎn)生自爆現(xiàn)象。

半鋼化玻璃破碎后，碎片類似普通玻璃，呈現(xiàn)貫通的裂紋，不會(huì)在玻璃中心部形成封閉狀態(tài)的小碎片，也就不會(huì)從建筑物上掉下來，這一點(diǎn)對于雨蓬玻璃來說是十分重要的。所以內(nèi)片半鋼化玻璃更加安全，而且破壞時(shí)玻璃不會(huì)下垂，不影響使用功能和美觀，可以保證更換玻璃的時(shí)間。

2、結(jié)構(gòu)

懸挑雨蓬風(fēng)壓取值按-2.0考慮。

撓度控制盡量嚴(yán)格，從影響人的視覺效果考慮。

3、排水

匯水面積不是很大的雨蓬，可以考慮自由排水，這樣建筑效果更加簡潔、美觀。

4、拉桿設(shè)置

懸挑3m雨蓬能采用固端連接，盡量采用，可以不設(shè)拉桿。

懸挑3m以上雨蓬盡量采用鉸接，減少固端彎矩，建議必須設(shè)拉桿。

拉桿設(shè)置可以分兩種：A、上下設(shè)細(xì)拉桿（受拉），例如φ12--16鋼拉桿； B、上設(shè)拉管（受拉壓），例如：φ68×4--φ121×7。

講講鋼結(jié)構(gòu)雨篷設(shè)計(jì)的一些心得體會(huì)：

雨篷設(shè)計(jì)可能是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最簡單的結(jié)構(gòu)了，但是其實(shí)有很多時(shí)候也是大家最容易忽視的結(jié)構(gòu)。

1.結(jié)構(gòu)體系

沒有拉桿的雨篷計(jì)算的時(shí)候中間的次梁可以兩端釋放，根部的支座反力是最大的，預(yù)埋件應(yīng)留有足夠的安全富余；

有拉桿的雨篷如果不是每根主梁都拉的話，如果中間的次梁都是兩端釋放，一般會(huì)在雨篷前端做一根通長的大梁，這樣使拉桿可以起到作用。

建議對于中間斷開的次梁都應(yīng)該兩端釋放，通長的次梁可考慮鋼接，使得拉桿起到作用。

對于懸挑大的雨篷，比如懸挑5～10米，一般會(huì)設(shè)置一道通長的次梁，拉桿的長細(xì)比根據(jù)規(guī)范控制在250以內(nèi)。千萬不要認(rèn)為中間斷開的次梁可以鋼接，這點(diǎn)真的很危險(xiǎn)，可以看看正規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，主梁次梁是如何鋼接的。還有就是懸挑大的雨篷——拉桿就是唯一的結(jié)構(gòu)保障了，所以可以適當(dāng)減小長細(xì)比，還有要看好繪圖員的螺栓連接節(jié)點(diǎn)，鋼板的邊距是否標(biāo)明是2d，螺栓即使是雙剪，也盡量按單剪考慮（因?yàn)槁菟ê鼙阋耍娴暮苤匾衲暄?zāi)很多雨篷塌了都是拉桿螺栓斷裂，還有就是拉桿的埋件注意會(huì)有附加彎矩。

2.荷載問題

自重荷載，施工荷載，雪荷載，風(fēng)荷載。自重荷載不多說了；施工荷載一般可以加均布荷載0.5，也可以考慮在最不利位置加集中荷載1.0；雪荷載就是當(dāng)?shù)氐幕狙海且⒁庋┖奢d有分布系數(shù)，雨篷一般在建筑側(cè)邊，所以類似高低屋面，分布系數(shù)是2.0，比如蘇州的基本雪壓是0.4，實(shí)際加荷載就是0.8（目前很少有計(jì)算書這樣做），并且施工荷載和雪荷載不同時(shí)考慮；然后是風(fēng)荷載，一直有聽說有正風(fēng)壓之說，可是沒有規(guī)范依據(jù)，所以我只加-2.0的風(fēng)荷載，方向向上。

3.結(jié)構(gòu)的美觀

有的雨篷比如懸挑3米，沒有拉桿，間距小的話計(jì)算出來可能120的鋼管就夠了，但是建議畫一個(gè)側(cè)面整體視圖，你會(huì)發(fā)現(xiàn)管子看上去很小，雨篷看上去會(huì)給人一種驚心動(dòng)魄的感覺，所以雨篷的截面高度適當(dāng)控制在1/15~1/20，這樣是一個(gè)合理的美觀尺寸，有安全感，又有安全儲(chǔ)備。還有就是撓度，現(xiàn)在的幕墻規(guī)范只要求1/125，這個(gè)數(shù)值實(shí)在太松了，實(shí)際懸挑5m可以下沉40mm，到現(xiàn)場就會(huì)發(fā)現(xiàn)撓度很大，但是又滿足規(guī)范，大選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 大影響美觀，所以適當(dāng)控制的嚴(yán)格一點(diǎn)，還是有好處的。

4.施工質(zhì)量

圖紙上壁厚是6mm，實(shí)際施工可能只有5mm多點(diǎn)，施工方是不會(huì)幫你買國標(biāo)的，所以應(yīng)力比控制的嚴(yán)格一點(diǎn)是有道理的。還有就是埋件，有圖紙會(huì)標(biāo)注等強(qiáng)焊接，簡單一句話，又不用設(shè)置加勁肋，但是實(shí)際施工等強(qiáng)就意味著二級焊縫要探傷，實(shí)際對接焊接的最小厚度是6mm，探傷也沒法探，所以根部埋件還是按照角焊縫計(jì)算，考慮施工質(zhì)量，再加一些加勁鋼板，給些安全儲(chǔ)備。

5.鋼梁開孔

T型鋼梁建議開孔一定要計(jì)算，真的很危險(xiǎn)，H型鋼就可以適當(dāng)放寬一點(diǎn)，腹板畢竟只是是抗剪。

6.雨蓬根部混凝土強(qiáng)度問題

不要認(rèn)為混凝土強(qiáng)度是無限的，當(dāng)你的雨篷計(jì)算結(jié)果根部反力很大時(shí)，要適時(shí)的和設(shè)計(jì)院溝通，避免混凝土梁破壞后發(fā)生雨篷倒塌。已經(jīng)遇到很多次發(fā)現(xiàn)混凝土梁無法承受雨篷的荷載，這也是要注意的。

7.主梁上翼緣屈曲問題

還有要注意，如果主梁是方鋼管而不是H型鋼的話，要考慮拉桿的耳板焊接在方管的上翼緣，容易出現(xiàn)上翼緣鋼板屈曲，所以要考慮增加加勁肋板，H型鋼就沒有問題了。

寫這些的目的是看到很多剛?cè)腴T的新手，覺得計(jì)算雨篷很簡單。畫幾根線，加個(gè)荷載，計(jì)算通過就ok了，什么都不細(xì)想，其實(shí)簡單的東西還是有點(diǎn)學(xué)問在里面的。

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