压杆稳定性验算公式

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1、*其实最难把握的应该是如何使雨篷设计做到既安全又经济美观,幕墙雨篷设计均为轻钢结构雨篷,当雨篷下方容许设柱,此时设计很简单,在此不讨论,我们仅就悬挑式雨篷进行分析,经多方查证资料,我认为应分以下几点来分析:1.雨篷设计应考虑的荷载有:自重、风荷载、地震作用(8 度及以上地区) 、活荷载(雨水荷载、雪荷载、施工荷载及检修荷载等) ,在幕墙设计范畴内的雨篷应按围护结构考虑,其中自重是没有争议的,风荷载应考虑向上和向下的情况,对于 8 度及以上设防地区,应考虑竖向地震作用(可能该荷载对计算结果影响不大,但应考虑,否则缺项) ,活荷载中的项可能不同时发生,应通过分析取最不利的工况;注意其中的施工荷载应

2、按半坡活载考虑,并作用于最不利位置处;雨蓬的施工荷载验算承载力时,应沿板宽每隔 1m 取一个集中荷载,验算倾覆时,应沿板宽每隔 2.5-3.0m 取一个集中荷载。对于轻型构件或较宽构件,施工荷载超过 1.0kN 时,应按照实际情况验算,或者采用临时支撑体系加强。但需要指出的是,施工荷载不与风荷载及雪荷载同时作用。2.荷载系数取值及组合:荷载规范上雨篷的向上风荷载体型系数明确规定为-2.0,向下风压体型系数应取+0.8,独立雨蓬可以参照 GB50009-2001 表 7.3.1 的 29 项单坡及双坡顶盖取值。a. 1.0*1.35*G+0.7*1.4*L 活(该组合主要验算雨篷正常使用,该工况

3、为一年中的大部分工况,故考虑该工况很重要,值得注意的是考虑面板的挠度,大则容易有影响美观,给人不安全感,排水不畅,容易积污、积土积水等弊病)b. 1.0G+1.0*1.4*wk (向上,此时体型系数取-2.0)+0.6*1.3*Qk(竖向向上) ,此情况计算的结果多数为负值,如果雨篷悬臂长度并不大,而结构又能承受雨篷所传递的附加弯矩,此时根部理所当然的要做成固结形式,而我们时常遇到的问题是旧楼改造工程或建筑设计要求悬挑较大的雨篷而原结构设计根本没有考虑等等此类限制,此时雨篷根部不得不设计成铰接形式,此时必须考虑顶部拉杆受压的问题或做成双面拉杆的形式(但这种做法影响建筑效果,基本不容许使用) ,

4、如通过增加自重的方式来平衡向上的荷载,我认为这种做法不太可取,纠其原因主要有:1.影响外观效果,雨篷变得笨重;2.增加造价(这种造价基本是追加不了的) 。这样对于拉杆验算来说,不必单纯的拘泥于规范对于长细比的限制, 而是应按照公式计算:(只要满足 i=(I/A)1/2,=L 0/ i, ,/Efy及 N/ A+M/Wfs 即可)2232232 /4 c. 1.35G+0.6*1.4*wk+0.7*1.4*L 活 (风压向下,永久荷载起控制作用)d. 1.2G+1.0*1.4*wk+0.7s(风压向下,永久荷载不起控制作用)e. 0.9G+1.0*1.4*wk (风压向上,用于抗倾覆验算)3.雨

5、篷排水设计:a.如根部能够允许做排水沟,那最理想,排到主体落水管即可b.悬挑结构大部分主梁为“T”型或工字形,次梁为圆管或矩管,此时可将玻璃中部略起坡,将雨水管藏到次梁里,采用两侧排水方式(如为点式雨篷,可在边部设一窄玻璃,我做过,外观基本看不出,效果挺理想) 。*关于雨棚计算历来具有争议,以下观点系借鉴多种理解综合而得,难免有不妥之处,谨作参考:1. 规范上对建筑物的“突出构件”(包括雨篷)的风荷载体型系数明确规定为-2.0,独立雨蓬没有,但是这可以参照 GB50009-2001 表 7.3.1 的 29 项单坡及双坡顶盖。至于该不该计算雨篷的正风压情况,我个人觉得雨篷部位形状复杂,并且风荷

6、载又是随时变化的(风洞试验的风荷载是一种理想化的情况),加上周围建筑物的影响,雨篷的正风压的情况是完全可能出现的,所以计算正风压的情况我觉得是必要的。组合情况可参照:1. 1.0G+1.0*1.4*wk (风压向上)2. 1.2G+1.0*1.4*wk+0.7s(风压向下,风荷载起控制作用)1.35G+0.6*1.4*wk+0.7s(f 风压向下,永久荷载起控制作用)以上两种情况都计算(注意风荷正负)。2.对于负风压大于重力的情况,拉杆失去作用,因为拉杆一向比较细,长细比很大,所以就不考虑它的作用,就把挑梁作为悬臂梁计算。所以我觉得挑梁的上墙形式必须做成固接形式.若负风压远大于重力,一般采用增

7、加雨棚自重加以平衡,不致掀翻.若让拉杆承压,很难解决拉杆失稳问题.3.雨棚计算,最好采用有限元分析计算.我是这么来的: 1.雨棚梁端铰接,拉杆不做柔性的,做钢管. 2.这样就没扭拒,风压还是向上的,新荷载有规定啦,向下的也应该会 有,但是系数我想不会是 2.0 3.风压大于自重钢管受压,验算稳定(风是一阵一阵的,不稳定前可能就没了,不算稳定好象也可以?) 4.双面的雨棚,正面风荷,下面-2.0,;平行立面的风工况,上下分半来验算局部. 请指正按荷载规范应该说正向时一般为:1.2*G+1.4*活(雪),地震力一般不考虑竖向(记得除非是 8度区),反向为:0.9*G-1.4*风(US=-2.0),

8、这应该是最不利组合,一般雨篷梁端与结构设置刚接节点,反向时直接由雨篷梁抵抗风力,正向时考虑由拉杆承受弯距.这样可以做到平时没有大的变形.阵风下也能保证安全.雨棚荷载组合值应是自重加地震力(正值)加雪载荷,再减风载(负值)的绝对值。 (注意:有雪载荷) 验算:雨棚荷载组合值应是:半坡活载(安装工人、工具、材料等) 。 这样组合结果可能为负!即荷载向上。雨棚上面应设撑杆,但现实是基本上都是柔性拉杆,根本不能受压。那是因为当无风载荷作用或小风载荷作用时。则组合载荷结果为正!全年中大多时间都是此工况的。所以这么设计是对的。 组合结果为正或为负等都需要进行计算和验算。以确保安全。按建筑荷载规范,雨篷的负

9、风压很大,计算出的结果一般都要大于自重荷载。但是现在雨篷一般都只设置拉杆,如果产生向上的荷载的话,拉杆就要受压,拉杆的稳定就达不到规范要求。此时应该如何设计。是把拉杆做粗,长细比达到规范要求,还是在雨篷下边设置向下的拉杆。或者雨篷根部就做成刚性节点,不要拉杆。因为有没有拉杆都一样。大家一起来讨论一下我觉得上部拉杆主要有两个作用,第一个是装饰作用。第二个是承受自重,使雨篷的挠度不至于过大。毕竟风荷载不是恒载,每时每刻都有的。承受风载的是雨篷梁.1.雨篷为风敏感结构,在结构设计时须考虑风荷载或正或负的最不利组合(即风荷载作用方向或向上或向下) 。 正风压: 标准值: SK=G+W+0.7L 设计值

10、: S=1.2G+1.4W+0.7*1.4*L 负风压: 标准值: SK=G+W 设计值: S=1.0G+1.4W 2.在有必要的情况下,可通过增加雨篷自重来抵抗向上的风荷载。 3.若雨篷平面内的钢架在根部的联结是为铰接,则必须做拉杆,否则力系无法平衡;如果是刚性的(固结) ,而且足够强,则可以不做拉杆。 4.拉杆不是装饰,而是非常重要的受力结构,需要验算其受压稳定性,但不必拘泥于规范对于长细比的限制,而是按照公式计算。如下图:L 指活荷载,在不同的地区可有不同的取值,深圳香港地区用的是 0.7,在上海地区取0.5,可以包括雨水、雪、积灰等不同的活荷载,但这些活荷载往往不同时发生,所以可以笼统

11、的来概括。 受压稳定系数的公式在 GBJ17-88 的附表 3.1-3.9 后有说明的。也可以查阅某些钢结构教材,都有介绍。雨蓬的施工荷载可按 1KN/M 作用于最外沿考虑,但需要指出的是,施工可在不与风荷载同时作用,所以说是可以不考虑的。负风压 设计值采用: S=1.2G+1.4W 偏不安全了,应该是老鹰兄的 S=1.0G+1.4W ,我甚至看到有人采用 S=0.9G+1.4W按照 GB50009-2001 规定 永久荷载对结构有利时分项系数取 1.0;对结构倾覆、漂移或漂浮验算应取 0.9,故取 1.2进行计算是不对的,至少说是不合规范的。 另外,规范还规定,雨篷检修荷载取 1kN 集中荷

12、载并作用于最不利位置处。 注:1、对于轻型构件或较宽构件,施工荷载超过 1.0kN 时,应按照实际情况验算,或者采用临时支撑体系加强。 2、计算挑檐、雨篷承载力时,应延板宽每隔 1m 取一个集中荷载,验算倾覆时,应延板宽每隔 2.5-3.0m 取一个集中荷载。小弟还有个问题,大家都没考虑地震荷载!是不是不用考虑了,真要是地震了,雨蓬相对与整个建筑其他的构件的重要性就不大了,我想的对不对?还有要是考虑地震,竖向荷载、水平方向、侧向(沿垂直悬挑的水平方向) ,是不是都要考虑?另外,我觉得侧向(沿垂直悬挑的水平方向)是不是也应该考虑地震、风荷载组合?雨篷一般为水平形式,也就是说水平地震荷载作用在雨篷

13、平面内,而雨篷平面内刚度相对6、7 度地震设防区的地震荷载来说一般都非常大,故大部分情况不予考虑(自振周期非常大的柔性雨篷结构除外) ,8、9 度地震设防烈度地区需要考虑竖向地震荷载,具体取值可按照有关规范确定。关于雨蓬排水最好是后排水另加双侧排水,特别是玻璃雨蓬最适用。优点如下: 1、解决无组织排水问题。 2、可以部分解决玻璃雨蓬下挠问题。其实分好多种: 1.悬臂结构的,按钢结构的主梁挠度取,但是计算长度要算 2 倍 2.简支梁结构的,按钢结构的主梁挠度取, 3.如果,用点玻做面板的,我认为应该满足玻璃对边长度的 1/70, 对于角点,按经验来说 30mm 应该没问题。一般雨蓬设计承载力计算

14、荷载组合:1. 1.2 恒+1.4 活 (活载中考虑在最不利位置沿板宽1KM/M 的施工检修荷载工况);2. 1.35 恒+1.4x0.7 活 (当雨蓬材料自重较大时,采用此组合取与 1.的大值。 ) ;3. 1.0 恒+1.4 风 (风考虑体型系数为-2) 。然后根据标准组合校核其变形满足要求。雨蓬设计: 1.一般必须考虑两种工况(至少):正风压和负风压. 2.负风压体形系数为-2.0,正风压体形系数为 0.6(专家意见,参考风洞实验). 3.如果雨蓬是负风压控制,恒载组合系数取 1.0,如果是正风压控制,恒载组合系数取 1.35.从结构上来说,雨蓬计算要有以下几点: 1.雨蓬面板(如上下双

15、层,则须全部验算强度挠度); 2.雨蓬梁的强度、刚度、抗倾计算; 3.承受雨蓬梁的结构的强度、刚度、抗扭计算; 4.拉杆的选取与计算; 5.各锚固点的强度验算。 我是这么来的: 1.雨棚梁端铰接,拉杆不做柔性的,做钢管. 2.这样就没扭拒,风压还是向上的,新荷载有规定啦,向下的也应该会 有,但是系数我想不会是 2.0 3.风压大于自重钢管受压,验算稳定(风是一阵一阵的,不稳定前可能就没了,不算稳定好象也可以?) 4.双面的雨棚,正面风荷,下面-2.0,;平行立面的风工况,上下分半来验算局部. 雨蓬的体形系数就是综合了上层风吸力和下层风压力的整体系数,当计算其支承结构时,就是考虑 2.0 的整体

16、体形系数。当计算上层板时,考虑向上的负压,体形系数取一个小于-1.0 的值(具体由分析及规范,英国是-1.4) ;当计算下层板时,考虑向上的正压,体形系数一般取为+1.0。我们经常有这样的雨蓬,这样计算, 香港房署是认可的。1、自重+雪载+维修载荷标准值考虑挠度 2、负风+自重载荷设计值考虑强度补充一点:正风压时,计算模型取简支,负风压时,计算模型取悬臂, (有拉杆的雨蓬) 。雨蓬设计时,应考虑至少两种工况: 1.正风压时:体形系数可取 0.6(专家建议)荷载组合:S=G+W+0.7S(其他) 。 2.负风压时:体形系数取 2.0(规范)荷载组合:S=G+W楼上的兄弟说的也对(我所说的是对于一般中小雨蓬) ,对于大雨蓬或者雨蓬做悬

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