如何进行雨蓬设计？.doc

color=Blue][话题名称]：[/color]如何进行雨蓬设计？
[color=Blue][提供理由]：[/color]很多幕墙设计师往往被一个小小的雨蓬难倒，雨蓬的计算对结构概念的要求确实很高，本话题详细剖析雨蓬玻璃及构件的荷载计算、荷载组合、挠度控制、强度控制、拉杆长细比等等。
[color=Blue][提供人]：[/color]lm_afei
[color=Blue][提供时间]：[/color]2005.04.20

[color=Blue]Facadestar语：[/color]雨蓬设计的确如lm_afei所言，好多技术问题大家都模棱两可。开这样一个话题，希望大家谈谈自己的设计理论。凡涉及雨蓬设计的大家可以畅所欲言，可以提供算例或者计算书。目的就是将雨蓬设计中的关键问题提出来大家讨论，这个周期放的长一点。

lm_afei
2005-4-20 14:13

雨蓬的设计是一个很宽的话题，结构布置、截面选择、支座条件、荷载计算及组合、节点构造、排水等等，很难全讲清楚。我主要针对非独立雨蓬中几个有争议的问题表达一下自己的观点。
      1、荷载计算
          雨蓬的荷载主要包括风荷载、恒载、活载、雪载、地震荷载，其中活载和雪载不同时考虑。
      1）恒载    恒载没什么好说的，计算玻璃考虑玻璃的自重，计算构件要考虑玻璃、构件等本身的自重。
      2）活载    活载一般取0.5KN/m2，活载可以覆盖施工荷载，检修荷载等。
      3）雪载    有积雪的地方才有雪载，按照《荷载规范取值》，雪载不与活载同时考虑，两者中应取较大者；考虑向上组合时不能考虑活载或是雪载，我看到论坛上有这样做的，这是基本概念问题，搞错了是要闹大笑话的。
      4）地震荷载   6、7度设防地区的雨蓬一般可以不考虑地震荷载，如果考虑的话应该是竖向地震，不必考虑水平地震。
      5）风荷载    风荷载是最难也最有争议的荷载；我先谈一下高度变化系数，得到高度变化系数有两种方法，一是采用《荷载规范》条文说明中的公式，二是直接查《荷载规范》的表7.2.1；但高度比较小时，两者得到的数据有较大的差异，应该以《荷载规范》表7.2.1为准。
负风压体型系数取为－2.0，这基本上没有争议，正风压体形系数则无相关规范可以遵循，大家莫衷一是，有人不考虑，有人取0.2，有人取0.6，还有人取1.0，前几天在论坛上还看到有人取为1.5；有人认为可以参考《荷载规范》中“单坡及双坡顶盖”，独立雨蓬正风压体形系数可以遵循此条取为1.0（也可以稍微保守一点取为1.3或1.4），我认为大门口的雨蓬和独立雨蓬不一样，虽然说建筑物周围气流的方向是非常紊乱的，很难把握，但是我相信气流在建筑物周围主要还是向上的，所以正风压体形系数应该比独立雨蓬要小，正风压体形系数应该小于1.0，至于具体是多少绝对不是我们几个搞幕墙的人在这里讨论讨论就可以决定的，这是要经过大量的风洞试验才能确定的，如果《荷载规范》不对此做出规定，此争议将长期存在；另外，从工程事故来看，也从来都是听说雨蓬被掀翻，从来没听说过被风吹掉下来过，如果按照有些网友把体形系数取为1.5的话，那么向下组合比向上组合还大，应该是向下破坏，显然与实际不符。 因为气流向上，非独立雨蓬考虑向下组合时我个人一般不考虑风荷载，下面的荷载组合可以看到。

2、荷载组合
1）向上组合  
1．4风荷载标准值－1.0恒载标准值      
这里不能考虑活载和雪载
2）向下组合
活载起控制作用：1.2恒载标准值＋1.4* Max{活载标准值,雪载标准值}
恒载起控制作用：1.35恒载标准值＋1.4*0.7*Max{活载标准值,雪载标准值}
取上面两种组合的较大值。

虽然有些情况一眼就看出向上荷载起重要控制作用，但是，对于非双轴对称截面梁来说，向下组合可能会引起失稳问题。我举个例子，如果雨蓬主梁采用T型钢截面，向下组合可能导致T型梁腹板自由一侧失稳，向上组合则没有这个问题。

3、拉杆长细比问题

《钢结构规范》规定长细比不宜大于150，但是对于雨蓬的拉杆来说，这个要求太苛刻了，拉杆粗了笨重难看，细了又不满足150的要求。我觉得我们要好好领会钢结构规范“不宜”这两个字，“不宜”不是不可以，只是要慎重对待，既作为受力构件又作为装饰构件的拉杆就“宜”适当放宽，建议长细比在200以内，当然也不是一定不能超过，我就曾经做过长细比是220的，只要考虑实际的长细比所对应的稳定系数计算通过即可。我经常看到有朋友考虑负风压时“假设”或者“认为”拉杆（其实是压杆）不起作用了，这是要不得的，假设都是有条件的，拉杆只要不失稳，就仍然起着主要的作用，你这一假设，就与实际情况相差十万八千里了。

4、玻璃强度许用问题
我们知道雨蓬和幕墙玻璃的需用强度不一致，这确实是一个令人困扰的问题，对于12mm的钢化玻璃，幕墙的需用强度是84MPa，而雨蓬的是42MPa我猜想规范制定者是考虑到雨蓬或采光顶玻璃破碎伤害力更大的原因，所以把安全系数定得更高，但是我们采用夹胶玻璃后就不存在这一问题了，即使破碎也掉不下来。但是既然规范是这样，建议大家计算雨蓬玻璃时还是按照《建筑玻璃应用技术规程》来吧。

5、玻璃挠度控制问题
几个原则：小于1/60，不积水（和坡度相关），自重下不能让人肉眼能容易观察出来（这个和挠度及雨蓬高度都相关）。

雨蓬设计是个非常宽的话题，先想到这么多，抛砖引玉，欢迎各位加入讨论。
:P:P:P

[[i] Last edited by lm_afei on 2005-4-21 at 08:17 [/i]]

ey2h

2005-4-21 02:46

看了lm_afei兄的意见很有启发。
又看了看荷载规范，雨篷后排水出现正风压的机会很少，前排水出现正风压机会大，见风荷载体形系数取值表7。3。1中16、29项!
至于取多少感觉还是应该风洞实验决定，毕竟表里给的屋面的。

ssj1000
2005-4-21 03:09

功能性及可行性

我觉得雨篷的设计首先应该是解决功能性及可行性问题,其次是具体技术问题.
作为功能,主要有如下几项:
1.建筑结构是否满足制作雨篷条件;
2.遮蔽目的及范围,如是否能够遮蔽车道全部;
3.有无相临结构可利用,如排水管隐蔽条件;
4.雨篷类型是否与建筑物协调;
5.是否有其他特殊要求,如局部封闭,灯光设置等.

根据上述基本条件再确定技术方案.

个人观点:技术被接受才能展现风采,技术难题是进步的起点.技术是为经营服务的.

ljg701124
2005-4-21 06:33

lm_afei,感谢你 的文章。
我有以下疑问：
你说的 ：”
恒载起控制作用：1.35恒载标准值＋1.4*0.7*Max{活载标准值,雪载标准值}
取上面两种组合的较大值。“中的荷载组合值系数0.7是如何得来的呢?

lm_afei
2005-4-21 07:31

向ey2h兄问好!  正如你所说, 正风压体型由风洞试验取值最为精确.  由于一般非独立雨篷都是向上组合起控制作用, 而且向下活荷载能在[b]某种程度上[/b]覆盖正风压(这是考虑到不上人屋面的特殊性,谁也不会在刮狂风的时候施工或者检修), 所以一般情况下我们不考虑正风压也不会引起结构安全问题.:P

    也向楼上的ljg701124 兄问好! 永久荷载效应控制组合时,其他荷载都要考虑组合系数,见《荷载规范》3.2.3，雨篷其实是屋面的范畴，即将出台的“采光顶规范”也是这样考虑的，屋面活载的组合系数为0.7，见《荷载规范》4.3.1;  雪载的组合值系数也为0.7，见《荷载规范》6.1.5。:P

[[i] Last edited by lm_afei on 2005-4-21 at 15:44 [/i]]

ey2h
2005-4-21 08:57

[color=Red]我经常看到有朋友考虑负风压时“假设”或者“认为”拉杆（其实是压杆）不起作用了，这是要不得的，假设都是有条件的，拉杆只要不失稳，就仍然起着主要的作用，你这一假设，就与实际情况相差十万八千里了。[/color]
这个我认为是正确的，由于杆件失稳后其承载力急剧下降，而且无法确定，受破坏最大的地方就是连接的耳板，如果耳板坏掉杆件就没用了，所以不存在什么[color=Purple]“假设”或者“认为”[/color]，而是已经没用了，所以要加强其根部连接的设计！
很同意ssj1000 兄的观点，设计不是算过就好，需要多方面的考虑，设计不是装上去就好了，而是要多方面的考虑！

[[i] Last edited by ey2h on 2005-4-21 at 17:00 [/i]]

寻梦
2005-4-24 10:00

雨蓬的计算疑惑

一般做简单的雨蓬就直接手工做的计算书，用静力学手册上的计算公式计算外挑钢梁的强度及挠度．不带拉杆的：悬臂梁受均布荷载；带拉杆的或是前端有柱支撑的：臂挑带支点的受均布荷载．玻璃的计算基本上就根普通的算法差不多（要么按点式幕墙的玻璃算法或是四边支撑的，对边简支的）算玻璃是正如楼上高手们提到的要考虑积灰问题，确实有时候明明计算挠度够了，但是做好之后没过多久发现上面积了很多灰，很难看的．根部的焊缝及连接螺栓应该重点考虑．
下面这两种形式的雨蓬大家是如何计算的呢，取怎样一种计算模型呢，这是我目前遇过的比较刺手的两种雨蓬计算．请高手们指教．

ssj1000
2005-4-24 10:21

注意看了一下各位的观点，关于拉杆问题我有一些不同看法。很多人担心拉杆在受压情况下失稳，但没有兼顾雨棚根部与结构的连接。受力都是相互影响的，而结构处理办法的不同对各部位受力的影响是根本原因。如何取系数的目的仅是如何能够通过计算审核，而实质性问题是是否安全。我认为，首先应确定结构整体的受力形态才能够形成力学模型。
     我的做法：雨棚根部与结构连接仅限于控制几个自由度，应容许雨棚的少量自我位移。这样可以消耗其动能。如果雨棚自重可以抵抗上飘力，何必去计算拉杆的失稳状态呢！

苦丁茶
2005-4-24 13:07

对于雨篷的做法与处理我个人认为得从以下方面综合考虑：
  一、结构方面：
       1、建筑师的外观设计选择梁的外观样式，根据主体结构选择雨篷的受力模型。这个里面合理的受力模型是一个关键。得分析现有的主体情况，合理的安排力的传递方向，从板面到次梁到主梁，这样一步步的分细地布置过来。
      2、对于拉杆我们应该根据不同的平面宽度，不同的雨篷连接方式采取相应的处理方法。
            a、对于小于2000mm点支式的玻璃，一般梁的截面计算结果较小，而玻璃点支空间要求较大，所以为了截面的美观不便于直接使用计算结果的截面大小，而考虑美观与人的心理接受截面的大小而设计。这时的单部挠度变形很小，所以如果建筑师在立面要求的拉杆，这时拉杆可以采用非结构件的装饰拉杆，可不做计算，甚至可以是空心薄壁钢管。
            b、对于较大的平面分格的雨篷我们应根据钢梁的可连接主体的结构的情况，先安置主受力梁，这多于结构柱的分布位置，一般主体梁不希望在它的受拉区设置较大的外弯与偏心集中载。这样你可以在柱位置设置主受力梁，此时的梁底部连接可以根据情况设置不同的连接方式，但因减小主体负载与节约埋件成本，建议铰连接。此处拉杆按负风压情况分析，按受压长细比设计不大于1/150。这时你得联系休型，不可只考虑成本选取薄壁的钢材（推荐厚壁细杆，因为厚板的焊缝计算可能不会小于6~8mm，所以拉杆的堵头板也不会太薄）。主受力梁间采用侧向联系杆连接，一方面增强侧向稳定，一方面为布置中间钢梁，中间钢梁为考虑整体美观可采用等截面，也可以采用小截面梁，因为他们的受力型式是简支梁的。
            c、对于玻璃肋连接梁我个人不建议如些处理，因为雨篷多设置于出入口的安全设计，玻璃的正立面延性不错，但端部的脆性很强，在侧向受力时易于驳接处连接破坏，从而失去结构体系，并且这种做而面玻璃承受侧向刚度，不建议使用
            d、构件式雨篷，这时的钢梁连接非常稳定，构件龙骨起了侧向联系梁的做用（前提满足受压长细比要要求），这时梁截面计算满足即可，因为它的连接要求空间不大，侧向美观性较好处理。但因为多不龙骨与钢梁为不同材质，应有一定的变位能力。
          好了，以是是结构方面的一些个人看法，在建筑方面对于玻璃的设计、排水坡度对吸收玻璃挠度与规范要上的种种，不同的连接处理待续。

Nonlinear
2005-4-30 09:34

讲了这么多，大家好像都忽视了连接的计算，我曾经遇到过一个雨篷，原来考虑用H150X100X4.5X6，端部刚接，用软件计算杆件，一点问题都没有，但计算焊缝时，满焊都不通过。

还有锚栓及埋板厚度的计算等，我见过有人算都没算，就用M20,20厚的埋板，后来经计算，M12,14厚的埋板就足够了。

希望能引起大家的重视。

Nonlinear
2005-4-30 09:39

还遇到过这样的问题：

给别人画一个雨篷，之前这种类似雨篷已经做了2个，但经计算结构通不过，但人家说之前都做了2个，没出什么问题，我跟他解释我们还要考虑雪荷载、风荷载.......，但在他们眼中，好像只有自重，讲不通，请示领导，领导回复：他说咋做就咋做。;)

ey2h
2005-5-1 01:34

如果焊缝不够可以加焊两块钢板，既能增强根部抗扭，又能增加焊缝长度！:P

nfq680811
2005-5-8 18:50

我的一些见解：

看了大家的见解，得益非浅，在行这些年也有一些体会，说给大家：
雨蓬在方案设计时，不要因为时间紧而随意、大概地[color=Red]"出"[/color]个方案，这会给二次设计带来不必要的麻烦（我有遇到）；
雨蓬的设计分类很多，有悬挑梁、中间支架悬挑式、横架梁式、球形网架式、前支撑式、中柱两端自平衡式、有拉杆和无拉杆等等等等……..
但是面板的分格要先确定，因为计算书一发出就不是那么容易改了，然后进行结构的设计，用你的所学或借助软件去验算并成型，切忌凭感觉或经验，当然要有水路的设计[color=Red]“构思”.[/color]
凭我的实践认为，雨蓬的计算关键的环节是：
    1、玻璃的各种参数的计算
    2、结构梁与予埋板的焊接计算
    3、予埋板与主结构的连接计算
先说这些，太晚了

nfq680811
2005-5-11 11:36

1、玻璃的各种参数的计算
     雨蓬的玻璃一定要用双钢化夹胶玻璃，厚度根据分格计算确定，夹胶层根据板面大小和加工厂家的技术来定，做的多了可以根据经验暂定；   
2、结构梁与予埋板的焊接计算

     雨蓬的主梁与予埋板有两种连接形式：螺栓固接和焊接，无论那种形式都必须进行计算验算，不可想当然；
3、予埋板与主结构的连接计算
     予埋板与主结构的连接以前期予埋为最佳，但很多情况是后置予埋，建议采用交错锚栓的形式，在计算是主要进行剪应力的验算，（在这里要注意化学锚栓要在满焊后再实施安装）
       以上是一些小经验，请大家批评指教

Nonlinear
2005-5-21 09:33

看了寻梦的两个雨篷图纸，这种雨篷没有钢结构做支承，可以用有限元软件中的“壳”元进行模拟分析。

RFR_fish
2005-6-23 20:04

TO lm_afei:

   The reason that we decrease the allowable stress of roof panel is not simply to increase safety factor. In chinese code, [b]there are no definition of short-term load and long-term load[/b], the failure pattern of glass under short term loads and long-term loads are significantly different. the main reason is the fracture in glass panel will increase due to influnce time of loads, from this point, the long-term load are especially worse than short-term loads

  ALso the laminated toughened panel will be possibly collapse rather than tempered and annealed panel, it have been verified by lots of test in european,

ps. I heard you come from SanXin, really?

lm_afei
2005-6-28 15:50

楼上老哥结构造诣很深，英语也很好，小弟佩服；中国荷载规范确实没有定义长期荷载和短期荷载，不过《荷载规范》中的永久荷载可以理解成长期荷载，活载可以理解成短期荷载，对于长期活载又用频遇值、准永久值、频遇组合和准永久组合等来考虑。
       老哥的意思是说一种材料在长期荷载作用与短期荷载作用的许用强度不一样吧？同意老哥的观点，这里不仅仅是一个安全系数的问题，而是玻璃在长期荷载作用下确实更容易破坏；结构胶的长期许用强度与短期许用强度就相差很大，也是同样的道理吧。

     我是三鑫的，现在跟着姚总打杂，你在国外啊？  我的英语可真差啊，看来要努力啊...

Facadestar
2005-6-29 01:23

RFR_Fish在法国，^_^，满眼都是英语呀！

RFR_fish
2005-6-29 07:15

Lm_afei:

   Sorry, The only reason for me to write enlish is i can not type Chinese here,i am not trying to show-off,  take it easy!

Hi,Du:

    Have you receive my message concerning MathCAD?

查看完整版本: [第024周] 如何进行雨蓬设计？[截至2005-5-10]

Powered by Discuz! Archiver 4.0.0  © 2001-2005 Comsenz Technology Ltd
Processed in 0.019282 second(s), 2 queries