淺談懸挑結(jié)構(gòu).doc

淺談懸挑雨篷王從遠(yuǎn)（西南交通大學(xué)，四川成都611756）摘要：隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和人們物質(zhì)精神生活的需要，懸挑結(jié)構(gòu)在人們的生活起居環(huán)境中隨處可見。本文從整體結(jié)構(gòu)、受力特點(diǎn)、破壞形式和發(fā)展前景對懸挑雨篷做了較全面的剖析論述。關(guān)鍵詞：懸挑雨篷；懸挑結(jié)構(gòu)；力學(xué)特點(diǎn)；破壞形式一、引言懸挑雨篷、外廊、陽臺(tái)、挑檐等是建設(shè)工程中常見的結(jié)構(gòu)形式。隨著大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)在大型建筑物中越來越廣泛的應(yīng)用，懸挑結(jié)構(gòu)，尤其是懸挑雨篷，以其優(yōu)美的外觀造型和凸顯特色的建筑造型，在工程建設(shè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。從結(jié)構(gòu)自重和舒適美觀考慮，懸挑雨篷多采用型鋼懸挑骨架，而其上多覆蓋以供采光以及防雨防塵用的玻璃，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，受規(guī)劃、實(shí)用、美觀等因素的影響和制約，對懸挑雨篷的造型美觀及力學(xué)美觀提出了進(jìn)一步的要求。現(xiàn)就懸挑雨篷的一些常見問題提出粗淺的看法，僅起拋磚引玉作用，與大家共同探討。二、懸挑雨篷的受力隨著人們對工程建筑的美觀要求，懸挑雨篷在工程建筑中廣泛的被應(yīng)用，從而也加緊了人么對其受力特性的研究。超長的懸挑結(jié)構(gòu)雨篷是一種典型的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)。特別當(dāng)處于強(qiáng)風(fēng)地區(qū)時(shí)，其上的風(fēng)荷載和由此引起的風(fēng)致振動(dòng)問題是控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素。由于超長懸挑雨篷結(jié)構(gòu)雖然外型不是很復(fù)雜，但由于其通常比較低矮，處在大氣邊界層內(nèi)湍流度高的近地區(qū)域，因此其繞流和空氣動(dòng)力作用非常復(fù)雜。對于體型獨(dú)特的懸挑結(jié)構(gòu)，現(xiàn)行的荷載規(guī)范很難確定其表面的風(fēng)壓分布，因而一般是通過模型風(fēng)洞測壓試驗(yàn)來獲得懸挑雨篷表面的風(fēng)壓特性。通過風(fēng)洞試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)雨篷上的壓力主要以負(fù)壓為主，不考慮陣風(fēng)脈動(dòng)和風(fēng)振效應(yīng)時(shí)，其表面上的風(fēng)壓絕對值最大的負(fù)壓要大于最大的正壓。考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體平均風(fēng)壓時(shí)，最不利風(fēng)向是當(dāng)來流風(fēng)垂直吹向雨篷時(shí)的風(fēng)向，即風(fēng)向角分別為和。在來流風(fēng)作用下雨篷受正壓作用，但數(shù)值很?。辉谟昱袂熬壊糠重?fù)壓逐漸占主要地位，絕對值也較??；在雨篷頂部，由于來流分離和渦流作用，負(fù)壓較大，在風(fēng)向下游的后緣，負(fù)壓又逐漸減小。當(dāng)風(fēng)向角為時(shí)，雨篷處于上游的輕軌商城的尾流區(qū)中，因此盡管雨篷結(jié)構(gòu)沿中軸線對稱，其風(fēng)壓分布與風(fēng)向角時(shí)有顯著差別。雨篷上的負(fù)壓與相比有較大的減小，這與上游建筑導(dǎo)致的來流中紊流度的增加，削弱了雨篷頂部氣流的分離有關(guān)。為了盡量減少風(fēng)壓對懸挑雨篷的影響，可采取相應(yīng)的措施來削弱這一因素，把懸挑的雨篷做成仿生態(tài)的流線型或者做成更美觀的樹葉型，均可降低風(fēng)壓對懸挑雨篷的影響。再者，也可以在懸挑雨篷的頂部開洞來減小風(fēng)壓作用。除了受風(fēng)作用力外，懸挑結(jié)構(gòu)的自重力對超長懸挑雨篷也是一種挑戰(zhàn)，隨著高科技與現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)材料的發(fā)展，高強(qiáng)、輕質(zhì)高性能的材料在懸挑雨篷中得到了充分的利用。尤其是型鋼以其強(qiáng)度高、整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性好以及足夠的剛度在懸挑雨篷中充當(dāng)了絕對的骨架結(jié)構(gòu)。由于最近地震的頻繁，對懸挑雨篷的抗震能力也有一定要求。結(jié)構(gòu)的抗震要求結(jié)構(gòu)必須有一定的整體柔度，當(dāng)?shù)卣鸩ㄍ粊頃r(shí)，結(jié)構(gòu)要有足夠的變形能力來抵消其傳來的巨大能量，對于懸挑雨篷要從其連接結(jié)構(gòu)等方面來考慮，比如在玻璃與鋼板的連接處要設(shè)置必要的彈性支座，可利用沿各個(gè)方向都能滿足變形要求的盆式橡膠支座。三、懸挑雨篷的破壞懸挑結(jié)構(gòu)的破壞形式有：1、挑梁傾覆破壞， 當(dāng)挑梁埋入端氣體強(qiáng)度較高而埋入長度較短時(shí)，由于抗傾覆力矩較小從而使挑梁結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆破壞；2、挑梁下砌體局部受壓破壞，當(dāng)挑梁埋入端氣體強(qiáng)度較低而埋入長度較長時(shí)，由于砌體局部受壓強(qiáng)度不足而使挑梁結(jié)構(gòu)發(fā)生局部受壓破壞；3、挑梁本身的破壞，當(dāng)挑梁本身的正截面和斜截面承載能力不足時(shí)， 挑梁本身將發(fā)生破壞。懸挑結(jié)構(gòu)的破壞形式中，傾覆破壞是最為嚴(yán)重和最為危險(xiǎn)的破壞，為防止這種破壞，應(yīng)按下式進(jìn)行驗(yàn)算：，是懸挑結(jié)構(gòu)的抗傾覆力矩設(shè)計(jì)值，是懸挑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)值對計(jì)算傾覆點(diǎn)的傾覆力矩。當(dāng)然懸挑雨篷的破壞并不只是由于此上提到的，它還受到各種因素的影響，比如施工的質(zhì)量以及運(yùn)營后的維護(hù)就是其中很重要的一個(gè)方面。施工單位工程質(zhì)量意識(shí)淡薄，未能嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求進(jìn)行施工，現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)理單位未能對施工過程進(jìn)行有效的控制，嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān)等都會(huì)對懸挑結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)生致命的影響；物業(yè)管理部門應(yīng)加強(qiáng)社區(qū)內(nèi)裝修管理與宣傳力度，嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行使用，嚴(yán)禁住戶隨意改變原結(jié)構(gòu)形式和使用功能，以及增加使用荷載的行為。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果表明：很多雨篷垮塌事故主要由于懸挑板根部受力鋼筋位置嚴(yán)重下移，截面有效高度嚴(yán)重降低，導(dǎo)致懸挑板結(jié)構(gòu)抗力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于荷載效應(yīng)，承載能力嚴(yán)重不足，造成懸挑雨篷板根部受壓區(qū)混凝土首先脆性破壞而突然跨塌；其次住戶私自改變懸挑雨篷的使用功能，引起結(jié)構(gòu)超載，促使了懸挑雨篷安全事故的發(fā)生。為減少懸挑雨篷安全事故的發(fā)生，現(xiàn)結(jié)合實(shí)際情況,淺談一些防治措施：1加強(qiáng)對設(shè)計(jì)質(zhì)量的監(jiān)督檢查,從源頭上治理因設(shè)計(jì)失誤引起的懸挑結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，突出抓好以下工作： (1)、嚴(yán)格實(shí)行執(zhí)業(yè)資格審查制度,杜絕無證上崗、超資質(zhì)設(shè)計(jì)行為，確保設(shè)計(jì)主體合法有效性。(2)、嚴(yán)格實(shí)行施工圖審查制度。由審圖機(jī)構(gòu)對設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范情況進(jìn)行全面審查。通過抽查結(jié)構(gòu)計(jì)算式,對重點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性嚴(yán)格復(fù)核,盡可能減少失誤。(3)、嚴(yán)格執(zhí)行圖紙會(huì)審和圖紙交底制度。審圖機(jī)構(gòu)對設(shè)計(jì)文件的審查屬政府對設(shè)計(jì)質(zhì)量的監(jiān)督行為,而由建設(shè)或監(jiān)理單位組織、參建單位技術(shù)負(fù)責(zé)人參加的圖紙會(huì)審則屬于專家復(fù)核行為，兩種制度并重,能最大限度的排出圖紙中隱存的錯(cuò)、漏、碰、撞等缺陷。另外通過圖紙交底,施工、監(jiān)理等單位能夠最大程度的了解設(shè)計(jì)意圖及關(guān)鍵工序的技術(shù)操作要領(lǐng)，最終提高工程質(zhì)量。2加強(qiáng)對施工質(zhì)量的監(jiān)督檢查,確保結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量是防止懸挑結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的關(guān)鍵。通常除了設(shè)計(jì)原因外,導(dǎo)致懸挑構(gòu)件(如挑梁生產(chǎn))質(zhì)量問題的主要原因是由于施工質(zhì)量問題造成的。3采取構(gòu)造措施,控制施工過程是防止外包廂房懸挑梁上部砌體裂縫的有效措施之一。采取挑梁根部和頭部加構(gòu)造柱、懸挑梁上部墻體用磚、水泥砂漿且構(gòu)造柱間每隔加兩根通筋與兩端構(gòu)造柱連接的辦法,可以有效防止懸挑梁上墻體裂縫。四、懸挑雨篷的未來展望懸挑結(jié)構(gòu)以其美觀的造型以及輕盈的受力特點(diǎn)，給人以視覺上的享受，從而奠定了汽油廣闊的發(fā)展前景，隨著高強(qiáng)輕質(zhì)材料的不斷出現(xiàn)，懸挑結(jié)構(gòu)也逐步走向簡潔大跨；隨著仿生學(xué)的不斷進(jìn)步，懸挑雨篷也從單一的平板型轉(zhuǎn)向造型美觀的曲線型、“葉子”型和“蜻蜓翅膀