雨棚設(shè)計(jì)方法分析

雨棚設(shè)計(jì)方法分析摘要：對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)雨棚構(gòu)件進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算，驗(yàn)證了雨篷梁兩端錨入混凝土柱（墻）的必要性。另外對(duì)雨棚構(gòu)件進(jìn)行了配筋計(jì)算。關(guān)鍵詞：雨篷梁；傾覆；承載力；配筋面積Designmethodanalysisofcanopy（BeijingaviationoilconstructionCo.，Ltd）ZhangchuanleilitaojunAbstract：Thestabilitycheckingcalculationofconcretestructurecanopymembersiscarriedout，thenecessityofanchoringconcretecolumn（wall）atbothendsofawningbeamisverified.Inaddition，thereinforcementcalculationofcanopymembersiscarriedout.Keywords：AwningbeamCapsizingBearingcapacityReinforcementarea在建筑設(shè)計(jì)中，經(jīng)常需要布置混凝土雨棚。作為一個(gè)常用構(gòu)件，混凝土雨棚的設(shè)計(jì)是個(gè)常見的問題，雨棚設(shè)計(jì)最核心的為雨棚的抗傾覆，以及雨篷梁構(gòu)件的設(shè)計(jì)。在砌體結(jié)構(gòu)中，雨篷梁夾在承重墻中，承重墻本身重度較大，且傳導(dǎo)樓屋面板的荷載，在承重墻自重以及上層樓屋面荷載作用下，雨棚較容易保持穩(wěn)定。但在混凝土框架結(jié)構(gòu)或者框剪結(jié)構(gòu)中，由于填充墻為自承重墻，本身自重較小，且不傳導(dǎo)樓屋面荷載，這樣僅依靠自承重墻的作用難以保持穩(wěn)定，下面以具體實(shí)例來定量說明這個(gè)問題。計(jì)算實(shí)例某三層框架結(jié)構(gòu)辦公樓，墻體采用A3.5蒸壓加氣混凝土砌塊，墻厚250mm，在一層門洞頂設(shè)混凝土雨棚，如圖1所示。圖1雨棚平面布置示意圖2雨棚剖面做法示意為方便設(shè)計(jì)計(jì)算，將該雨棚建筑圖簡(jiǎn)化為計(jì)算模型如下圖所示。圖3雨篷計(jì)算剖面示意圖4雨篷計(jì)算平面示意一、雨棚抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備墻厚L1=0.25m，墻體采用蒸壓加氣混凝土砌塊，蒸壓砌塊加裝修層做法取8KN/m3。根據(jù)圖2雨棚做法，砂漿自重取20KN/m3，細(xì)石混凝土自重取24KN/m3,聚苯板自重取0.02KN/m，鋼筋混凝土自重取25KN/m3，門洞寬度b=1.5，在雨棚端部（翻沿上方）設(shè)F=1KN的檢修荷載。計(jì)算抗傾覆力矩雨篷埋入砌體墻的長(zhǎng)度即為墻厚L1=0.25m，根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，hb=0.4m，L1=0.25<2.2xhb=2.2x0.4=0.88m，則雨篷的計(jì)算傾覆點(diǎn)x0=0.13x0.25=0.0325m。雨篷抗傾覆荷載為圖4虛線范圍內(nèi)墻體自重。該范圍墻體幾何尺寸為：L3=0.5x1.5=0.75m，L4=1.6-0.75=0.85m，L5=L3+0.6+1.5+0.6+L3=4.2m,墻體及裝修層自重：Gr=[L5x(L3+L4)-0.5xL32x2]xL1x8=]4.2x(0.75+0.85)-0.5x0.752x2]x0.25x8=12.315KN,Gr計(jì)算點(diǎn)距離墻邊緣L2=0.125m,則抗傾覆力矩為Mr=0.8Grx(L2-x0)=0.8x12.315x(0.125-0.0325)=0.9113KN.m。由此結(jié)果可看出，由于蒸壓砌塊為輕質(zhì)材料，自重很小，產(chǎn)生的抗傾覆力矩?cái)?shù)值非常小，而由于建筑標(biāo)高的限制，不能隨意加大上覆墻體高度，即使增加墻體高度效果也很差。3.計(jì)算傾覆力矩根據(jù)圖2雨棚裝修做法，雨棚板裝修層自重q1=0.007x20+0.03x14+0.02x2+0.005x20=0.7KN/m2根據(jù)圖4雨棚板結(jié)構(gòu)尺寸，雨棚板自重q2=0.5x(0.13+0.1)x25=2.875KN//雨棚端部翻沿板q3=0.8x0.25x25=5KN/m，雨棚板長(zhǎng)度L=1.275-0.08=1.195恒載下傾覆力矩：mov1=(q1+q2)xLx(0.5xL+x0)+q3xLx(0.5xL+x0)=(0.7+2.875)x1.195x(0.5x1.195+0.0325)+5x(1.195+0.0325)=8.83KN.m/m，則。Mov1=8.83x(b+2x0.6)=8.83x(1.5+2x0.6)=23.84KN.m活載(檢修荷載)下的傾覆力矩：Mov2=Fx(L+x0)=1x(1.195+0.0325)=1.228KN.m可看出恒載下傾覆力矩遠(yuǎn)大于活載下傾覆力矩，荷載組合由恒載控制。Mov=1.35Mov1+0.7x1.4xMov2=1.35x23.84+0.7x1.4x1.228=33.39KN.m從以上計(jì)算分析得出，Mr<<Mov，對(duì)于框架(框剪)結(jié)構(gòu)，單純依靠圍護(hù)墻砌塊的自重遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法保證雨棚的傾覆穩(wěn)定，因此需將雨棚梁兩端錨入混凝土柱或墻內(nèi)，將傾覆彎矩通過雨篷梁傳到至柱(墻)，再通過柱(墻)傳導(dǎo)至整個(gè)結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)。這樣可保證雨棚板的穩(wěn)定(如圖6所示，雨篷梁兩端錨入框架柱和構(gòu)造柱)。二、雨篷梁構(gòu)件配筋計(jì)算。1.受力分析將雨篷梁錨入框架柱和構(gòu)造柱內(nèi)，此時(shí)雨棚的傾覆荷載由框架柱和構(gòu)造柱承受，能夠保持穩(wěn)定，則雨棚的設(shè)計(jì)主要為雨篷梁構(gòu)件的設(shè)計(jì)問題。將雨篷梁簡(jiǎn)化為兩端固結(jié)梁，在使用工況下，雨棚梁承受的荷載為：恒載：墻體自重，雨棚板及其裝修層自重，雨棚板翻沿自重，以及雨篷梁自重?；钶d：考慮F=1KN的檢修荷載。在以上荷載作用下，雨棚梁為彎剪扭構(gòu)件，在承托砌體隔墻自重作用下受彎以及受剪；在雨棚自重及裝修層重作用下雨篷梁受扭，其受力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5所示。圖5雨篷梁內(nèi)力分布圖示意從計(jì)算簡(jiǎn)圖可看出，雨棚梁在端部支座處同時(shí)受有較大的彎矩、剪力、扭矩，最不利截面位于支座處，下面進(jìn)行雨棚梁的配筋設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備雨篷梁凈跨z=1.5m，已知雨棚梁截面尺寸bxh=250x400mm，C30混凝土(fc=14.3N/^)，混凝土重度25KN/m3，采用HRB400鋼筋，鋼筋保護(hù)層厚度25mm。取受拉鋼筋合力點(diǎn)距離梁下邊緣距離as=40m，則梁截面有效高度h0=360mm?？v筋采用三級(jí)鋼(HRB400)；箍筋采用一級(jí)鋼(HPB300)。雨篷梁內(nèi)力計(jì)算雨篷梁上覆墻體高度hw=1.6m>1/2x1.5=0.75m，根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》7.2.2條，則考慮h1=0.75m高度墻體自重，為g1=8h1xL1=8x0.75x0.25=1.5KN/m。雨棚板及其裝修自重：g2=q1xL1+q2xL1=0.7x1.195+2.875x1.195=4.272KN/m，由上述得，雨棚板翻沿自重q3=5KN/m；雨篷梁自重g3=bxhx25=0.25x0.4x25=2.5KN/m.恒載下雨棚梁支座所受彎矩：Mg=1/12x(g1+g2+g3+q3)z2=1/8x(1.5+4.272+2.5+5)x1.52=3.733KN.m恒載下雨篷梁支座所受扭矩：Tg=[(q1xL1+q2xL1)x1/2xL1+q3xL1]x0.5z=[(0.7x1.195+2.875x1.195)x1/2x1.195+5x1.195]x0.5x1.5=6.4KN.m恒載在雨篷梁所受剪力：Vg=1/2x(g1+g2+g3+q3)z=1/2x(1.5+4.272+2.5+5)x1.5=9.954KN.m檢修荷載下雨篷梁支座處彎矩：Mq=1/8xFz=1/8x1x1.5=0.188KN.m檢修荷載下雨篷梁支座處剪力：Vq=1/2F=1/2x1=0.5KN檢修荷載下雨篷梁支座處扭矩：Tq=Fx1/2z=1x1/2x1.5=0.75KN.m可看出恒載下內(nèi)力遠(yuǎn)大于活載下內(nèi)力，荷載組合由恒載控制：M=1.35Mg+0.7x1.4Mq=1.35x3.733+0.7x1.4x0.188=5.223KN.mV=1.35Vg+0.7x1.4Vq=1.35x9.954+0.7x1.4x0.5=13.93KNT=1.35Tg+0.7x1.4Tq=1.35x6.4+0.7x1.4x0.75=9.375KN.m配筋計(jì)算受扭縱筋應(yīng)均勻分布在梁截面的四周邊，且間距不大于200mm2,該梁截面寬度250mm，按如圖6所示。圖6受扭縱筋分布示意在頂?shù)装灏宀贾脙筛v筋，其間距：250-2x25-10=190mm<200mm，滿足規(guī)范間距要求。分上中下三層設(shè)縱筋，豎向間距=400mm-2x25-10=170mm<200mm，滿足規(guī)范間距要求。底層受拉縱筋+受扭縱筋截面積A底=200+365/3=321.7mm2，采用3C12，As=339mm2>321.7mm2中部、上部所需截面積分別為365/3=121.7mm2，2C10，As=157mm2>121.7mm2，如圖7所示，從以上計(jì)算分析可得出，雨篷梁配筋計(jì)算面積較小，一般為構(gòu)造配筋。三、結(jié)論通過以上實(shí)例分析，定量分析了雨篷梁框架結(jié)構(gòu)雨篷梁的穩(wěn)定及配筋問題，框架結(jié)構(gòu)中，雨篷梁必須要錨入混凝土和構(gòu)造柱內(nèi)，否則無法保持穩(wěn)定。在雨