雨棚設計13.1雨篷的荷載作用闡明雨篷承受的荷載涉及：自重、風荷載、雪荷載以及活荷載。(1)自重：涉及面板、桿件、連接件、附件等的自重，能夠按照500N/m2估算：(2)風荷載：是垂直作用于雨篷表面的荷載，按GB50009采用；(3)雪荷載：是指雨篷水平投影面上的雪荷載，按GB50009采用；(4)活荷載：是指雨篷水平投影面上的活荷載，按GB50009，可按500N/m2采用；A：考慮正風壓時：a.當永久荷載起控制作用的時SA+=1.35Gk+0.6×1.4wk+0.7×1.4SkB：考慮負風壓時：按下面公式進行荷載組合：SA-=1.0Gk+1.4wk13.1.1風荷載原則值計算(1)計算龍骨構件的風荷載原則值：龍骨構件的附屬面積：A=5.18×1.525=7.8995m2LogA=0.898μsA1+(A)=μs1+(1)+[μs1+(25)-μs1+(1)]logA/1.4=0.5μsA1-(A)=μs1-(1)+[μs1-(25)-μs1-(1)]logA/1.4=1.487wkA+=βgzμzμsA1+w0=1.7×1×0.5×0.0004=0.00034MPawkA-=βgzμzμsA1-w0=1.7×1×1.487×0.0004=0.001011MPa(2)計算面板部分的風荷載原則值：μsB1+(A)=0.5μsB1-(A)=2wkB+=βgzμzμsB1+w0=1.7×1×0.5×0.0004=0.00034MPawkB-=βgzμzμsB1-w0=1.7×1×2×0.0004=0.00136MPa13.1.2風荷載設計值計算wA+=1.4×wkA+=1.4×0.00034=0.000476MPawA-=1.4×wkA-=1.4×0.001011=0.001415MPawB+=1.4×wkB+=1.4×0.00034=0.000476MPawB-=1.4×wkB-=1.4×0.00136=0.001904MPa13.1.3雪荷載原則值計算Sk：作用在雨篷上的雪荷載原則值(MPa)；S0：基本雪壓，根據現行《建筑構造荷載規范》GB50009-取值：0.0004MPa；μr：屋面積雪分布系數，按表7.2.1[GB50009-]，為2.0；根據《建筑構造荷載規范》GB50009-公式7.1.1屋面雪荷載原則值為：Sk=μr×S0=2.0×0.0004=0.0008MPa13.1.4雨篷面活荷載設計值Q：雨篷面活荷載設計值(MPa)；Qk：雨篷面活荷載原則值取：500N/m2Q=1.4×Qk=1.4×500/1000000=0.0007MPa由于Sk>Qk，因此計算時雪荷載參加正壓組合！G+=1.2×Gk=1.2×0.0005=0.0006MPaG-=Gk=0.0005MPa13.1.5選用計算荷載組合(1)正風壓的荷載組累計算：SkA+=Gk+Sk+0.6wkA+=0.001504MPaSA+=G++S+0.6wA+=0.00MPa(2)負風壓的荷載組累計算：SkA-=Gk+wkA-=0.000511MPaSA-=G-+wA-=1.0Gk+1.4wkA-=0.000915MPa(3)最不利荷載選用：SkA=0.001504MPaSA=0.00MPa13.2雨篷桿件計算基本參數：荷載作用：均布荷載(有拉桿作用)；懸臂總長度：L=5500mm，受力模型圖中a=1200mm，b=4300mm；分格寬度：B=1438mm；板塊配備：夾層玻璃8+8mm；懸臂梁：變截面工字鋼，Q235；本處桿件按懸臂梁力學模型進行設計計算，受力模型以下：13.2.1構造的受力分析(1)荷載集度計算：qk=SkB=0.001504×1525=2.294N/mmq=SB=0.00×1525=3.059N/mm(2)拉桿軸力計算：由于拉桿在雨篷外力作用下在鉸接點產生的位移量在垂直方向上的矢量代數和等于拉桿在軸力作用下產生的位移量在垂直方向上的矢量即：P：拉桿作用力在垂直方向上的分力(N)；qL4(3-4a/L+(a/L)4)/24EI-Pb3/3EI=PL拉桿/EAE：材料的彈性模量，為206000MPa；L拉桿：拉桿的長度；A：拉桿截面面積(mm2)；P=qL4A(3-4a/L+(a/L)4)/8(Ab3+3L拉桿I)=6418.485N拉桿的軸向作用力為：N=P/sinα=10429.837N(3)雨篷桿件截面最大彎矩處(距懸臂端距離為x處)的彎矩設計值計算：Mmax：懸臂梁最大彎矩設計值(N·mm)；x：距懸臂端距離為x處(最大彎矩處)；q：組合荷載作用下的線荷載集度設計值(按矩形分布)(N/mm)；L：懸臂總長度(mm)；a、b：長度參數，見模型圖(mm)；通過計算機的優化計算，得：x=5180mm|Mmax|=|P(x-a)-qx2/2|=9397024.75000001N·mm13.2.1梁的抗彎強度計算抗彎強度應滿足：NL/A+Mmax/γW≤fNL/A+Mmax/γW=19.703MPa≤215MPa懸臂梁抗彎強度滿足規定。13.2.2拉桿的抗拉(壓-穩定性)強度計算校核根據：對于受拉桿件，校核：N/A≤f對于受壓桿件，需要進行穩定性計算，校核：N/φA≤f其中：φ：軸心受壓柱的穩定系數i：截面回轉半徑，i=(I/A)0.5；λ：構件的長細比，不適宜不不大于250，λ=L/i；由于風荷載是正風壓荷載，因此，拉桿是承受拉力的。校核根據：N/A≤52.233MPaN/A=10429.837/2035.75=5.123MPa≤52.233MPa拉桿的抗拉強度滿足規定。13.2.3梁的撓度計算(1)C點撓度的驗算：dfp=Pb2L(3-b/L)/6EI=22.646mmdfq=qL4/8EI=22.6mmdfc=|dfp-dfq|=|22.646-22.6|=0.046mmdf,lim：按規范規定，懸臂桿件的撓度限值(mm)；df,lim=2L/250=41.44mmdfc=0.046mm≤df,lim=41.44mm懸臂梁桿件C點的撓度滿足規定!(2)AB段最大撓度的驗算：dfx=|qL4(3-4x/L+(x/L)4)/24EI-Pb3×(2-3(x-a)/b+(x-a)3/b3)/6EI|=0.838mmdfx=0.838mm≤df,lim=41.44mm懸臂梁桿件AB段的撓度滿足規定!13.2.4雨篷焊縫計算基本參數：1：焊縫高度：hf=8mm；2：焊縫有效截面抵抗矩：W=872180mm3；3：焊縫有效截面積：A=7571.26mm2；13.2.5受力分析V：固端剪力(N)；NL：軸力(mm)，拉為正、壓為負；M：固端彎矩(N·mm)；|V|=|P-qL|=|6418.485-3.059×5180|=9427.135NNL=8220.982N|M|=|Pb-qL2/2|=9397024.75N·mm13.2.6焊縫校核計算校核根據((σf/βf)2+τf2)0.5≤ffw上式中：((σf/βf)2+τf2)0.5=((M/1.22W+NL/1.22A)2+(V/A)2)0.5=((9397024.75/1.22/872180+8220.982/1.22/7571.26)2+(9427.135/7571.26)2)0.5=9.801MPa9.801MPa≤ffw=160MPa焊縫強度能滿足規定。13.3玻璃的選用與校核基本參數：玻璃板尺寸：寬×高=B×H=1780mm×1438mm；玻璃配備：夾層玻璃，夾層玻璃：8+8mm；上片鋼化玻璃，下片鋼化玻璃；玻璃支撐類型：對邊簡支；模型簡圖為：13.3.1玻璃板塊荷載組累計算(1)玻璃板塊自重：Gk=γg(t1+t2)=25.6/1000000×(8+8)=0.00041MPaG+=1.2×Gk=1.2×0.00041=0.000492MPaG-=Gk=0.00041MPa(2)風壓的荷載組累計算：Sk+=Gk+Sk+0.6wk+=0.001414MPaS+=G++S+0.6w+=0.001898MPa(3)負風壓的荷載組累計算：Sk-=Gk+wk-=0.00095MPaS-=G-+w-=1.0Gk+1.4wk-=0.001494MPa(4)最不利荷載選用：Sk=0.001414MPaS=0.001898MPa13.3.2玻璃的強度計算校核根據：σ≤[fg](1)上片校核：θ1=Sk1a4/Et14=0.000707×15004/7/84=12.136按系數θ1，σ1=6m1S1a2η1/t12=6×0.0455×0.000949×15002×0.951/82=8.662MPa8.662MPa≤fg1=42MPa(鋼化玻璃)上片玻璃的強度滿足!(2)下片校核：θ2：下片玻璃的計算參數；η2：下片玻璃的折減系數；Sk2：作用在下片玻璃上的荷載組合原則值(MPa)；a：玻璃面板短邊邊長(mm)；E：玻璃的彈性模量(MPa)；t2：下片玻璃厚度(mm)；θ2=Sk2a4/Et24……6.1.2-3[JGJ102-]=0.000707×15004/7/84=12.136按系數θ2，查表6.1.2-2[JGJ102-]，η2=0.951σ2：下片玻璃在組合荷載作用下的板中最大應力設計值(MPa)；S2：作用在幕墻下片玻璃上的荷載組合設計值(MPa)；a：玻璃面板短邊邊長(mm)；t2：下片玻璃厚度(mm)；m2：下片玻璃彎矩系數,查表得m2=0.0455；σ2=6m2S2a2η2/t22=6×0.0455×0.000949×15002×0.951/82=8.662MPa8.662MPa≤fg2=42MPa(鋼化玻璃)下片玻璃的強度滿足!13.4雨篷埋件計算(土建預埋)13.4.1錨筋的總截面面積計算校核根據，根據JGJ102-的規定，錨筋的總截面面積需要同時滿足下列條件：(1)當有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時，應同時滿足下面的條件：a：AS≥V/aravfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfyzb：AS≥N/0.8abfy+M/0.4arabfyz(2)當有剪力、法向壓力和彎矩共同作用時，應同時滿足下面的條件：c：AS≥(V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyzC.0.1-3[JGJ102-]d：AS≥(M-0.4Nz)/0.4arabfyzC.0.1-4[JGJ102-]當M<0.4Nz時，取M=0.4Nz其中：AS：錨筋的總截面面積(mm2)；V：剪力設計值(N)；N：法向拉力或壓力設計值(N)，壓力設計值不應當不不大于0.5fcA，此處A為錨板的面積；N=8220.982N≤0.5fcA=200N，滿足規范規定；M：彎矩設計值(N·mm)；ar：鋼筋層數影響系數，二層取1.0，三層取0.9，四層取0.85；av=(4.0-0.08d)×(fc/fy)0.5=(4.0-0.08×20)×(14.3/300)0.5=0.524ab=0.6+0.25t/d=0.6+0.25×16/20=0.8AS=nπd2/4=6×3.14×202/4=1884mm2(V-0.3N)/aravfy+(M-0.4Nz)/1.3arabfyz=93.265mm2≤AS=1884mm2(M-0.4Nz)/0.4arabfyz=143.21mm2≤AS=1884mm2因此，預埋件錨筋總截面積能夠滿足承載力規定。13.4.2錨筋長度計算計算根據：la=1.1×α×(fy/ft)×d在上面的公式中：la：受拉鋼筋的錨固長度(mm)；ft：混凝土軸