上拉桿式鋼結(jié)構(gòu)雨篷懸吊位置優(yōu)化分析.pdf

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1、安徽建筑2015年第3期(總203期)DOI：10．16330~．cnki．1007-7359．2015．03．065上拉桿式鋼結(jié)構(gòu)雨篷懸雖僮量AnalysisandOptimizationoftheHangingPositionoftheRodTypeSteelAwning鹿翰，戴素娟，錢(qián)敏(山東省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266590)-_——■●I『I===I=摘要：現(xiàn)今，鋼結(jié)構(gòu)雨篷以其自身輕巧、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)_l、■·I用為使鋼結(jié)構(gòu)懸挑雨篷受力更加合理，文章以上拉桿式鋼結(jié)構(gòu)雨篷為研究對(duì)象．分析

2、了不同懸挑長(zhǎng)度的雨篷的受力情況，得到了常用雨篷的最優(yōu)懸吊位置，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)懸吊位置的選擇提供了參考。q關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；雨篷；懸吊位置；優(yōu)化lJ【【J中圖分類(lèi)號(hào)：TU311．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AACD文章編號(hào)：1007—7359(2015)03—0141一O2ba0前言(a)與主體結(jié)構(gòu)鉸接B現(xiàn)代建筑工程中，雨篷是建筑物不可或缺的輔助構(gòu)件，一般有鋼筋混凝土雨篷和鋼結(jié)構(gòu)雨篷兩種。鋼筋混凝土雨篷自重較大，抗彎、抗裂性能較差。鋼結(jié)構(gòu)雨篷與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雨篷相比，具有強(qiáng)度高、自重輕、結(jié)構(gòu)形式靈活、抗傾覆能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)【l1。從而備受關(guān)注，

3、因此對(duì)其受力特性的分析也顯得尤為重-【1．【結(jié)要。鋼結(jié)構(gòu)雨篷為懸挑結(jié)構(gòu)，其上既有風(fēng)、雪等均布荷載，也存-ACI構(gòu)在施工荷載、拉桿作用的集中荷載，結(jié)構(gòu)有反彎點(diǎn)，存在正負(fù)彎丑設(shè)bl，，計(jì)矩集中的現(xiàn)象。若在保證其安全、耐久性能的同時(shí)，對(duì)其進(jìn)一步LL與進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，適當(dāng)調(diào)整雨篷的懸吊位置，使正負(fù)彎矩相接近，研對(duì)鋼結(jié)構(gòu)雨篷的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。本文僅就鋼結(jié)圈1雨篷的計(jì)算究構(gòu)上拉桿式雨篷12]的懸吊位置進(jìn)行優(yōu)化分析，使鋼結(jié)構(gòu)雨篷受應(yīng)用力充分合理，更加經(jīng)濟(jì)。1優(yōu)化分析1．1上拉桿式雨篷的組合形式鋼結(jié)構(gòu)上拉桿式雨篷的計(jì)算簡(jiǎn)圖有以

4、下兩種情況：在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)上拉壓桿式雨篷設(shè)計(jì)，雨篷與主體建筑為鉸接時(shí)，其計(jì)算模型如圖1(a)所示；當(dāng)雨篷與建筑主體剛接時(shí)，其計(jì)算模型如圖1(b)所示。雨篷的懸挑長(zhǎng)度為￡，拉桿與主體建筑連接點(diǎn)和M圖雨篷與主體建筑連接點(diǎn)的距離AB為h，拉桿與雨篷的角度為，拉桿與雨篷連接點(diǎn)到雨篷端部的距離AC為b-~hJto．not．，拉桿與雨篷連接點(diǎn)到雨篷懸挑端的距離CD為儀：￡一b。0≤<0，M=+q(1)1．2雨篷與建筑主體鉸接0≤≤己，M=Nsi凡(一)一．12與建筑主體鉸接的雨篷的受力簡(jiǎn)圖如圖2所示，其中Ⅳ為一q一(2)拉桿的軸力、q

5、為組合均布荷載、P為施工荷載、，為建筑主體并作彎矩圖，由圖2可知負(fù)彎矩的最大值在=o處，為對(duì)雨篷端部的支撐力。對(duì)A點(diǎn)取矩，由力矩平衡方程，可得到拉M。=脅g，而正彎矩的最大值，對(duì)式(2)求導(dǎo)可得，位于：桿軸力Ⅳo’’~-qL-+PL安N=一學(xué)12處，：一lqL2+PL父1"2一。6。眥徽以懸臂端D點(diǎn)為原點(diǎn)，列出雨篷的彎矩表達(dá)式。建(學(xué))一122筑作者簡(jiǎn)介：鹿翰(1992一)，女。山東菏澤人，山東科技大學(xué)在讀碩士，研究方向：結(jié)構(gòu)工程。這兩處的彎矩較大，通過(guò)調(diào)整雨篷的懸吊位置，使正負(fù)彎_2015年第3期(總203期】安徽建筑

6、詈N娃nbM圖M圖bbb一Millc(a)(b)(C)圖4圖乘法計(jì)算圖矩相近．從而使鋼材用料最省，可達(dá)到優(yōu)化目的?？捎?jì)算出N的大?。孩?A~g％3L4-4aL3)+4Pb2,4(a+2L8(3LrI+A6nd1．3雨篷與建筑主體剛接以雨篷懸臂端D點(diǎn)為原點(diǎn)，列出雨篷彎矩的表達(dá)式。0≤<以爭(zhēng)qx2+Px(3)0≤≤厶M=Nsincz(x-a)-—1qxLPx(4)并作彎矩圖，由圖3可知負(fù)彎矩的最大值在x=a和x=L處，分別為M1=脅g，M3=~-qL2+pL—Nsin0【×b；正彎矩的最M圖大值，對(duì)式(4)求導(dǎo)可得，位于：N

7、sinc~-P圖3雨篷與主體剛接時(shí)受力分析，為=Nsinq結(jié)與建筑主體剛接的雨篷的受力簡(jiǎn)圖如圖3，在外力作用下(Nsinet-P一一_(Nsinct-P)‘NPsinoz-P~一———一。這三處的彎矩較大，構(gòu)_=_雨篷拉桿在鉸接點(diǎn)產(chǎn)生的位移量在垂直方向上的矢量代數(shù)和qzgq設(shè)等于拉桿在軸力作用下產(chǎn)生的位移量在垂直方向上的矢量。同樣，通過(guò)調(diào)整雨篷的懸吊位置，使正負(fù)彎矩近似，也可達(dá)到優(yōu)計(jì)與1．3．1外力作用下雨篷拉桿在鉸接點(diǎn)產(chǎn)生的位移量在垂直方向化目的。研1．4常用雨篷的最優(yōu)懸吊位置上的量究當(dāng)雨篷與建筑主體鉸接時(shí)，其上作用的

8、均布荷載有風(fēng)荷應(yīng)①均布荷載作用下鉸接點(diǎn)垂直方向的位移量6-。載、雪荷載、雨篷面活荷載以及雨篷面恒荷載，根據(jù)荷載規(guī)范計(jì)用均布荷載作用下的M圖與在C點(diǎn)虛設(shè)單位荷載作用下的算常用雨篷上的組合均布荷載為q=7．36N／mm。另外，施工荷載圖，如圖4(a)所示。為P=-980N，懸吊高度為h=1500mm，當(dāng)雨篷懸挑長(zhǎng)度分別為