雨篷拉杆长细比的科学取值探讨

在建筑结构设计中，雨篷作为一种常见的悬挑结构，其拉杆的长细比取值一直是设计人员关注的焦点。本文将从雨篷可能受到的荷载、荷载组合对拉杆的影响以及规范要求等方面，对雨篷拉杆长细比的合理取值进行深入探讨，旨在为设计人员提供更具参考价值的设计建议。

一、雨篷结构可能受到的荷载

雨篷结构在实际使用过程中，会受到多种荷载的作用，主要包括以下几类：

1、恒荷载

恒荷载是指结构在正常使用过程中始终存在的荷载，包括雨篷的玻璃、龙骨、拉杆、五金件等附件自重。这些荷载的方向通常是向下的，且其大小主要由结构的配置和材料的重量决定。

2、风荷载

风荷载是作用在雨篷表面的空气动力荷载。根据《建筑结构荷载规范》（以下简称《荷规》），垂直于玻璃面板的风荷载体型系数可直接取 -2.0（室外不再考虑-2.0的内压）。

然而，建议在实际设计中参考《上海幕墙规范》10.2.5条规定，该规范据悬挑跨度对风荷载的体型系数有更为明确的要求，能够更准确地反映风荷载对雨篷的影响。

风荷载的方向可能向上也可能向下，其中负风荷载（即向上作用的风荷载）通常大于正风荷载。

3、雪荷载

尤其对于北方地区，雪荷载是雨篷设计中不可忽视的因素。雪荷载的分布系数一般可取 2.0（参考《荷规》表7.2.1中高低屋面雪载堆积的情况）。

雪荷载的方向是向下的，其数值在某些情况下可能大于风荷载，因此在设计时需要特别关注。

4、地震作用

雨篷作为悬挑结构，也是建筑的围护结构，虽然属于轻质结构对地震作用的影响较低，但根据相关规范要求，一般仍需要考虑竖向地震作用的影响，这里一般采用拟静力荷载引入计算。《上海幕墙规范》10.2.6有述：

地震作用的方向可能向上，也可能向下，其数值需要叠加到最不利的方向进行考虑。

5、活荷载（检修荷载）

活荷载主要包括施工荷载和检修荷载，二者一般可以择一计入。

根据《荷规》表5.3.1所示，对于非上人屋面，施工荷载一般取0.5kN/㎡，一般情况下基本可以包得住最不利；

检修荷载则主要集中在悬挑端，取值为1kN/m。

在设计时，通常可以取施工荷载和检修荷载中的较大值进行计算。

二、雨篷结构荷载组合

1、荷载方向

恒荷载：方向向下，其大小由结构配置确定。

风荷载：方向可能向上或向下，负风荷载的数值通常大于正风荷载。 雪荷载：方向向下，其数值在某些地区可能成为主控荷载。

地震作用：方向可能向上或向下，数值需要叠加到最不利方向。

2、雨篷荷载组合

（1）视是否抗震设计，可以分为非抗震设计、抗震设计两种。

非抗震设计：恒荷载、风荷载、雪荷载（视地区情况）、活荷载参与组合。

抗震设计：恒荷载、风荷载、雪荷载（视地区情况）、地震作用、活荷载参与组合。

（2）根据荷载方向的不同，可以分为向上和向下两种最不利组合。

向下最不利组合：恒荷载 + 正风荷载 + 雪荷载（视地区情况）+ 活荷载（可不与风、雪同时组合）+ 地震作用（视情况）。

向上最不利组合：恒荷载 + 负风荷载 + 地震作用（视情况）。

三、《钢标》中对雨篷拉杆长细比的规定

雨篷拉杆通常为两端铰接的轴心受力构件。根据《钢结构设计标准》（以下简称《钢规》）的要求，拉杆的长细比应满足以下规定：

1、向下荷载组合

根据《钢规》表 7.4.7 的规定，拉杆的长细比应取400。这一规定主要是考虑到拉杆在运输、安装等过程中，如果长细比过大，可能导致变形等初始缺陷，从而影响其正常使用性能。

2、向上荷载组合

根据《钢规》表 7.4.6 的规定，拉杆的长细比应取150。然而，按照这一规定进行设计，会导致拉杆过粗，不仅影响雨篷的美观性，还可能增加结构的自重和造价。

实际上雨篷在正常使用过程中，多处于向下荷载不利的组合下。根据《钢规》第7.4.7条第4 款的要求，受拉构件在永久荷载和风荷载组合作用下受压时，其长细比可以适当放宽。

因此，建议在向上荷载组合下，雨篷拉杆的长细比可取250。

四、设计建议

综合上述分析，建议雨篷拉杆的长细比控制值取250。这一取值既能满足规范的要求，又能兼顾雨篷的美观性和经济性。在实际设计中，设计人员应根据具体的工程情况，合理选择荷载组合，并严格按照规范要求进行计算和设计，确保雨篷结构的安全性和可靠性。

五、结语

雨篷拉杆的长细比取值是雨篷结构设计中的一个重要环节。通过合理分析雨篷可能受到的荷载、荷载组合对拉杆的影响以及规范的要求，可以为设计人员提供更具参考价值的设计建议。希望本文的探讨能够对广大设计人员在雨篷拉杆设计方面有所帮助，进一步提高设计质量和效率。