浅谈建筑幕墙预埋件设计
计算公式中拉力项的抗力均乘以系数 0. 8,是考虑预
埋件的重要性,受力复杂性而采取提高其安全储备的
折减系数。
直锚筋和弯 折 锚 筋 同 时 作 用 时,取 总 剪 力 中 扣 除
直锚筋所能承担的剪力,作为弯折锚筋所承受的剪力,
根据此计算其截面面积:
Asb ≥1. 4V / fy - 1. 25ar As
(2)
2) 当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时,其锚筋
的总截面积 As,应分别按以下公式计算,取二者的较大 值:
As ≥ ( V - 0. 3N) /( aravfy ) + ( M - 0. 4Mz ) /( 1. 3
ar ab fy Z)
As≥(M - 0. 4Mz) /(1. 3arabfyZ)
大于锚筋直径的 0. 6 倍。锚筋中心至锚板边缘的距离
c 不应小于锚筋直径的 2 倍和 20mm 的较大值。对受
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拉和受弯预埋件,其钢筋的间距 b、b1 和锚筋至构建边 缘的距离 c、c1 均应小于锚筋直径的 3 倍和 45mm 的较 大值。对受剪预埋件,其锚筋的间距 b、b1 均应不大于 300mm,且 b1 不应小于锚筋直径的 6 倍及 70mm 的较 大值;锚筋至构件边缘的距离 c1 不应小于锚筋直径的 6 倍及 70mm 的较大值,锚筋的间距 b、锚筋至构件边
[收稿日期]2010-05-23 [作者简介]徐 印 代,中 国 新 兴 建 设 开 发 总 公 司 幕 墙 设 计 所 所 长,高级工程师,北京市海淀区太平路 36 号中国新兴建设装饰 工程公司幕墙设计所 100039,电话:13520924871,E-mail:xinxingmuqiang@ 126. com
1) 承受剪力的预埋件,其受剪承载力与混凝土强 度等级、锚固面积、直径等有关。在保证锚固长度和锚 筋到埋件边缘距离的前提下,根据试验得出半理论、半 经验的公式,并考虑锚筋的排数、锚筋直径对受剪承载 力的影响。
2) 承受法向拉力的预埋件,钢板弯曲变形时,锚筋 不仅单独承受拉 力,还 承 受 钢 板 弯 曲 变 形 引 起 的 内 剪 力,使锚筋处于复合应力状态,在计算公式中引入锚板 弯曲变形的折减系数。
2)槽式预埋件(见图 2) 此种埋件通 过 螺 栓 与 幕 墙 立 柱 连 接 快 捷 方 便 ,便 于龙骨位置的调整,材质采用 Q235 级钢,由热轧槽钢 和工字型钢焊接而成。预埋件是主体与幕墙立柱连接 的基础,要求位置准确,而幕墙立柱要求三维调节,这 样平板式预埋件需增加转换连接钢件才能实现三维可
Key words:curtain wall embedded part; design mode; design requirement; computation
建筑幕墙是由金属构件与各种板材组成的悬挂在 主体结构上,不承担结构荷载作用的建筑外围护结构, 建筑幕墙依据不 同 的 面 板 材 料 分 为 玻 璃 幕 墙 、金 属 幕 墙、石材幕墙及组合幕墙等,无论哪类幕墙,幕墙立柱 与主体结构的连 接,都 是 通 过 预 埋 件 或 后 补 锚 固 件 来 实现的。幕墙主要承受自重荷载以及直接作用于其上 的风荷载、地震作用效应、温度作用等,幕墙应具有足 够的承载能力、刚度、稳定性和相对于主体结构的位移 能力。幕墙属于易于替换的结构件,除预埋件之外,其 余幕墙构件的安 全 等 级 一 般 不 超 过 二 级 ,设 计 使 用 年 限 25 年,预埋件的安全等级最低三级,设计使用年限 50 年,可见预埋件在建筑幕墙设计中的重要性。 1 幕墙预埋件设计形式
ar———钢筋层 数 影 响 系 数,当 锚 筋 等 间 距 配 置 时,2 层取 1. 0,3 层取 0. 9,4 层取 0. 85;
av———锚筋受剪承载力系数。当 av 大于 0. 7 时, 取 av 等于 0. 7;
d———钢筋直径( mm) ;
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施工技术
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t———锚板厚度( mm) ; a b ———锚板弯 曲 变 形 折 减 系 数。 当 采 取 防 止 锚
ar = (4. 0 - 0. 08d) / ( fc / fy )
av = 0. 6 + 0. 25( t / d)
(3)
式中:V———剪力设计值( N) ;
N———法向拉力或法向压力设计值( N) ,法向压
力设计值不应大于 0. 5fcA,此处 A 为锚板 的面积( mm2 ) ;
M———弯矩设计值( N·mm) 。当 M 小于 0. 4Mz 时,取 M 值等于 0. 4Nz ;
其锚筋的总截面积 As,不是受单一力,而是受剪力、法 向拉(压)力和弯矩共同作用的。如图 3 所示。
1) 当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时,应分别
按以下公式计算取较大值:
As ≥V / ( ar av fv ) + N / (0. 8ahfy ) + M / (1. 3ar ab fy Z)
As ≥N / (0. 8ahfy ) + M / (0. 4ar ab fy Z)
根据工程 实 际 情 况 的 不 同 以 及 建 设 单 位 的 要 求 等,不同的工程采用的预埋件也有所不同,通常情况下 预埋件主要有以下两种。
1)平板式预埋件(见图 1) 此种平板式埋 件 钢 板 后 加 焊 热 轧 钢 筋 ,加 工 方 便 简洁,焊接 的 钢 筋 不 同 采 取 不 同 的 做 法,锚 板 宜 采 用 Q235 级 钢,锚 筋 应 采 用 HPB235、HRB335 或 HRB400 级热轧钢筋,严禁采用冷加工钢筋,埋件的受力直锚筋 不宜少 于 4 根,且 不 宜 多 于 4 层; 其 直 径 不 宜 小 于 8mm,且不宜大于 25mm。当采用圆钢时要在端部做弯 钩( 见图 1b) ,钢筋直径不小于 12mm,当采用螺纹钢筋 是不需要弯钩( 见图 1a) ,同样钢筋直径不小于 12mm,
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徐印代:浅谈建筑幕墙预埋件设计
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图 2 槽式预埋件 调,只能采用焊接,增加了现场焊接工作量,并由于焊 接时混凝土温度 升 高 而 强 度 有 影 响 ,采 用 槽 式 预 埋 件 避免了平板式埋件的不足,但产生了新问题,一旦埋入 位置不正确,无法补救。 2 幕墙埋件设计要求
幕墙预埋件的承载力必须通过计算或实物试验予 以确认,并要留有余地,连接件与主体结构的锚固承载 力应大于连接件本身的承载力。任何情况下不允许发 生锚固破 坏。幕 墙 预 埋 件 的 设 计 应 根 据 其 受 力 情 况 ( 拉、剪、弯) 计算确定锚板规格、锚筋直径、长度以及 焊缝厚度等,其中锚板的最小厚度和锚筋的间距、锚筋 到锚板边缘距离等规范都有相应的构造要求。而现有 部分幕墙工程,特别是中小幕墙项目,对幕墙专项设计 不够重视,有的设计文件只有简单几张图纸,没有预埋 件的施工位置图,有的设计文件没有计算书,有的计算 书把预埋件的设 计 计 算 忽 略 不 提 ,这 种 简 略 的 设 计 缺 乏科学确切的依据,不但给施工带来盲目性,还会造成 安全 隐 患。 根 据《混 凝 土 结 构 设 计 规 范 》GB500102002,对预埋件的要求如下。
Xu Yindai
( China Xinxing Construction & Development General Co. ,Beijing 100039,China)
Abstract:Design of embedded parts is one of important steps for building glass curtain wall design. Design modes,design
3) 承受弯矩的预埋件,试验表明其受压合力点往 往超过受压区边排筋以外,为方便和安全考虑,承受力 臂取外排锚筋中 心 线 之 间 的 距 离 ,并 在 计 算 公 式 中 引 入锚筋排数对力臂的折减系数。
4) 承受拉力和剪力或拉力和弯矩的预埋件,根据 试验结果,其承载力均取线性相关关系。
5) 承受剪力和弯矩的预埋件,根据试验结果,当 V / Vuo > 0. 7 时,取剪弯承载力线性相关;当 V / Vuo ≤0. 7
图 1 平板式预埋件示意 且直筋与锚板采用 T 形焊,当锚筋直径大于 20mm 时, 宜采用穿孔塞焊。当锚筋直径不大于 20mm 时,宜采 用压力埋弧焊;当采用手工焊时,焊缝高度不小于 6mm 及 0. 5d( HPB235 级钢筋) 或 0. 6d( HRB335 或 HRB400 级钢筋) ,d 为锚筋直径。
时,取受剪承载力与受弯承载力不相关。这里,Vuo 为 预埋件单独承受剪力作用时的受剪承载力。
6) 当轴力 N < 0. 5fcA 时,可近似取 M - 0. 4NZ = 0 作为受压剪 承 载 力 与 受 压 弯 剪 承 载 力 计 算 的 界 限 条
件。
承受法向拉 力 和 弯 矩 的 预 埋 件,其 锚 筋 载 面 面 积
GB50010-2002 的规 定 取 用; 当 混 凝 土 强 度 等 级 高 于
C40 时,按 C40 取值;d 为锚筋公称直径( mm) ;af 为钢 筋的外形系数,光圆筋取 0. 16,带肋钢筋取 0. 14;②抗
震设计的幕墙,钢 筋 锚 固 长 度 应 按 以 上 公 式 计 算 值 的
1. 1 倍采用;③当锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉
施工技术
2010 年 6 月
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CONSTRUCTION TECHNOLOGY
第 39 卷 增刊
浅谈建筑幕墙预埋件设计
徐印代
( 中国新兴建设开发总公司,北京 100039)
[摘要]预埋件设计是建筑幕墙设计中至关重要的环节,主要介绍幕墙预埋件的设计形式、设计要求及设计计算。
并对幕墙预埋件应用中存在的问题加以分析,给出解决方法。
图 3 由锚板和赶锚筋组成的预埋件