在對鋁板幕墻構架連接設計時,設計師應考慮螺栓由于材料、施工等偶然因素而可能導致失效。因此,應按規(guī)范要求進行設計,連接處的受力螺栓不應少于2個,并應復核連接點在其中1個螺栓失效后結構是否仍處于安全狀態(tài)。
建筑幕墻是指由支承結構體系與面板組成的、可相對主體結構有一定位移能力、不分擔主體結構所受作用的建筑外圍護結構或裝飾性結構。
建筑幕墻構件與建筑主體混凝土結構的連接,多數(shù)情況是通過在建筑主體結構施工時進行預埋錨固件來實現(xiàn)。預埋件通常分為平板預埋件和C型槽式埋件(哈芬槽)兩種。C型槽式埋件相對于平板預埋件具有加工效率高、價格便宜、施工方便、安裝的轉接件可以靈活移動等特點。另外,由于C型槽式埋件體積小,當主體結構為一較薄的板式結構時,只能采用C型槽式埋件而不能采用平板預埋件。如今建筑幕墻的施工已大量使用C型槽式埋件。
通常采用C型槽式埋件的設計中,建筑幕墻構架一般通過左右2個角鋼轉接件分別用T型螺栓與C型槽式埋件連接。有設計人員在設計時只計算T型螺栓的受力狀況而忽略偶然因素影響對螺栓數(shù)量的選擇,采用的節(jié)點方式為每個角鋼轉接件與C型槽式埋件間用一顆T型螺栓固定,如圖1所示。但這種幕墻節(jié)點設計方式存在一定的結構隱患,嚴重時將導致幕墻結構失穩(wěn)。
現(xiàn)行中華人民共和國行業(yè)標準《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》(JGJ102-2003)中第5.5.2條規(guī)定:玻璃幕墻構架連接處的連接件、焊縫、螺栓、鉚釘設計,應符合國家現(xiàn)行標準《鋼結構設計規(guī)范》GB 50017和《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》JGJ 99的有關規(guī)定。連接處的受力螺栓、鉚釘不應少于2個。相應的條文說明中解釋如下:為防止偶然因素的影響而使連接破壞,每個連接部位的受力螺栓、鉚釘?shù)?,至少需要布?/span>2個。在《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》(JGJ133-2001)第5.8.1條中亦做出了相類似規(guī)定。
所以,如果設計時采用的節(jié)點方式為每個角鋼轉接件與C型槽式埋件間用一顆T型螺栓固定是違反規(guī)范的。雖然從整個節(jié)點看是總共是2個T型螺栓在承受幕墻荷載,可一旦其中1個T型螺栓因偶然因素失效,則角鋼轉接件受力狀態(tài)從兩邊受力變成單邊受力,幕墻結構體系可能就遭到破壞。下面舉例說明:
玻璃幕墻工程
某玻璃幕墻工程采用C型槽式埋件,節(jié)點方式如圖1所示,轉接件規(guī)格為130X80X8mm厚Q235角鋼(L=130mm,t=8mm),支座反力RA=14.67KN,偏心距ea=39mm,鋼材的抗拉強度設計值fs=215 MPa。
一、正常狀態(tài)下:
角鋼轉接件截面受到的剪力 Fa=RA/2=7.33 KN
角鋼轉接件所受偏心彎矩 Ma= Fa×ea=0.29 KN?m
取最不利截面A-A截面驗算:
Wa=L×t2/6=130×82/6=1386.67mm3
σa= Ma/1.05/Wa=196.42MPafs=215 MPa
角鋼轉接件受力不滿足要求!
從上述例子可以得出結論,一旦其中1個T型螺栓因偶然因素失效,而角鋼轉接件的選用又偏小時,幕墻結構體系可能就遭到破壞。所以,當建筑幕墻設計預埋錨固件采用C型槽式埋件時,應該遵循以下原則:
1、嚴格按照《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》(JGJ102-2003)、《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》(JGJ133-2001)、《鋼結構設計規(guī)范》(GB 50017-2012)的要求,建筑幕墻選用C型槽式埋件設計時,幕墻構架連接處的T型螺栓不應少于2個;
2、如在局部位置只能設置每邊只有1個T型螺栓,應保證當其中1個T型螺栓因偶然因素失效時轉接件的承載力能滿足單邊受力的要求。
幕墻每個連接部位的受力螺栓不應少于2個,但由于理解上的差異,部份設計師在C型槽式埋件與幕墻構架連接的設計中,兩個角鋼轉接件分別只設置1個T型螺栓連接。
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