建筑幕墙采用槽式埋件设计中T型螺栓的设置

时间：2020-12-25 00:00:51　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【摘要】：幕墙每个连接部位的受力螺栓不应少于2个，但由于理解上的差异，部份设计师在C型槽式埋件与幕墙构架连接的设计中，两个角钢转接件分别只设置1个T型螺栓连接。本文通过实例计算，证明这种连接方式是不符合要求的。
　　【关键词】偶然因素结构隐患
　　建筑幕墙是指由支承结构体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰性结构。
　　建筑幕墙构件与建筑主体混凝土结构的连接，多数情况是通过在建筑主体结构施工时进行预埋锚固件来实现。预埋件通常分为平板预埋件和C型槽式埋件（哈芬槽）两种。C型槽式埋件相对于平板预埋件具有加工效率高、价格便宜、施工方便、安装的转接件可以灵活移动等特点。另外，由于C型槽式埋件体积小，当主体结构为一较薄的板式结构时，只能采用C型槽式埋件而不能采用平板预埋件。如今建筑幕墙的施工已大量使用C型槽式埋件。
　　通常采用C型槽式埋件的设计中，建筑幕墙构架一般通过左右2个角钢转接件分别用T型螺栓与C型槽式埋件连接。有设计人员在设计时只计算T型螺栓的受力状况而忽略偶然因素影响对螺栓数量的选择，采用的节点方式为每个角钢转接件与C型槽式埋件间用一颗T型螺栓固定，如图1所示。但这种幕墙节点设计方式存在一定的结构隐患，严重时将导致幕墙结构失稳。
　　现行中华人民共和国行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）中第5.5.2条规定：玻璃幕墙构架连接处的连接件、焊缝、螺栓、铆钉设计，应符合国家现行标准《钢结构设计规范》GB 50017和《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99的有关规定。连接处的受力螺栓、铆钉不应少于2个。相应的条文说明中解释如下：为防止偶然因素的影响而使连接破坏，每个连接部位的受力螺栓、铆钉等，至少需要布置2个。在《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）第5.8.1条中亦做出了相类似规定。
　　所以，如果设计时采用的节点方式为每个角钢转接件与C型槽式埋件间用一颗T型螺栓固定是违反规范的。虽然从整个节点看是总共是2个T型螺栓在承受幕墙荷载，可一旦其中1个T型螺栓因偶然因素失效，则角钢转接件受力状态从两边受力变成单边受力，幕墙结构体系可能就遭到破坏。下面举例说明：
　　某玻璃幕墙工程采用C型槽式埋件，节点方式如图1所示，转接件规格为130X80X8mm厚Q235角钢（L=130mm，t=8mm），支座反力RA=14.67KN，偏心距ea=39mm，钢材的抗拉强度设计值fs=215 MPa。
　　一、正常状态下：
　　角钢转接件截面受到的剪力 Fa=RA/2=7.33 KN
　　角钢转接件所受偏心弯矩 Ma= Fa×ea=0.29 KN·m
　　角钢转接件所受正应力验算（如图2）
　　取最不利截面A-A截面验算：
　　Wa=L×t2/6=130×82/6=1386.67mm3
　　σa= Ma/1.05/Wa=196.42MPa　　角钢转接件受力满足要求。
　　二、其中1个T型螺栓失效时：
　　角钢转接件截面受到的剪力 Fa=RA=14.67 KN
　　角钢转接件所受偏心弯矩 Ma= Fa×ea=0.57 KN·m
　　角钢转接件所受正应力验算 σa= Ma/1.05/Wa=392.94MPa>fs=215 MPa
　　角钢转接件受力不满足要求！
　　从上述例子可以得出结论，一旦其中1个T型螺栓因偶然因素失效，而角钢转接件的选用又偏小时，幕墙结构体系可能就遭到破坏。所以，当建筑幕墙设计预埋锚固件采用C型槽式埋件时，应该遵循以下原则：
　　1、严格按照《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）、《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2012）的要求，建筑幕墙选用C型槽式埋件设计时，幕墙构架连接处的T型螺栓不应少于2个；
　　2、如在局部位置只能设置每边只有1个T型螺栓，应保证当其中1个T型螺栓因偶然因素失效时转接件的承载力能满足单边受力的要求。
　　【结束语】在幕墙构架连接设计时，设计师应考虑螺栓由于材料、施工等偶然因素而可能导致失效。因此，应按规范要求进行设计，连接处的受力螺栓不应少于2个，并应复核连接点在其中1个螺栓失效后结构是否仍处于安全状态。
　　参考文献：
　　[ 1 ] 《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）
　　[ 2 ] 《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）
　　[ 3 ] 《钢结构设计规范》（GB 50017-2012）
　　[ 4 ] 叶磊、黄斌，幕墙槽式埋件的设计探讨，福建建筑，2012年第05期

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