幕墻膨脹螺栓抗拔力

1、幕墻膨脹螺栓抗拔力計算000011 基本參數(shù)000011.1 幕墻所在地區(qū) 東莞地區(qū)；000011.2 地面粗糙度分類等級 幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001)，本工程按B類地形考慮。000011.3 抗震設(shè)防 按建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)，建筑工程應(yīng)分為以下四個抗震設(shè)防類別： 根據(jù)國家規(guī)范建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001 2008版)，東莞地區(qū)地震基本烈度為：7度，地震動峰值加速度為0.1g，由于本工程是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，因此實際抗震計算中的水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度選取，也就是?。簃ax=0.08；000012 幕墻承受荷載計算000012

2、.1 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計算方法 幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2001 2006年版)計算： wk=gzzs1w0 7.1.1-2GB50009-2001 2006年版上式中： wk：作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； Z：計算點標(biāo)高：17.8m； gz：瞬時風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)； 根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算(高度不足5m按5m計算)： gz=K(1+2f) 其中K為地面粗糙度調(diào)整系數(shù)，f為脈動系數(shù) B類場地： gz=0.89×(1+2f) 其中：f=0.5(Z/10)-0.16 對于B類地形，17.8m高度處瞬時風(fēng)壓的陣風(fēng)系數(shù)： gz=0.89×

3、;(1+2×(0.5(Z/10)-0.16)=1.7016 z：風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 根據(jù)不同場地類型,按以下公式計算： B類場地： z=(Z/10)0.32 當(dāng)Z>350m時，取Z=350m，當(dāng)Z<10m時，取Z=10m； 對于B類地形，17.8m高度處風(fēng)壓高度變化系數(shù)： z=1.000×(Z/10)0.32=1.2026 s1：局部風(fēng)壓體型系數(shù)； 按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001(2006年版)第7.3.3條：驗算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強度時，可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1： 一、外表面 1. 正壓區(qū) 按表7.3.1采用； 2. 負(fù)壓區(qū) -對墻面，

4、 取-1.0 -對墻角邊， 取-1.8 二、內(nèi)表面 對封閉式建筑物，按表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2。 本計算點為大面位置。 按JGJ102-2003第5.3.2條文說明：風(fēng)荷載在建筑物表面分布是不均勻的，在檐口附近、邊角部位較大。根據(jù)風(fēng)洞試驗結(jié)果和國外的有關(guān)資料，在上述區(qū)域風(fēng)吸力系數(shù)可取-1.8，其余墻面可考慮-1.0，由于維護(hù)結(jié)構(gòu)有開啟的可能，所以還應(yīng)考慮室內(nèi)壓-0.2。對無開啟的結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范條文說明第7.3.3條指出“對封閉建筑物，考慮到建筑物內(nèi)實際存在的個別洞口和縫隙，以及機械通風(fēng)等因素，室內(nèi)可能存在正負(fù)不同的氣壓，參照國外規(guī)范，大多取±(0.2-0.25)的

5、壓力系數(shù)，現(xiàn)取±0.2”。即不論有無開啟扇，均要考慮內(nèi)表面的局部體型系數(shù)。 另注：上述的局部體型系數(shù)s1(1)是適用于圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A小于或等于1m2的情況，當(dāng)圍護(hù)構(gòu)件的從屬面積A大于或等于10m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1(10)可乘以折減系數(shù)0.8，當(dāng)構(gòu)件的從屬面積小于10m2而大于1m2時，局部風(fēng)壓體型系數(shù)s1(A)可按面積的對數(shù)線性插值，即： s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA 在上式中：當(dāng)A10m2時取A=10m2；當(dāng)A1m2時取A=1m2； w0：基本風(fēng)壓值(MPa)，根據(jù)現(xiàn)行<<建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范>>GB50009-2001

6、附表D.4(全國基本風(fēng)壓分布圖)中數(shù)值采用，但不小于0.3KN/m2，按重現(xiàn)期50年，順德地區(qū)取0.00055MPa；000012.2 計算支撐結(jié)構(gòu)時的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 計算支撐結(jié)構(gòu)時的構(gòu)件從屬面積： A=0.95×5=4.75m2 LogA=0.677 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.865 s1=0.865+0.2 =1.065 wk=gzzs1w0 =1.7016×1.2026×1.065×0.00055 =0.001199MPa 000012.3 計算面板材料時的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 計算面板材料時的構(gòu)件從屬面積： A=0.9

7、5×2.1=1.995m2 LogA=0.3 s1(A)=s1(1)+s1(10)-s1(1)logA =0.94 s1=0.94+0.2 =1.14 wk=gzzs1w0 =1.7016×1.2026×1.14×0.00055 =0.001283MPa 000012.4 垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 qEAk=EmaxGk/A 5.3.4JGJ102-2003 qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)； E：動力放大系數(shù),取5.0； max：水平地震影響系數(shù)最大值，取0.08； Gk：幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(N)； A：幕

8、墻構(gòu)件的面積(mm2)；000012.5 作用效應(yīng)組合荷載和作用效應(yīng)按下式進(jìn)行組合： S=GSGk+wwSwk+EESEk 5.4.1JGJ102-2003上式中： S：作用效應(yīng)組合的設(shè)計值； SGk：重力荷載作為永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； Swk、SEk：分別為風(fēng)荷載，地震作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值； G、w、E：各效應(yīng)的分項系數(shù)； w、E：分別為風(fēng)荷載，地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)。上面的G、w、E為分項系數(shù)，按5.4.2、5.4.3、5.4.4JGJ102-2003規(guī)定如下：進(jìn)行幕墻構(gòu)件強度、連接件和預(yù)埋件承載力計算時： 重力荷載：G：1.2； 風(fēng) 荷 載：w：1.4； 地震作用：E：1

9、.3；進(jìn)行撓度計算時； 重力荷載：G：1.0； 風(fēng) 荷 載：w：1.0； 地震作用：可不做組合考慮；上式中，風(fēng)荷載的組合系數(shù)w為1.0； 地震作用的組合系數(shù)E為0.5；000013 幕墻埋件計算(后錨固結(jié)構(gòu))基本參數(shù)： 1：計算點標(biāo)高：17.8m； 3：幕墻立柱跨度：L=5000mm，短跨L1=700mm，長跨L2=4300mm； 3：立柱計算間距：B=950mm； 4：立柱力學(xué)模型：雙跨梁，側(cè)埋； 5：板塊配置：中空玻璃； 6：選用錨栓：膨脹套管錨栓 M12X110；000013.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算(1)垂直于幕墻平面的分布水平地震作用： qEk=EmaxGk/A =5.0×0.0

10、8×0.0005 =0.0002MPa(2)連接處水平總力計算：對雙跨梁，中支座反力R1，即為立柱連接處最大水平總力。 qw：風(fēng)荷載線荷載設(shè)計值(N/mm)； qw=1.4wkB =1.4×0.001199×950 =1.595N/mm qE：地震作用線荷載設(shè)計值(N/mm)； qE=1.3qEkB =1.3×0.0002×950 =0.247N/mm采用Sw+0.5SE組合： 5.4.1JGJ133-2001 q=qw+0.5qE =1.595+0.5×0.247 =1.718N/mm N：連接處水平總力(N)； R1：中支座反力(

11、N)； N=R1=qL(L12+3L1L2+L22)/8L1L2 =1.718×5000×(7002+3×700×4300+43002)/8/700/4300 =9991.939N(3)立柱單元自重荷載標(biāo)準(zhǔn)值： Gk=0.0005×BL =0.0005×950×5000 =2375N(4)校核處埋件受力分析： V：剪力(N)； N：軸向拉力(N)，等于中支座反力R1； e0：剪力作用點到埋件距離，即立柱螺栓連接處到埋件面距離(mm)； V=1.2Gk =1.2×2375 =2850N N=R1 =9991.939N

12、 M=e0×V =70×2850 =199500N·mm000013.2 錨栓群中承受拉力最大錨栓的拉力計算 按5.2.2JGJ145-2004規(guī)定，在軸心拉力和彎矩共同作用下(下圖所示)，進(jìn)行彈性分析時，受力最大錨栓的拉力設(shè)計值應(yīng)按下列規(guī)定計算： 1：當(dāng)N/n-My1/yi20時： Nsdh=N/n+My1/yi2 2：當(dāng)N/n-My1/yi2<0時： Nsdh=(NL+M)y1/yi/2在上面公式中： M：彎矩設(shè)計值； Nsdh：群錨中受拉力最大錨栓的拉力設(shè)計值； y1，yi：錨栓1及i至群錨形心軸的垂直距離； y1/，yi/：錨栓1及i至受壓一側(cè)最外排

13、錨栓的垂直距離； L：軸力N作用點至受壓一側(cè)最外排錨栓的垂直距離；在本例中： N/n-My1/yi2 =9991.939/4-199500×50/10000 =1500.485因為： 1500.4850所以： Nsdh=N/n+My1/yi2=3495.485N按JGJ102-2003的5.5.7中第七條規(guī)定，這里的Nsdh再乘以2就是現(xiàn)場實際拉拔應(yīng)該達(dá)到的值。000013.3 群錨受剪內(nèi)力計算 按5.3.1JGJ145-2004規(guī)定，當(dāng)邊距c10hef時，所有錨栓均勻分?jǐn)偧羟泻奢d； 當(dāng)邊距c<10hef時，部分錨栓分?jǐn)偧羟泻奢d；其中： hef：錨栓的有效錨固深度； c：錨栓與

14、混凝土基材之間的距離；本例中： c=100mm<10hef=750mm所以部分螺栓受剪，承受剪力最大錨栓所受剪力設(shè)計值為：Vsdh=V/m=1425N000013.4 錨栓鋼材破壞時的受拉承載力計算 NRd,s=kNRk,s/RS,N 6.1.2-1JGJ145-2004 NRk,s=Asfstk 6.1.2-2JGJ145-2004上面公式中： NRd,s：錨栓鋼材破壞時的受拉承載力設(shè)計值； NRk,s：錨栓鋼材破壞時的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值； k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004選??； As：錨栓應(yīng)力截面面積； fstk：錨栓極限抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值； RS,N

15、：錨栓鋼材受拉破壞承載力分項系數(shù)； NRk,s=Asfstk =84.3×400 =33720N RS,N=1.2fstk/fyk1.4 表4.2.6JGJ145-2004 fyk：錨栓屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值； RS,N=1.2fstk/fyk =1.2×400 /240 =2 ?。篟S,N=2 NRd,s=kNRk,s/RS,N =1×33720/2 =16860NNsdh=3495.485N錨栓鋼材受拉破壞承載力滿足設(shè)計要求！000013.5 混凝土錐體受拉破壞承載力計算 因錨固點位于結(jié)構(gòu)受拉面，而該結(jié)構(gòu)為普通混凝土結(jié)構(gòu)，故錨固區(qū)基材應(yīng)判定為開裂混凝土?；炷铃F體受拉

16、破壞時的受拉承載力設(shè)計值NRd,c應(yīng)按下列公式計算： NRd,c=kNRk,c/Rc,N NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×s,Nre,Nec,Nucr,N在上面公式中： NRd,c：混凝土錐體破壞時的受拉承載力設(shè)計值； NRk,c：混凝土錐體破壞時的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值； k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004選?。?Rc,N：混凝土錐體破壞時的受拉承載力分項系數(shù)，按表4.2.6JGJ145-2004采用，取2.15； NRk,c0：開裂混凝土單錨栓受拉，理想混凝土錐體破壞時的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值； NRk,c0=7.0×f

17、cu,k0.5×hef1.5(膨脹及擴孔型錨栓) 6.1.4JGJ145-2004 NRk,c0=3.0×fcu,k0.5×(hef-30)1.5(化學(xué)錨栓) 6.1.4條文說明JGJ145-2004其中： fcu,k：混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)其在45-60MPa間時，應(yīng)乘以降低系數(shù)0.95； hef：錨栓有效錨固深度； NRk,c0=7.0×fcu,k0.5×hef1.5 =22733.167N Ac,N0：混凝土破壞錐體投影面面積，按6.1.5JGJ145-2004??； scr,N：混凝土錐體破壞情況下，無間距效應(yīng)和邊緣效應(yīng)，確保每根

18、錨栓受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值的臨界間矩。 scr,N=3hef =3×75 =225mm Ac,N0=scr,N2 =2252 =50625mm2 Ac,N：混凝土實有破壞錐體投影面積，按6.1.6JGJ145-2004?。?Ac,N =(c1+s1+0.5×scr,N)×(c2+s2+0.5×scr,N)其中： c1、c2：方向1及2的邊矩； s1、s2：方向1及2的間距； ccr,N：混凝土錐體破壞時的臨界邊矩，取ccr,N=1.5hef=1.5×75=112.5mm； c1ccr,N c2ccr,N s1scr,N s2scr,N Ac,N=(c

19、1+s1+0.5×scr,N)×(c2+s2+0.5×scr,N) =(112.5+90+0.5×225)×(100+75+0.5×225) =90562.5mm2 s,N：邊矩c對受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.7JGJ145-2004采用： s,N=0.7+0.3×c/ccr,N1 (膨脹及擴孔型錨栓) 6.1.7JGJ145-2004 s,N=1 (化學(xué)錨栓) 6.1.7條文說明JGJ145-2004 其中c為邊矩，當(dāng)為多個邊矩時，取最小值，且需滿足cmincccr,N，按6.1.11JGJ145-2004： 對于

20、膨脹型錨栓(雙錐體) cmin=3hef 對于膨脹型錨栓 cmin=2hef 對于擴孔型錨栓 cmin=hef s,N=0.7+0.3×c/ccr,N1 =0.7+0.3×112.5/112.5 =1 所以，s,N取1。 re,N：表層混凝土因為密集配筋的玻璃作用對受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.8JGJ145-2004采用，當(dāng)錨固區(qū)鋼筋間距s150mm或鋼筋直徑d10mm且s100mm時，取1.0； re,N=0.5+hef/2001 =0.5+75/200 =0.875 所以，re,N取0.875。 ec,N：荷載偏心eN對受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.9JG

21、J145-2004采用； ec,N=1/(1+2eN/scr,N)=1 ucr,N：未裂混凝土對受拉承載力的提高系數(shù)，按規(guī)范對于非化學(xué)錨栓取1.4，對化學(xué)錨栓取2.44； 把上面所得到的各項代入，得： NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×s,Nre,Nec,Nucr,N =22733.167×90562.5/50625×1×0.875×1×1.4 =49817.21N NRd,c=kNRk,c/Rc,N =0.7×49817.21/2.15 =16219.557NNsdg=9991.939N所以，群錨混

22、凝土錐體受拉破壞承載力滿足設(shè)計要求！000013.6 混凝土劈裂破壞承載力計算 NRd,sp=kNRk,sp/Rsp 6.1.11-1JGJ145-2004 NRk,sp=h,spNRk,c 6.1.11-2JGJ145-2004 h,sp=(h/2hef)2/31.5 6.1.11-3JGJ145-2004上面公式中： NRd,sp：混凝土劈裂破壞受拉承載力設(shè)計值； NRk,sp：混凝土劈裂破壞受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值； k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004選??； NRk,c：混凝土錐體破壞時的受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值； Rsp：混凝土劈裂破壞受拉承載力分項系數(shù)，按表4.2

23、.6JGJ145-2004取2.15； h,sp：構(gòu)件厚度h對劈裂承載力的影響系數(shù)； NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×s,Nre,Nec,Nucr,N其中： NRk,c0=22733.167 對于擴孔型錨栓： ccr,sp=2hef=150 對于膨脹型錨栓： ccr,sp=3hef=225 scr,sp=2ccr,sp=450 c1ccr,sp c2ccr,sp s1scr,sp s2scr,sp Ac,N=(c1+s1+0.5×scr,sp)×(c2+s2+0.5×scr,sp) =(150+90+0.5×450)&

24、#215;(100+75+0.5×450) =186000mm2 Ac,N0=(scr,sp)2 =(450)2 =202500mm2 s,N：邊矩c對受拉承載力的降低影響系數(shù)，按6.1.7JGJ145-2004采用： s,N=0.7+0.3×c/ccr,sp 1 (膨脹及擴孔型錨栓) 6.1.7JGJ145-2004 其中c為邊矩，當(dāng)為多個邊矩時，取最小值，且需滿足cmincccr,sp，按6.1.11JGJ145-2004： 對于膨脹型錨栓(雙錐體) cmin=3hef 對于膨脹型錨栓 cmin=2hef 對于擴孔型錨栓 cmin=hef s,N=0.7+0.3

25、5;c/ccr,sp1 =0.7+0.3×150/225 =0.9<1 所以，s,N取0.9。 ec,N=1 ucr,N：未裂混凝土對受拉承載力的提高系數(shù)，按規(guī)范對于非化學(xué)錨栓取1.4，對化學(xué)錨栓取2.44； 把上面所得到的各項代入，得： NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×s,Nre,Nec,Nucr,N =22733.167×186000/202500×0.9×0.875×1×1.4 =23021.12N h,sp=(h/2hef)2/3 =(900/2/75)2/3 =3.3021.5 所以

26、，h,sp=1.5 NRk,sp=h,spNRk,c =1.5×23021.12 =34531.68N NRd,sp=kNRk,sp/Rsp =0.7×34531.68/2.15 =11242.873NNsdg=9991.939N所以，混凝土劈裂破壞承載力滿足設(shè)計要求！000013.7 錨栓鋼材受剪破壞承載力計算 VRd,s=kVRk,s/Rs,V 6.2.2-1JGJ145-2004其中： VRd,s：鋼材破壞時的受剪承載力設(shè)計值； VRk,s：鋼材破壞時的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值； k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004選??； Rs,V：鋼材破壞

27、時的受剪承載力分項系數(shù)，按表4.2.6JGJ145-2004選用： Rs,V=1.2fstk/fyk 表4.2.6JGJ145-2004按規(guī)范，該系數(shù)要求不小于1.25、fstk800MPa、fyk/fstk0.8；對本例， Rs,V=1.2fstk/fyk 表4.2.6JGJ145-2004 =1.2×400/240 =2實際選取Rs,V=2； VRk,s=0.5Asfstk 6.2.2-2JGJ145-2004 =0.5×84.3×400 =16860N VRd,s=kVRk,s/Rs,V =1×16860/2 =8430NVsdh=1425N所以，

28、錨栓鋼材受剪破壞承載力滿足設(shè)計要求！000013.8 混凝土楔形體受剪破壞承載力計算 VRd,c=kVRk,c/Rc,V 6.2.3-1JGJ145-2004 VRk,c=VRk,c0×Ac,V/Ac,V0×s,Vh,Va,Vec,Vucr,V 6.2.3-2JGJ145-2004在上面公式中： VRd,c：構(gòu)件邊緣混凝土破壞時的受剪承載力設(shè)計值； VRk,c：構(gòu)件邊緣混凝土破壞時的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值； k：地震作用下錨固承載力降低系數(shù)，按表7.0.5JGJ145-2004選??； Rc,V：構(gòu)件邊緣混凝土破壞時的受剪承載力分項系數(shù)，按表4.2.6JGJ145-2004采用，取

29、1.8； VRk,c0：混凝土理想楔形體破壞時的受剪承載力標(biāo)準(zhǔn)值，按6.2.4JGJ145-2004采用； Ac,V0：單錨受剪，混凝土理想楔形體破壞時在側(cè)向的投影面積，按6.2.5JGJ145-2004采用； Ac,V：群錨受剪，混凝土理想楔形體破壞時在側(cè)向的投影面積，按6.2.6JGJ145-2004采用； s,V：邊距比c2/c1對受剪承載力的影響系數(shù)，按6.2.7JGJ145-2004采用； h,V：邊厚比c1/h對受剪承載力的影響系數(shù)，按6.2.8JGJ145-2004采用； a,V：剪切角度對受剪承載力的影響系數(shù)，按6.2.9JGJ145-2004采用； ec,V：偏心荷載對群錨受

30、剪承載力的降低影響系數(shù)，按6.2.10JGJ145-2004采用； fucr,V：未裂混凝土級錨區(qū)配筋對受剪承載力的提高影響系數(shù)，按6.2.11JGJ145-2004采用；下面依次對上面提到的各參數(shù)計算： c1=112.5mm c2=100mm s,V=0.7+0.3×c2/1.5c11 6.2.7JGJ145-2004 =0.7+0.3×100/1.5/112.5 =0.878<1?。?s,V=0.878 VRk,c0=0.45×(dnom)0.5(lf/dnom)0.2(fcu,k)0.5c11.5 6.2.4JGJ145-2004其中： dnom：錨栓

31、外徑(mm)； lf：剪切荷載下錨栓有效長度，取lfhef，且lf8d，本處取75mm； VRk,c0=0.45×(dnom)0.5(lf/dnom)0.2(fcu,k)0.5c11.5 =0.45×(12)0.5(75/12)0.2(25)0.5×112.51.5 =13417.695N Ac,V0=4.5c12 6.2.5JGJ145-2004 =4.5×112.52 =56953.125mm2 Ac,V=(1.5c1+s2+c2)×h 6.2.6-3JGJ145-2004 =(1.5×112.5+75+100)×900 =309375 h,V=(1.5c1/h)1/31 6.2.8JGJ145-2004 =(1.5×112.5/900)1/3 =0.572<1?。?h,V=1 a,V=1.0 ec,V=1/(1+2eV/3c1)1 =1/(1+2×0/3/112.5) =1=1