埋件設計在幕墻設計中占有相對比較重要的地位,無論從埋件的技術層面還是經濟層面上,埋件都是我們不能忽視的,不知大家在設計埋件的時候主要都考慮哪些因素呢?
預埋件設計計算
1.預埋件的作用
混凝土結構中的預埋件起到將構件或設備相互連接的作用。只是其完全不影響混凝土構件的表面形狀,而是利用預先埋入混凝土結構的鋼鐵埋件,通過后期焊接而實現互相連接的。因此,其無須另行支模、配筋,施工方便,并且連接方式可以變化和選擇,因而更加靈活。
預埋件一般用作裝配式混凝土構件之間的互相連接并作為傳力途徑;也可以作為安裝設備,承受使用荷載之用。最簡單的預埋件是預留插筋,只要按規定的位置埋入足夠的錨固長度la,并有足夠的外露長度就可以了。由于比較簡單,預留插筋一般不專門規定。
1.預埋件的受力
(1)預埋件的荷載效應
無論是裝配式結構的預制構件或安裝設備的荷載,通過鋼牛腿、傳力鋼板等傳力件傳遞給預埋件的荷載效應不外三種:剪力V、彎矩M和軸力(拉力或壓力)N。它們可能是單獨作用的,但更多情況下卻是共同作用的.
(2)受剪承載力
在剪力作用下的預埋件,其承載力由三中作用構成:錨板底端的混凝土支承力、錨板與混凝土表面間的膠結力和摩擦力、錨筋下的混凝土的局部受壓承載力。其中前兩種作用在加載――破壞過程中作用逐漸減退,而錨筋的擠壓力則是構成抗力的主要部分.
試驗及分析研究表明,預埋件的受剪承載力與混凝土的強度等級、錨筋面積、直徑、抗拉強度等有關。但錨筋必須有足夠的錨固長度,并且錨筋在錨板上的分布也應滿足一定的要求。
(3)拉(壓)承載力
在拉力作用下的預埋件,其承載力主要由錨筋的粘結錨固作用構成。但是,由于錨板在拉力作用下的彎曲變形,不僅錨板周邊引起壓力,而且錨筋也因此受到內剪力和局部擠壓力的作用,處于復合受力狀態,從而降低了其承載力.
試驗及分析表明,預埋件的受拉承載力與錨筋的面積、直徑、抗拉強度有關。但也受到錨板厚度、錨筋間距的影響,故應有一定的構造要求。
(4)受彎承載力
在彎矩作用下的預埋件,其拉力由拉區錨筋的粘結錨固作用承擔,壓力則由錨板對混凝土的擠壓力及錨筋的受壓錨固力構成。此時,預埋件的抗力,除取決于錨筋的面積、直徑、抗拉強度以外,還與內力臂有關。試驗及分析研究表明,受彎預埋件的壓區合力點往往在壓區邊排錨筋以外,同時還受錨板彎曲變形的影響。
(5)復合承載力
可以通過試驗分析求得預埋件分別在這些內力作用下的承載力。但實際工程中預埋件承受單一內力的情況極少,其多數情況下是處于由這些內力共同作用的復合受力狀態。復合受力狀態下的承載力可采取線性相關方法處理。
例如,預埋件的受剪承載力是Vu,受拉承載力是Nu,受彎承載力是Mu,則在拉―剪復合受力狀態下其承載力可表達為公式
V N
― + ― = 1
Vu Nu
2.預埋件的設計原理
在實際設計時,由于涉及的影響因素很多,所反映出的規律十分復雜。因此,必須進行適當的簡化。工程設計時往往采用半理論、半經驗的公式進行計算,并由一定的構造措施加以保證,當然還要留有必須的安全儲備。由于預埋件失效會引起結構解體,生物墜落等嚴重后果,故一定的安全儲備是必須的。
我國在上世紀80年代對混凝土結構中的預埋件進行過系統的試驗研究,并考慮了冶金部標準《預埋件設計規程》YS11-79,在原規范中對預埋件的設計作出了具體規定。十多年的工程實踐證明,上述規定是可行的,故本次修訂未作改變,基本沿用了傳統的做法。
幕墻連接件要通過預埋件與主體結構連接。預埋件按其在主體結構上的位置劃可分為上埋式、側埋式、下埋式。由于連接方式各異,各種荷載(作用)對各種埋設位置的預埋件效應是不同的。
(1)上埋式(即埋于樓層面)。水平作用對它產生剪力V,且其力作用線與預埋件面有偏心距e1,豎向作用對它產生壓力N壓,而其作用線與預埋件中心線的偏心距為e2,這樣
M=Ve0+N壓e2
這種預埋件系剪力、法向壓力和彎矩共同作用的預埋件,應按(玻璃幕墻工程技術規范)JGJl02式(5.7.10-3)或(5.7.10-4)計算,并取其中較大值。
AS≥V-0.3N/αrαvfy+M-0.4NZ/1.3αrαvfyZ
AS≥M-0.4NZ/0.4αrαvfyZ
當M<0.4NZ時,取M-0.4NZ=0
式中:αv =(4.0-0.08d)(fc/fy)1/2
αb=0.6+0.25(t/d)
αr――鋼筋層數影響系數,當等距配置時,二層取1.0,三層取0.9;
fy――當為I級鋼筋時取210N/mm2,當為Ⅱ級鋼筋時取310N/mm2;
fc――當為C25級時取12.5N/mm2,C30級時取15N/mm2。
(2)側埋式,即埋于梁側。水平作用對它產生拉力N拉,一般采用力的作用線與預埋件中心線相重,此時偏心距為零。豎向作用對它產生剪力V,它的作用線與預埋件面有一偏心距e0,一般在60~100mm。
M=Ve0
它屬于剪力、法向拉力和彎矩共同作用的預埋件,應按JGJ 102式(5.7.10-1)、式5.7,10-2)計算,并取其中較大值。
AS≥V/αrαvfy+N/0.8αbfy+M/1. 3αrαbfyZ
AS≥N/0.8αbfy+M/0.4αrαbfyZ
(3)下埋式(即埋于梁底)。水平作用對它產生剪力V,其作用線與預埋件面有一偏心距e1;豎向作用對它產生拉力N拉,其作用線與預埋件中心線有一偏心距e2。
M=Ve1+N拉e2