幕墙膨胀螺栓抗拔力

1、幕墙膨胀螺栓抗拔力计算000011 根本参数000011.1 幕墙所在地区地区；000011.2 地面粗糙度分类等级幕墙属于外围护构件，按?建筑结构荷载规? ( GB50009-2001) ，本工程按 B 类 地形考虑。000011.3 抗震设防按?建筑工程抗震设防分类标准? ，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别： 根 据国家规?建筑抗震设计规? (GB50011-2001 2021 版)，地区地震根本烈 度为：7 度， 地震动峰值加速度为 0.1g ，由于本工程是标准设防类，因此实际抗 震计算中的水平地 震影响系数最大值应按本地区抗震设防烈度选取，也就是取： a ma=0.08 ；00001

2、2 幕墙承受荷载计算000012.1 风荷载标准值的计算方法 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规 (GB50009-2001 2006 年版)计算：w k=B gzy zy siWb7.1.1-2GB50009-2001 2006 年版上式中：w k :作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa);Z ：计算点标高：17.8m；B gz :瞬时风压的阵风系数；根据不同场地类型 ，按以下公式计算 ( 高度缺乏 5m 按 5m 计算):B gz=K(1+2y f)其中 K 为地面粗糙度调整系数，卩 f 为脉动系数B 类场地:B gz=0.89 X (1+2 卩 f) 其中:卩 f=0.5(Z/10)对于

3、 B 类地形， 1 7.8m 高度处瞬时风压的阵风系数:B gz=0.89X (1+2X(0.5(Z/10)-0.16 ) )= 1 . 70 1 6卩 z: 风压高度变化系数；根据不同场地类型 , 按以下公式计算:B 类场地:y z=(Z/10) 0.32当 Z>350m 时，取 Z=350m 当 Z<10ni 时，取 Z=10m对于 B 类地形， 17.8m 高度处风压高度变化系数:y z=1.000X (Z/10) 0.32 = 1 .2026卩/ 局部风压体型系数； 按?建筑结构荷载规? GB50009-2001(2006 年版)第 7.3.3 条:验算围护构 件及 其连接

4、的强度时，可按以下规定采用局部风压体型系数卩S1:一、外外表按表 7.3.1 采用；1. 正压区2. 负压区对墙面，取-1.0 对墙角边， 取-1.8 二、外表对封闭式建筑物，按外表风压的正负情况取 -0.2 或 0.2 。本计算点为大面位置。 按 JGJ102-2003 第 532 条文说明：风荷载在建筑物外表分布是不均匀的， 在檐 口附近、边角部位较大。根据风洞试验结果和国外的有关资料， 在上述区域风吸力 系数可取 -1.8 ，其余墙面可考虑 -1.0 ，由于维护结构有开启的可能， 所以还应考虑 室压 -0.2 。对无开启的结构，?建筑结构荷载规?条文说明第 7.3.3 条指出“对封闭 建

5、筑物，考虑到建筑物实际存在的个别洞口和缝隙， 以及机械通风等因素，室可能 存在正负不同的气压，参照国外规，大多取± (0.2-0.25 )的压力系数，现取± 0.2。 即不管有无开启扇，均要考虑外表的局部体型系数。另注：上述的局部体型系数卩si (1 )是适用于围护构件的附属面积 A小于或等 于 im的情况，当围护构件的附属面积a大于或等于iom时，局部风压体型系数 卩s (io) 可乘以折减系数 0.8,当构件的附属面积小于 iom 而大于 im 时，局部风压体型系数卩 si(A)可按面积的对数线性插值，即：卩 si( A)=卩 si( 1)+ 卩 si (10)-卩 s

6、i (1) : logA在上式中：当 A> 10m时取A=10m ;当AW im时取A=1Aw o：根本风压值(MPa),根据现行 << 建筑结构荷载规>>GB50009-2001附表D.4 (全国根本风压分布图)中数值采用，但不小于 0.3KN/H 2,按重现期 50 年，地区取 0.00055MPa ；0000i2.2 计算支撑结构时的风荷载标准值计算支撑结构时的构件附属面积：2A=0.95 X 5=4.75n?LogA=0.677卩 s1 (A)=卩 s1 (1) + 卩 s1 (10)-卩 s1 (1) : logA=0.865卩 s1=0.865+0.2

7、=i.065W k= B gz 卩 z 卩 s1W=i.70i6 X i.2026X i.065 X 0.00055=0.00ii99MPa0000i2.3 计算面板材料时的风荷载标准值 计算面板材料时的构件附属面积：2A=0.95 X 2.i=i.995m 2LogA=0.3卩 s1(A =卩 s1(1+卩 s1(10-卩 s1(1logA=0.94卩 s1=0.94+0.2=i.i4W k= B gz 卩 z 卩 s1W=i.70i6 X i.2026X i.i4 X 0.00055=0.00i283MPa0000i2.4 垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值q EAI= B E a m

8、aX3； /A5.3.4 JGJ102-2003 q EAk :垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa);B E ：动力放大系数 , 取 5.0 ;a max ：水平地震影响系数最大值，取 0.08 ；G k:幕墙构件的重力荷载标准值N;A ：幕墙构件的面积 mm2 ；000012.5 作用效应组合 荷载和作用效应按下式进行组合:S= 丫 gSg+书 w YwSw汁书 eY ESEk 541JGJ102-2003上式中:S :作用效应组合的设计值;S Gk :重力荷载作为永久荷载产生的效应标准值；S wk、SEk :分别为风荷载，地震作用作为可变荷载产生的效应标准值；Y G、Y w、Y

9、 E :各效应的分项系数；书w、书E：分别为风荷载，地震作用效应的组合系数。上面的丫 GY w、 Y E 为分项系数，按 、 、 5.4.4JGJ102-2003 规定 如下: 进行幕墙构件强度、连接件和预埋件承载力计算时:重力荷载:丫 G:1.2 ； 风荷载:丫 w:1.4 ；地震作用:丫 E:1.3 ；进行挠度计算时；重力荷载:丫 G:1.0 ； 风荷载:丫 w:1.0 ；地震作用:可不做组合考虑； 上式中，风荷载的组合系数书w为1.0 ；地震作用的组合系数书E为0.5 ；000013 幕墙埋件计算 后锚固结构 根本参数:1 :计算点标高: 17.8m ；3 : 幕墙立柱跨度: L=500

10、0mm 短跨 L1=700mm 长跨 L2=4300mm3 :立柱计算间距: B=950mm ；4 :立柱力学模型:双跨梁，侧埋；5 :板块配置:中空玻璃；6 :选用锚栓:膨胀套管锚栓 M12X110；000013.1 荷载标准值计算1垂直于幕墙平面的分布水平地震作用:q Ek=B Ea max Gk/A=5.0 X 0.08 X 0.0005 =0.0002MPa2连接处水平总力计算:对双跨梁，中支座反力R，即为立柱连接处最大水平总力。q w:风荷载线荷载设计值 N/mm;q w=1.4w kB=1.4 X 0.001199 X 950 =1.595N/mmq e：地震作用线荷载设计值(N/

11、mm);q E=1.3q EkB =1.3 X 0.0002 X 950 =0.247N/mm采用 S+0.5S e组合：5.4.1JGJ133-2001q=q w+0.5q E=1.595+0.5 X 0.247=1.718N/mmN ：连接处水平总力 (N);R 仁中支座反力 (N);N=R 1=qL(L 12+3L1L2+L22)/8L 1L2=1.718 X5000X (7002+3X700X 4300+4300 2)/8/700/4300=9991.939N(3) 立柱单元自重荷载标准值：G k=0.0005 XBL=0.0005 X 950X 5000=2375N(4) 校核处埋件

12、受力分析：V :剪力(N);(以下图所示)，5N : 轴向拉力 (N ) ，等于中支座反力 Ri；e 0：剪力作用点到埋件距离，即立柱螺栓连接处到埋件面距离V=1.2G k=1.2 X 2375=2850NN=R 1=9991.939NM=e 0X V=70 X 2850=199500N? mm000013.2 锚栓群中承受拉力最大锚栓的拉力计算按 5.2.2JGJ145-2004 规定，在轴心拉力和弯矩共同作用下 进行弹 性分析时，受力最大锚栓的拉力设计值应按以下规定计算：1 : 当 N/n-MyJ 艺 y, > 0 时：N sdh=N/n+My/ 艺 y "2 : 当 N/

13、n-My 艺 yi2<0 时：N sdh=(NL+M)y7 艺 yi/2 在上面公式中：M : 弯矩设计值；Nsdh :群锚中受拉力最大锚栓的拉力设计值；y 1, yi：锚栓1及i至群锚形心轴的垂直距离；y 1/, yi/ : 锚栓 1 及 i 至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；L ：轴力 N 作用点至受压一侧最外排锚栓的垂直距离；在本例中：N/n-My 1 艺 y=9991.939/4-199500 X 50/10000=1500.485因为：1500.485 > 0所以：N sdh=N/n+My/ 艺 yj=3495.485N按 JGJ102-2003 的 5.5.7 中第七条规

14、定，这里的 N? 再乘以 2 就是现场实际拉拔 应该 到达的值。000013.3 群锚受剪力计算按 5.3.1JGJ145-2004 规定，当边距 c> 10hef 时，所有锚栓均匀分摊剪切 荷载；当边距C<10hef时，局部锚栓分摊剪切荷载；其中：h el 锚栓的有效锚固深度；C ：锚栓与混凝土基材之间的距离；本例中：C=100mm<10h ef=750mm 所以局部螺栓受剪，承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为：Vsdh=V/m= 1 425N000013.4 锚栓钢材破坏时的受拉承载力计算N Rd,s=kNRk,s/ Y RS,N6.1.2-1JGJ145-2004N Rk

15、,s=Asf stk6.1.2-2JGJ145-2004上面公式中：NRd,s : 锚栓钢材破坏时的受拉承载力设计值；N Rk,s : 锚栓钢材破坏时的受拉承载力标准值；k : 地震作用下锚固承载力降低系数，按表7.0.5JGJ145-2004 选取；A s：锚栓应力截面面积；f stk : 锚栓极限抗拉强度标准值；丫 RS,N ：锚栓钢材受拉破坏承载力分项系数；N Rk,s =Af stk=84.3 X 400=33720N丫 Rs,N=1.2f stk/f yk> 1.4 表 4.2.6JGJ145-2004f yk : 锚栓屈服强度标准值；丫 RS,N =1.2f stk/f yk

16、=1.2 X 400 /240=2取：丫 RS,N=2N Rd,s = kN Rk,s/ 丫 RS,N=1 X 33720/2=16860N > 2dh=3495.485N锚栓钢材受拉破坏承载力满足设计要求！ 000013.5 混凝土锥体受拉破坏承载力计算 因锚固点位于结构受拉面， 而该结构为普通混凝土结构， 故锚固区基材应判 定 为开裂混凝土。混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值 Md,c 应按以下公式 计算：N Rd,c =kN Rk,c / 丫 Rc,NN Rk,c =N Rk,c X A,N/AC,N X? s,N ? re,N ? ec,N ? ucr,N 在上面公式中：NR

17、d,c : 混凝土锥体破坏时的受拉承载力设计值；N Rk,c : 混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；k ：地震作用下锚固承载力降低系数，按表 7.0.5JGJ145-2004 选取；丫 rc，n :混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数，按表426JGJ145-2004采用，取 2.15；N Rk,c0 :开裂混凝土单锚栓受拉，理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；N Rk,c°=7.0 X fcu,k0.5X hef1-5 膨胀及扩孔型锚栓6.1.4JGJ145-2004N Rk,c0=3.0 X fcu,k0.5 X hef-30 1.5化 学锚栓 6.1.4 条文说明JGJ1

18、45-2004 其中:f cu,k : 混凝土立方体抗压强度标准值， 当其在 45-60MPa 间时，应乘以降低系 数 0.95； h ef: 锚栓有效锚固深度；N Rk,c0=7.0Xfcu,k0.5Xhef1.5=22733.167NA C,N0 : 混凝土破坏锥体投影面面积，按 6.1.5JGJ145-2004 取；s cr,N : 混凝土锥体破坏情况下，无间距效应和边缘效应，确保每根锚栓受拉 承载力 标准值的临界间矩。s cr,N=3hef=3 X 75=225mm02 c,N =scr,N=50625mmA c,N ：混凝土实有破坏锥体投影面积，按 6.1.6JGJ145-2004

19、取：A c,N =(c 计 Sl+0.5 x Scr,N) X( C2+S2+O.5 x Scr,N ) 其中：c 1、C2：方向1及2的边矩；s 1、 S2: 方向 1及 2的间距；c cr,N : 混凝土锥体破坏时的临界边矩，取C cr,N=1 .5h ef = 1.5 X 75=112.5 口卬c 1W Ccr,Nc 2W Ccr,NS 1W Scr,NS 2W Scr,N Ac,N=(c1+S1+0.5XScr,N)X(c2+S2+0.5XScr,N) =(112.5+90+0.5 X 225)X (100+75+0.5 X225)2=90562.5mm 2书s,n :边矩c对受拉承载

20、力的降低影响系数，按6.1.7JGJ145-2004采用：书 S,N=0.7+0.3 X c/c cr,N < 1 (膨胀及扩孔型锚栓 )6.1.7JGJ145-2004书 S,N=1 (化学锚栓)6.1.7条文说明 JGJ145-2004其中C为边矩，当为多个边矩时，取最小值，且需满足CminV C < Ccr,N，按6.1.11JGJ145-2004 :对于膨胀型锚栓 ( 双锥体 ) c min=3h ef对于膨胀型锚栓cmin=2h ef对于扩孔型锚栓cmin=hef书 S,N =0.7 + 0.3 X C/C cr,N < 1=0.7+0.3 X112.5/112.5

21、=1所以，书 s,N 取 1 。书 re,N : 表层混凝土因为密集配筋的玻璃作用对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.8JGJ145-2004 采用，当锚固区钢筋间距 s> 150mm 或钢筋直径 d< 10mn 且 s > 100mm 寸，取 1.0 ；书 re,N =0.5 + h ef/200 W 1=0.5+75/200=0.875所以，书 re,N 取 0.875 。书ec,N :荷载偏心eN对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.9JGJ145-2004采用；0 ec,N = 1/(1+2e Ns cr,N )=10 ucr,N :未裂混凝土对受拉承载力的提高系数

22、 , 化 按规对于非化学锚栓取 1.4，对 学锚栓取 2.44；Rk,c = N Rk,c x A, N/A C,N X0 s,N 0 re,N 0 ec,N0 ucr,N 把上面所得到的各项代入，得:=22733.167 x90562.5/50625 x1x0.875x1x1.4=49817.21NN Rd,c=kNRk,c/ Y Rc,N=0.7 x 49817.21/2.15=16219.557N> 2dg=9991.939N所以，群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求！ 000013.6 混凝土劈裂破坏承载力计算N Rd,sp =kN Rk,sp / Y Rsp 6.1. 11

23、-1JGJ145-2004N Rk,sp=0 h,sp NRk,c6.1.11-2JGJ145-20040 h,sp=(h/2h ef)2/3 < 1.5 6.1.11-3JGJ145-2004 上面公式中:N Rd,sp : 混凝土劈裂破坏受拉承载力设计值；N Rk,sp : 混凝土劈裂破坏受拉承载力标准值；k :地震作用下锚固承载力降低系数，按表 7.0.5JGJ145-2004 选取；N Rk,c : 混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值；丫 rsp :混凝土劈裂破坏受拉承载力分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004取2.15 ;0 h,sp :构件厚度 h 对劈裂承载力的影响

24、系数；N Rk,c=NRk,c x Ac,N/Ac,N x0 s,N0 re,N0 ec,N0 ucr,N 其中:N Rk,c0=22733.167 对于扩孔型锚栓 : c cr,sp =2hef=150cr,sp=2c cr,sp =450 对于膨胀型锚栓 :c cr,sp =3h ef=22501WCcr,sp02WCcr,sps1W scr,sps2W scr,spA c,N=(c 1+s1+0.5 x scr,sp ) x (c 2+s2+0.5 x scr,sp )=(150+90+0.522 =186000mm 2A c,N =(s cr,sp )2 =(450)2x 450) x

25、 (100+75+0.5 x 450)=202500mm20 s,n：边矩c对受拉承载力的降低影响系数，按6.1.7JGJ145-2004采用:书汕=0.7+0.3 X c/c “,sp < 1 (膨胀及扩孔型锚栓 )6.1.7JGJ145-2004其中 c 为边矩，当为多个边矩时，取最小值，且需满足cminW c < ccr,sp ，按6.1.11JGJ145-2004 ：对于膨胀型锚栓双锥体c min =3h ef 对于膨胀型锚栓cmin =2h ef对于扩孔型锚栓cmin=hef书 S,N =0.7 + 0.3 X c/c cr,sp w 1 =0.7+0.3 X150/22

26、5 =0.9<1所以，书 S,N 取 0.9 。书 ec,N =1?ucr,N : 未裂混凝土对受拉承载力的提高系数，按规对于非化学锚栓取 1.4 ，对化学锚栓取 2.44 ；把上面所得到的各项代入，得 :N Rk,c = N Rk,c X A,n/Ac,N X八 s,N 书 re,N 书 ec,N 书 ucr,N=22733.167 X 186000/202500 X 0.9 X 0.875 X 1 X 1.42/3=23021.12N 书 h,sp 2/3=(h/2h ef) =(900/2/75)=3.302 > 1.5所以， ? h,sp = 1.5N Rk,sp= ? h

27、,spNRk,c=1.5 X23021.12=34531.68N> 2dg=9991.939NN Rd,sp=kN Rk,sp/ 丫 Rsp=0.7 X 34531.68/2.15 =11242.873N所以，混凝土劈裂破坏承载力满足设计要求！ 000013.7 锚栓钢材受剪破坏承载力计 算V Rd,s=kV?k,s/ Y RS,V6.2.2-1JGJ145-2004其中:V Rd,s : 钢材破坏时的受剪承载力设计值；V Rk,s : 钢材破坏时的受剪承载力标准值；k : 地震作用下锚固承载力降低系数，按表 7.0.5JGJ145-2004 选取；丫 RS,V: 钢材破坏时的受剪承载力

28、分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004 选用:Y Rs,V =1.2f stk/f yk表 4.2.6JGJ145-2004按规，该系数要求不小于 1.25、fstkw800MPa、fyk/f stkw 0.8 ； 对本例，Y Rs,V =1.2f stk/f yk表 4.2.6JGJ145-2004=1.2 X 400/240=2实际选取丫 RS,V =2；V Rk,s=0.5A sfstk6.2.2-2JGJ145-2004=0.5 X 84.3X 400=16860NV Rd,s = kV? k,s/ Y Rs,V=1 X 16860/2 =8430N > VSdh=142

29、5N 所以，锚栓钢材受剪破坏承载力满足设计要求！ 000013.8 混凝土楔形体受剪破坏承载力计算V Rd,c =kV Rk,c/ Y Rc,V6.2.3-1JGJ145-2004V Rk,c=V?k,c X Ac,v /Ac,V XA s,V 书 h,V 书 a,V 书 ec,V ucr,V 6.232JGJ145-2004 在上面公式中:V Rd,c :构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力设计值；V Rk,c :构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力标准值；k :地震作用下锚固承载力降低系数，按表 7.0.5JGJ145-2004 选取；Y Rc,V : 构件边 缘 混凝 土破 坏时的 受 剪承 载

30、 力 分项系数，按表4.2.6JGJ145-2004 采用，取 1.8 ；采用；A c,V0: 单锚受剪，6.2.5JGJ145-2004A c,V: 群锚受剪，6.2.6JGJ145-2004V Rk,c0:混凝土理想楔形体破坏时的受剪承载力标准值，按6.2.4JGJ145-2004混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积， 采用； 混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积， 采用；书 s,V 边距比 02/0 1对受剪承载力的影响系数，按 6.2.7JGJ145-2004 采用； 边厚书 h,V 比 c1/h 对受剪承载力的影响系数，按 6.2.8JGJ145-2004 采用； 剪切角 书 a

31、,V 度对受剪承载力的影响系数，按 6.2.9JGJ145-2004 采用；书 :偏心荷载对群锚受剪承载力的降低影响系数， 按 6.2.10JGJ145-2004ec,V 采用；f ucr,V 未裂混凝土级锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数， 按6.2.11JGJ145-2004 采用； 下面依次对上面提到的各参数计算c 1=112.5mmc 2=100mm书 S,V=0.7+0.3 X C2/1.5C i< 16.2.7JGJ145-2004=0.7+0.3 X100/1.5/112.5=0.878<1书 S,V=0.878VRk,c0=0.45X(dnom)0.5(l f /d

32、 nom) 0.2 (f cu,k)0.5c11.56.2.4JGJ145-2004其中d nom 锚栓外径 (mm) ；l f：剪切荷载下锚栓有效长度，取lf< hef，且If < 8d,本处取75mmV Rk,c0=0.45X (d nom) 0.5(l f/d nom) 0.2 (f cu,k)0.5c11.5=0.45 X(12)0.5(75/12) 0.2(25) 0.5X 1 1 2.5 1.5 =13417.695NA c,V0=4.5c126.2.5JGJ145-20042=4.5 X 112.52=56953.125mmA C,V=(1.5 C 1+S2+C2) X h 6.2.6-3JGJ145-2004=(1.5 X 112.5+75+100) X 900=309375书 h,V=(1.5c 1/h) 1/3 > 1 6.2.8JGJ145-2004=(1.5 X112.5/900) 1/3=0.572<1取：书 h,V=1书 a,V =1.0书 ec,V =1/(1+2e V/3C 1) w 1=1/(1+2 X 0/3