建筑幕墻采用槽式埋件設(shè)計(jì)中T型螺栓的設(shè)置

【摘要】：幕墻每個(gè)連接部位的受力螺栓不應(yīng)少于2個(gè)，但由于理解上的差異，部份設(shè)計(jì)師在C型槽式埋件與幕墻構(gòu)架連接的設(shè)計(jì)中，兩個(gè)角鋼轉(zhuǎn)接件分別只設(shè)置1個(gè)T型螺栓連接。本文通過(guò)實(shí)例計(jì)算，證明這種連接方式是不符合要求的。

【關(guān)鍵詞】偶然因素 結(jié)構(gòu)隱患

建筑幕墻是指由支承結(jié)構(gòu)體系與面板組成的、可相對(duì)主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)或裝飾性結(jié)構(gòu)。

建筑幕墻構(gòu)件與建筑主體混凝土結(jié)構(gòu)的連接，多數(shù)情況是通過(guò)在建筑主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)進(jìn)行預(yù)埋錨固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。預(yù)埋件通常分為平板預(yù)埋件和C型槽式埋件（哈芬槽）兩種。C型槽式埋件相對(duì)于平板預(yù)埋件具有加工效率高、價(jià)格便宜、施工方便、安裝的轉(zhuǎn)接件可以靈活移動(dòng)等特點(diǎn)。另外，由于C型槽式埋件體積小，當(dāng)主體結(jié)構(gòu)為一較薄的板式結(jié)構(gòu)時(shí)，只能采用C型槽式埋件而不能采用平板預(yù)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(shè)計(jì)中，建筑幕墻構(gòu)架一般通過(guò)左右2個(gè)角鋼轉(zhuǎn)接件分別用T型螺栓與C型槽式埋件連接。有設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)只計(jì)算T型螺栓的受力狀況而忽略偶然因素影響對(duì)螺栓數(shù)量的選擇，采用的節(jié)點(diǎn)方式為每個(gè)角鋼轉(zhuǎn)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(diǎn)設(shè)計(jì)方式存在一定的結(jié)構(gòu)隱患，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致幕墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

現(xiàn)行中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ102-2003）中第5.5.2條規(guī)定：玻璃幕墻構(gòu)架連接處的連接件、焊縫、螺栓、鉚釘設(shè)計(jì)，應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017和《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99的有關(guān)規(guī)定。連接處的受力螺栓、鉚釘不應(yīng)少于2個(gè)。相應(yīng)的條文說(shuō)明中解釋如下：為防止偶然因素的影響而使連接破壞，每個(gè)連接部位的受力螺栓、鉚釘?shù)龋辽傩枰贾?個(gè)。在《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ133-2001）第5.8.1條中亦做出了相類(lèi)似規(guī)定。

所以，如果設(shè)計(jì)時(shí)采用的節(jié)點(diǎn)方式為每個(gè)角鋼轉(zhuǎn)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(gè)節(jié)點(diǎn)看是總共是2個(gè)T型螺栓在承受幕墻荷載，可一旦其中1個(gè)T型螺栓因偶然因素失效，則角鋼轉(zhuǎn)接件受力狀態(tài)從兩邊受力變成單邊受力，幕墻結(jié)構(gòu)體系可能就遭到破壞。下面舉例說(shuō)明：

某玻璃幕墻工程采用C型槽式埋件，節(jié)點(diǎn)方式如圖1所示，轉(zhuǎn)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值fs=215 MPa。

一、正常狀態(tài)下：

角鋼轉(zhuǎn)接件截面受到的剪力 Fa=RA/2=7.33 KN

角鋼轉(zhuǎn)接件所受偏心彎矩 Ma= Fa×ea=0.29 KN·m

角鋼轉(zhuǎn)接件所受正應(yīng)力驗(yàn)算（如圖2）

取最不利截面A-A截面驗(yàn)算：

Wa=L×t2/6=130×82/6=1386.67mm3

σa= Ma/1.05/Wa=196.42MPa

角鋼轉(zhuǎn)接件受力滿足要求。

二、其中1個(gè)T型螺栓失效時(shí)：

角鋼轉(zhuǎn)接件截面受到的剪力 Fa=RA=14.67 KN

角鋼轉(zhuǎn)接件所受偏心彎矩 Ma= Fa×ea=0.57 KN·m

角鋼轉(zhuǎn)接件所受正應(yīng)力驗(yàn)算 σa= Ma/1.05/Wa=392.94MPa>fs=215 MPa

角鋼轉(zhuǎn)接件受力不滿足要求！

從上述例子可以得出結(jié)論，一旦其中1個(gè)T型螺栓因偶然因素失效，而角鋼轉(zhuǎn)接件的選用又偏小時(shí)，幕墻結(jié)構(gòu)體系可能就遭到破壞。所以，當(dāng)建筑幕墻設(shè)計(jì)預(yù)埋錨固件采用C型槽式埋件時(shí)，應(yīng)該遵循以下原則：

1、嚴(yán)格按照《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ102-2003）、《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ133-2001）、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2012）的要求，建筑幕墻選用C型槽式埋件設(shè)計(jì)時(shí)，幕墻構(gòu)架連接處的T型螺栓不應(yīng)少于2個(gè)；

2、如在局部位置只能設(shè)置每邊只有1個(gè)T型螺栓，應(yīng)保證當(dāng)其中1個(gè)T型螺栓因偶然因素失效時(shí)轉(zhuǎn)接件的承載力能滿足單邊受力的要求。

【結(jié)束語(yǔ)】在幕墻構(gòu)架連接設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮螺栓由于材料、施工等偶然因素而可能導(dǎo)致失效。因此，應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，連接處的受力螺栓不應(yīng)少于2個(gè)，并應(yīng)復(fù)核連接點(diǎn)在其中1個(gè)螺栓失效后結(jié)構(gòu)是否仍處于安全狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ102-2003）

[ 2 ] 《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ133-2001）

[ 3 ] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2012）

[ 4 ] 葉磊、黃斌，幕墻槽式埋件的設(shè)計(jì)探討，福建建筑，2012年第05期