單元式幕墻的組框連接淺析

張默然，白啟安

（浙江大學建筑設計研究院有限公司，浙江 杭州 310012）

0 引言

單元式幕墻橫梁與立柱組框連接中，螺釘的連接計算尤為重要，對于攻釘位置對應型材截面承載能力如何判定及螺釘攻入型材的深度是多少較為合適值得思考[1]。上海規范有規定螺釘與型材的連接長度不宜小于40mm，但未有明確的解釋，也顯少有驗算計算分析，因此在此基礎上做一些理論計算分析[2]。

1 分析概況

單元式幕墻的組框連接做法如圖1所示，組框連接螺釘采用M6（A2-70）,分析鋁合金型材牌號為6063-T5、6063-T6時攻釘長度，基本數據詳表1。螺釘受剪、受拉承載力設計值分別按式下式計算[3]。

圖1 常見做法

表1 螺釘與鋁合金參數表

2 攻釘長度計算

在螺釘攻釘長度范圍內，分別根據型材截面的抗剪承載力、抗彎承載力以及螺釘螺紋牙受剪承載力三方面進行驗算。

2.1 攻釘位置型材截面抗剪承載力分析

型材在螺釘長度范圍內的剪應力為線性的，如圖2-(a)所示。將剪應力進行積分計算得到螺釘的承載力設計值V。

圖2 型材截面應力圖

2.2 攻釘位置型材截面抗彎承載力分析

型材在螺釘長度范圍內的彎曲應力為線性的，如圖2-(b)所示。將彎曲應力進行積分計算，并等于螺釘承載力設計值V對型材根部截面偏心產生的彎矩[4]。

2.3 攻釘位置螺紋牙受剪承載力分析

螺紋牙（圖3）受剪破壞時認為一個螺距P內螺釘螺紋牙和型材螺紋牙抗力相等，因此有，式中為螺釘與型材等效受剪承載力處螺釘螺紋牙受剪寬度[5]。

圖3 普通螺紋牙

令螺紋牙受剪受剪承載力等于螺釘的抗拉承載力設計值5628N，當鋁型材采用6063-T5時，螺釘最小連接長度，當鋁型材采用6063-T6時，螺釘最小連接長度

由上述計算可知攻釘長度與螺釘的直徑、型材壁厚及型材牌號均有關。在螺釘直徑、型材壁厚、牌號一定的前提下進行理論分析，根據型材截面抗彎承載力分析得到的結果最不利，即需要的連接長度最大達到532.68mm，而根據型材抗剪截面承載力計算的螺釘長度最大為48.4mm，螺紋牙抗剪承載力得到的螺釘長度最大為7.65mm。因此，抗彎承載力是主要考慮的因素。

3 結論

本文給出的計算出于已有知識的理論分析，而在實際工程中此種連接方式較為常見，攻釘長度基本在40mm左右也未見有破壞。因此文中的計算可能存在一些局限性，需要相關試驗的驗證和支撐。通過本文也希望有更多這方面的研究。