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背槽式瓷板幕墙瓷板计算探讨

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摘要:本文针对北京某大厦干挂陶瓷板幕墙中背槽式瓷板进行相关计算,供幕墙设计人员参考

关键词:计算内容;某公司提供的瓷板;尺寸为1200*600*13mm、60mm长背槽式锚固件

Abstract: This paper CLADDING ceramic curtain wall of a building in Beijing in the back of slot porcelain relevant calculation for curtain wall design reference

Key words: computational content; a company to provide the porcelain; size is 1200 * 600 * 13mm, 60mm long back trough anchoring

中图分类号: TU5 文献标识码:A文章编号:

设计计算依据:

1.设计依据:

背槽式锚固件的典型布点型式图;

瓷板的最大规格为1200x600x13mm;

某公司提供的瓷板相关试验报告;

根据规范要求现场抽样送检的背槽式锚固件相关试验报告;

北京清石创新幕墙技术有限公司提供的相关资料;清华大学建筑设计研究院提供的相关资料。

实际材料强度等数据;

设计单位提供的立面排版图;

该工程中瓷板幕墙板的最大使用高度为64.63米;

2.工程基本条件:

(1)地区类别:北京地区B类

(2)风力取值按50年一遇考虑,基本风压:W。=0.45(KN/m2)

(3)地震烈度:8度

(4)年最大温差:按80°C考虑

3.主要材料

(1)瓷板

本工程瓷板:某公司提供的瓷板,厚度:13mm;干烤弯曲强度试验平均值:47.9(MPa)考虑;详见附件,但计算按27(MPa)考虑;容重:28(KN/m2)。

(2)背槽式锚固件:

专业锚固件使用60633T5铝合金,氧化膜保护处理,氧化保护膜15um;铝合金材料抗拉强度85.5Mpa,抗剪强度49.6 MPa。

该工程所用60mm长背槽式锚固件的抗拔强度的最小平均值6.93(kN),抗剪强度的最小平均值为7.75(kN),数据由北京清石创新幕墙技术有限公司提供。

二、64.63米处荷载计算(最大规格1200x600x13):

1.风荷载

(1)根据规范,垂直于幕墙表面上的风荷载标准值,按下列公式计算:

WK=βgz·μS·μz·W0……………..(1)

式中:WK——风荷载标准值(KN/m2)

βgz ——瞬时风压的阵风系数,取1.550

μS——风荷载体型系数,参照GB50009-2001,取2.0;

μz——风荷载高度变化系数,并与建筑的地区类别有关,按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001取值,64.63米处风压高度变化系数为1.81;

W。——基本风压,取0.45 KN/m2

所以,风荷载标准设计值为:

WK=βgz·μS·μz·W0 =1.55x2.0x1.81x0.45=2.52(KN/m2)

(2)风荷载设计值为:

W =γw×Wk =1.4x2.52=3.53 KN/m2

2.地震

(1)垂直幕墙平面的分布水平地震作用标准值按式(2)计算:qEk=αmax·βE·………………(2)

式中:qEk——垂直幕墙平面的分布水平地震作用(KN/m2)

βE——地震动力放大系数,取5.0

αmax——8度水平地震影响系数最大值,取0.16

GK=28*A*t=28*1.2*0.6*0.013=0.262(KN)

——单位面积的幕墙结构自重=28*0.013=0.364(KN/m2)

所以,垂直于幕墙平面分布水平的地震作用标准值为:

qEk=αmax·βE·c5.0x0.16x=0.219(KN/m2)

垂直于幕墙平面分布水平地震作用设计值为:

qEk=1.4αmax·βE·=1.4x5.0x0.16x0.291=0.33(KN/m2)

(2)平行于幕墙平面的集中水平地震作用标准值按式(3)计算:pEk=αmax·βE G…………(3)

式中:pEk——平行于幕墙平面的集中地震作用(KN)

βE——地震动力放大系数,取5.0

αmax——水平地震影响是、系数最大值,取6.0

G——幕墙构件的重量=28*1.2*0.6*0.013=0.262(KN)

所以,平行于幕墙平面集中水平地震作用标准值为:

平行于幕墙平面的集中水平地震作用设计值为:

pEk=αmax·βE G=5.0x0.16xG=0.8G=0.8x0.262=0.21(KN)

平行于幕墙的集中水平地震设计值为:

pE=1.2αmax·βE G=0.25(KN)

3.荷载组合

按规范要求,对作用于幕墙同一方向上的各种荷载应作最不利组合

水平荷载和作用效应组合:(设计值最不利组合)

S1 =ψW·rW·SW +ψE·rE·SE(4)

式中:①荷载和作用效应的分项系数:

rW——风荷载分项系数,rW =1.4

rE——地震作用分项系数,rE =1.3

②荷载和作用效应的组合系数:

ψW ——风荷载组合系数,ψW =1.0

ψE——风荷载组合系数,ψE =0.6

所以,S1=1.4x2.52+1.3x0.6x0.291=3.53+0.23=3.76(KN/m2)

轴向荷载和作用效应组合(最不利组合)

S1 =ψG·rG·SG +ψT·rT·ST…………………….(5)

式中:①荷载和效应组合的风项系数

rG ——重力作用分项系数,rG =1.2

rT——温度作用分项系数,rT =1.0

②轴向荷载和作用效应组合系数

ψG——重力荷载组合系数ψG =1.0

ψT——温度荷载组合系数,ψT =0.6

所以,S2=1.2x1.0x0.262+1.0x0.6x0=0.314(kN)

三、瓷板幕墙板抗弯强度校核:

1. 64.63米处墙面瓷砖幕墙板强度校核:

采用四点固定瓷板幕墙板,其强度校核如下:

σwk=

式中:σwk——为风荷载作用产生的板中最大弯曲应力标准值(Mpa)

S1——水平荷载组合设计值(Mpa),3.76x10-3 N/mm2

aO/bO=400/1020=0.39

m=0.125

t——板的厚度(mm),取13mm

b.——板的计算跨度(mm),取1020mm

所以,σwk =6x0.125x3.76x10-3x10202/132=6*489/(13*13)

=17.4(N/mm2)

经验算,13mm厚幕墙瓷板按计算方式布点能满足瓷板抗弯受力要求

四、幕墙瓷板的抗剪强度校核

瓷板抗剪强度安全系数K2=4.30

瓷板抗剪强度设计值fg=fgm/K2=27/4.3=6.3(Mpa)

校核依据:

在瓷板中产生的剪应力设计值τ≤fg2

瓷板最大剪应力计算公式

τ=[q * a *b/(n*h*s)]* β≤fg2

q:作用于瓷板表面的均布荷载设计值,64.63米处q=3.76(kN/m)

瓷板边长a=600(mm),b=1200(mm)

单边背槽式锚固件数n=2

瓷板厚t=13(mm)

槽深c=7(mm)

计算剪切面高取h=6(mm)

每一预埋件处的剪切面总长,s=2 x L=2x60=120(mm)

单边背槽式锚固件数n=2

瓷板厚t=13mm

槽深c=7mm

计算剪切面高取h=6mm

每一预埋件处的瓷板的剪切面总长,s=2x L=2x60=120(mm)

应力调整系数:β1.25,(JGJ133-2001-表5-5-5)

瓷板最大剪应力

τ=[q * a *b/(n*h*s)]*β

=1.25x3.76x10-3x1200x600/(2x6x120)

=2.35(Mpa)

经验算,背槽式瓷板剪应力满足要求。

五、背槽式锚固件的强度校核

1.背槽式锚固件抗拔、抗剪强度试验值:

(1)该工程所用60mm长背槽式锚固件的抗拔强度最小平均值为6.93(KN);

(2)该工程所用60mm长背槽式锚固件的抗剪强度最小平均值为7.75(KN)(以上数据北京清石创新幕墙技术有限公司提供);

2.背槽式锚固件抗拔、抗剪强度设计值:

(1)背槽式锚固件的抗拔强度设计值为:Ng1=6.93/2.15=3.22(KN)

(2) 背槽式锚固件的抗剪强度设计值为:Vg1=7.75/2.15=3.6(KN)

3.背槽式锚固点的抗拔、抗剪强度校核:

不均匀系数k=1.25

(1)63.6米处背槽式锚固件的抗拔力计算值为 :

N==

N * K=0.68 x1.25=0.84

所以,63.6米背槽式锚固件的抗拔强度能满足该工程瓷板幕墙的受力要求。

(2)背槽式锚固件的抗剪强度计算值为:

N1=2

V= S1/ n1=0.314/2=0.157(KN)

V*β=0.157*1.25=0.197< Vgt=3.6(KN)

所以,背槽式锚固件的抗剪强度能满足该工程瓷板幕墙的受力要求。

参考文献

(1)《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133

(2)《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006版)

(3)北京清石创新幕墙技术有限公司提供的相关资料

(4)清华大学建筑设计研究院提供的相关资料