幕墻點(diǎn)式支承玻璃建筑中金屬連接件的簡化設(shè)計(jì)方法（下）
來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理 作者:石永久 日期:2009-1-21 頁面功能 【字體：大 中 小】【打印】【投稿】【評論】| 摘 要:點(diǎn)式支承玻璃建筑近年來得到了廣泛應(yīng)用,但對其中的金屬連接件還未給出承載力的設(shè)計(jì)公式,對連接件的試驗(yàn)研究和有限元分析也表明,連接件相對于玻璃板有很大的強(qiáng)度儲備,還可以進(jìn)一步優(yōu)化其外形。基于理論、試驗(yàn)和有限元計(jì)算分析,給出了連接件在主要受力狀態(tài)下的承載力簡化設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞:點(diǎn)式支承玻璃建筑 金屬連接件 緊固件 支承件 簡化設(shè)計(jì)方法 本文鏈接： 幕墻點(diǎn)式支承玻璃建筑中金屬連接件的簡化設(shè)計(jì)方法（上） |
2·2 緊固件的簡化設(shè)計(jì)方法
根據(jù)式(1)和式(2)可以算出緊固件在受拉和受壓情況下屈服時(shí)的拉力和壓力(表4)。點(diǎn)式支承玻璃結(jié)構(gòu)中玻璃板的承載性能試驗(yàn)[4]表明,四邊形雙層玻璃板的破壞荷載約為11·7~17·3kN,平均分布到四個(gè)角點(diǎn)約為2·9~4·3kN,四邊形單層玻璃板的破壞荷載約為13·0~20·0kN,平均分布到四個(gè)角點(diǎn)約為3·3~5·0kN。因此,緊固件相對于玻璃板的強(qiáng)度儲備是很大的(表4)。
1)等比例縮小
對于相同形狀的緊固件,受拉和受壓時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)是相同的,因此屈服時(shí)拉力和壓力的大小只與緊固件的尺寸有關(guān)。形狀相同、尺寸不同的緊固件屈服時(shí)的拉力和壓力的關(guān)系式如下:
T1/T2=Ae1/Ae2=η(3
N1/N2=Ae1/Ae2=η2(4
式中,η為緊固件間的尺寸比例。從上兩式可見,當(dāng)緊固件的所有尺寸等比例縮小時(shí),其屈服時(shí)的拉力和壓力是按比例的平方縮小的。由于緊固件相對于玻璃板有很大的強(qiáng)度儲備,因此可適當(dāng)減小緊固件的屈服拉力和壓力,使其相對于玻璃板的強(qiáng)度儲備為1。根據(jù)以上分析,在滿足建筑造型基礎(chǔ)上通過等比例縮小緊固件來減少材料用量的方法是可行的。采用各種緊固件較小的強(qiáng)度儲備值計(jì)算得到的縮小比例見表5。但在實(shí)際工程中,緊固件的縮小還要考慮玻璃孔的直徑及建筑美學(xué)上的要求。
2)采用鋁合金材料
常用鋁合金材料LD30(CS)的抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值均為191·1MPa,重度為27kN/m3。如果緊固件采用這種鋁合金材料,根據(jù)式(1)和式(2)可以得到其屈服時(shí)的拉力和壓力及相對于玻璃的強(qiáng)度儲備(表6)。表6表明,采用鋁合金材料時(shí),緊固件的承載力有一定程度的減小,但與玻璃板的強(qiáng)度儲備值仍然大于1,并且其重量僅為相同形狀和尺寸的合金鋼緊固件的34%。見采用鋁合金做緊固件材料是可行的,而且可根據(jù)強(qiáng)度儲備進(jìn)一步減小尺寸。
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