背槽式瓷板幕墻瓷板計算探討

高燕陳小奕

摘要：本文針對北京某大廈干掛陶瓷板幕墻中背槽式瓷板進行相關(guān)計算，供幕墻設(shè)計人員參考

關(guān)鍵詞：計算內(nèi)容；某公司提供的瓷板；尺寸為1200*600*13mm、60mm長背槽式錨固件

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

中圖分類號: TU5 文獻標識碼：A文章編號：

設(shè)計計算依據(jù)：

1.設(shè)計依據(jù)：

背槽式錨固件的典型布點型式圖；

瓷板的最大規(guī)格為1200x600x13mm；

某公司提供的瓷板相關(guān)試驗報告；

根據(jù)規(guī)范要求現(xiàn)場抽樣送檢的背槽式錨固件相關(guān)試驗報告；

北京清石創(chuàng)新幕墻技術(shù)有限公司提供的相關(guān)資料；清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院提供的相關(guān)資料。

實際材料強度等數(shù)據(jù)；

設(shè)計單位提供的立面排版圖；

該工程中瓷板幕墻板的最大使用高度為64.63米；

2．工程基本條件：

（1）地區(qū)類別：北京地區(qū)B類

（2）風力取值按50年一遇考慮，基本風壓：W。=0.45（KN/m2）

（3）地震烈度：8度

（4）年最大溫差：按80°C考慮

3.主要材料

（1）瓷板

本工程瓷板：某公司提供的瓷板，厚度：13mm；干烤彎曲強度試驗平均值：47.9（MPa）考慮；詳見附件，但計算按27（MPa）考慮；容重：28（KN/m2）。

（2）背槽式錨固件：

專業(yè)錨固件使用60633T5鋁合金，氧化膜保護處理，氧化保護膜15um；鋁合金材料抗拉強度85.5Mpa，抗剪強度49.6 MPa。

該工程所用60mm長背槽式錨固件的抗拔強度的最小平均值6.93（kN），抗剪強度的最小平均值為7.75（kN）,數(shù)據(jù)由北京清石創(chuàng)新幕墻技術(shù)有限公司提供。

二、64.63米處荷載計算（最大規(guī)格1200x600x13）：

1.風荷載

（1）根據(jù)規(guī)范，垂直于幕墻表面上的風荷載標準值，按下列公式計算：

WK=βgz·μS·μz·W0……………..（1）

式中：WK——風荷載標準值（KN/m2）

βgz ——瞬時風壓的陣風系數(shù)，取1.550

μS——風荷載體型系數(shù)，參照GB50009-2001，取2.0；

μz——風荷載高度變化系數(shù)，并與建筑的地區(qū)類別有關(guān)，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001取值,64.63米處風壓高度變化系數(shù)為1.81；

W?！撅L壓，取0.45 KN/m2

所以，風荷載標準設(shè)計值為：

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

（2）風荷載設(shè)計值為：

W =γw×Wk =1.4x2.52=3.53 KN/m2

2.地震

（1）垂直幕墻平面的分布水平地震作用標準值按式（2）計算：qEk=αmax·βE·………………（2）

式中：qEk——垂直幕墻平面的分布水平地震作用（KN/m2）

βE——地震動力放大系數(shù)，取5.0

αmax——8度水平地震影響系數(shù)最大值，取0.16

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

——單位面積的幕墻結(jié)構(gòu)自重=28*0.013=0.364（KN/m2）

所以，垂直于幕墻平面分布水平的地震作用標準值為：

qEk=αmax·βE·c5.0x0.16x=0.219(KN/m2)

垂直于幕墻平面分布水平地震作用設(shè)計值為：

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

（2）平行于幕墻平面的集中水平地震作用標準值按式（3）計算：pEk=αmax·βE G…………（3）

式中：pEk——平行于幕墻平面的集中地震作用（KN）

βE——地震動力放大系數(shù)，取5.0

αmax——水平地震影響是、系數(shù)最大值，取6.0

G——幕墻構(gòu)件的重量=28*1.2*0.6*0.013=0.262(KN)

所以，平行于幕墻平面集中水平地震作用標準值為：

平行于幕墻平面的集中水平地震作用設(shè)計值為：

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

平行于幕墻的集中水平地震設(shè)計值為：

pE=1.2αmax·βE G=0.25(KN)

3.荷載組合

按規(guī)范要求，對作用于幕墻同一方向上的各種荷載應(yīng)作最不利組合

水平荷載和作用效應(yīng)組合：（設(shè)計值最不利組合）

S1 =ψW·rW·SW +ψE·rE·SE（4）

式中：①荷載和作用效應(yīng)的分項系數(shù)：

rW——風荷載分項系數(shù)，rW =1.4

rE——地震作用分項系數(shù)，rE =1.3

②荷載和作用效應(yīng)的組合系數(shù)：

ψW ——風荷載組合系數(shù)，ψW =1.0

ψE——風荷載組合系數(shù)，ψE =0.6

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

軸向荷載和作用效應(yīng)組合（最不利組合）

S1 =ψG·rG·SG +ψT·rT·ST…………………….（5）

式中：①荷載和效應(yīng)組合的風項系數(shù)

rG ——重力作用分項系數(shù)，rG =1.2

rT——溫度作用分項系數(shù)，rT =1.0

②軸向荷載和作用效應(yīng)組合系數(shù)

ψG——重力荷載組合系數(shù)ψG =1.0

ψT——溫度荷載組合系數(shù)，ψT =0.6

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

三、瓷板幕墻板抗彎強度校核：

1. 64.63米處墻面瓷磚幕墻板強度校核：

采用四點固定瓷板幕墻板，其強度校核如下:

σwk=

式中：σwk——為風荷載作用產(chǎn)生的板中最大彎曲應(yīng)力標準值（Mpa）

S1——水平荷載組合設(shè)計值（Mpa），3.76x10-3 N/mm2

aO/bO=400/1020=0.39<0.5

m=0.125

t——板的厚度（mm）,取13mm

b．——板的計算跨度（mm），取1020mm

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

=17.4(N/mm2)

經(jīng)驗算，13mm厚幕墻瓷板按計算方式布點能滿足瓷板抗彎受力要求

四、幕墻瓷板的抗剪強度校核

瓷板抗剪強度安全系數(shù)K2=4.30

瓷板抗剪強度設(shè)計值fg=fgm/K2=27/4.3=6.3（Mpa）

校核依據(jù)：

在瓷板中產(chǎn)生的剪應(yīng)力設(shè)計值τ≤fg2

瓷板最大剪應(yīng)力計算公式

τ=[q * a *b/(n*h*s)]* β≤fg2

q：作用于瓷板表面的均布荷載設(shè)計值，64.63米處q=3.76（kN/m）

瓷板邊長a=600（mm），b=1200（mm）

單邊背槽式錨固件數(shù)n=2

瓷板厚t=13(mm)

槽深c=7（mm）

計算剪切面高取h=6（mm）

每一預(yù)埋件處的剪切面總長，s=2 x L=2x60=120（mm）

單邊背槽式錨固件數(shù)n=2

瓷板厚t=13mm

槽深c=7mm

計算剪切面高取h=6mm

每一預(yù)埋件處的瓷板的剪切面總長，s=2x L=2x60=120（mm）

應(yīng)力調(diào)整系數(shù)：β1.25，（JGJ133-2001-表5-5-5）

瓷板最大剪應(yīng)力

τ=[q * a *b/(n*h*s)]*β

=1.25x3.76x10-3x1200x600/（2x6x120）

=2.35（Mpa）

經(jīng)驗算，背槽式瓷板剪應(yīng)力滿足要求。

五、背槽式錨固件的強度校核

1.背槽式錨固件抗拔、抗剪強度試驗值：

（1）該工程所用60mm長背槽式錨固件的抗拔強度最小平均值為6.93（KN）；

（2）該工程所用60mm長背槽式錨固件的抗剪強度最小平均值為7.75（KN）（以上數(shù)據(jù)北京清石創(chuàng)新幕墻技術(shù)有限公司提供）；

2.背槽式錨固件抗拔、抗剪強度設(shè)計值：

（1）背槽式錨固件的抗拔強度設(shè)計值為：Ng1=6.93/2.15=3.22（KN）

(2) 背槽式錨固件的抗剪強度設(shè)計值為：Vg1=7.75/2.15=3.6（KN）

3.背槽式錨固點的抗拔、抗剪強度校核：

不均勻系數(shù)k=1.25

（1）63.6米處背槽式錨固件的抗拔力計算值為 ：

N==

N * K=0.68 x1.25=0.84

所以，63.6米背槽式錨固件的抗拔強度能滿足該工程瓷板幕墻的受力要求。

（2）背槽式錨固件的抗剪強度計算值為：

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，背槽式錨固件的抗剪強度能滿足該工程瓷板幕墻的受力要求。

參考文獻

（1）《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133

（2）《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001(2006版)

（3）北京清石創(chuàng)新幕墻技術(shù)有限公司提供的相關(guān)資料

（4）清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院提供的相關(guān)資料