| 摘 要:點式支承玻璃建筑近年來得到了廣泛應用,但對其中的金屬連接件還未給出承載力的設計公式,對連接件的試驗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度儲備,還可以進一步優化其外形。基于理論、試驗和有限元計算分析,給出了連接件在主要受力狀態下的承載力簡化設計方法。 關鍵詞:點式支承玻璃建筑 金屬連接件 緊固件 支承件 簡化設計方法 本文鏈接： 幕墻點式支承玻璃建筑中金屬連接件的簡化設計方法（上） |
2·2 緊固件的簡化設計方法
根據式(1)和式(2)可以算出緊固件在受拉和受壓情況下屈服時的拉力和壓力(表4)。點式支承玻璃結構中玻璃板的承載性能試驗[4]表明,四邊形雙層玻璃板的破壞荷載約為11·7~17·3kN,平均分布到四個角點約為2·9~4·3kN,四邊形單層玻璃板的破壞荷載約為13·0~20·0kN,平均分布到四個角點約為3·3~5·0kN。因此,緊固件相對于玻璃板的強度儲備是很大的(表4)。
1)等比例縮小
對于相同形狀的緊固件,受拉和受壓時的應力集中系數是相同的,因此屈服時拉力和壓力的大小只與緊固件的尺寸有關。形狀相同、尺寸不同的緊固件屈服時的拉力和壓力的關系式如下:
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,當緊固件的所有尺寸等比例縮小時,其屈服時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度儲備,因此可適當減小緊固件的屈服拉力和壓力,使其相對于玻璃板的強度儲備為1。根據以上分析,在滿足建筑造型基礎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度儲備值計算得到的縮小比例見表5。但在實際工程中,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、抗壓和抗彎強度設計值均為191·1MPa,重度為27kN/m3。如果緊固件采用這種鋁合金材料,根據式(1)和式(2)可以得到其屈服時的拉力和壓力及相對于玻璃的強度儲備(表6)。表6表明,采用鋁合金材料時,緊固件的承載力有一定程度的減小,但與玻璃板的強度儲備值仍然大于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,而且可根據強度儲備進一步減小尺寸。
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