建筑幕墻之平板預(yù)埋件的設(shè)計(jì)與構(gòu)造
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預(yù)埋件,顧名思義是預(yù)先埋設(shè)于主體實(shí)體結(jié)構(gòu)(混凝土梁、柱)中的金屬構(gòu)件,是幕墻工程中重要的組成部分。幕墻的框支承結(jié)構(gòu)通過(guò)連接件固定于預(yù)埋件上,實(shí)現(xiàn)幕墻與主體的有機(jī)結(jié)合。平板預(yù)埋件的設(shè)計(jì),主要遵循《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010(2015版)中規(guī)定,在各地的幕墻規(guī)范中也有篇幅做要求。
本文從材料選擇等5個(gè)方面做梳理,并提供常規(guī)幕墻用平板預(yù)埋件和懸挑3米雨篷用埋件案例計(jì)算,供參考!
◆材料選擇
◆加工埋設(shè)
◆埋件計(jì)算
◆錨固修正
◆構(gòu)造要求
◆計(jì)算案例(常規(guī)幕墻與懸挑雨篷)
材料選擇
受力預(yù)埋件的錨板宜采用Q235、Q345級(jí)鋼。錨筋應(yīng)采用HRB400(帶肋)或HPB300(光圓)級(jí)鋼筋,不應(yīng)采用冷加工鋼筋。
加工埋設(shè)
1、直錨筋與錨板應(yīng)采用T型焊。當(dāng)錨筋直徑不大于20mm時(shí),宜采用壓力埋孤焊;當(dāng)錨筋直徑大于20mm時(shí),宜采用穿孔塞焊。當(dāng)采用手工焊時(shí),焊縫高度不宜小于6mm,且對(duì)300MPa級(jí)鋼筋不宜小于0.5,對(duì)其他鋼筋不宜小于0.6,為錨筋直徑。
圖一:T型手工電弧焊的構(gòu)造要求 圖二:穿孔塞焊的構(gòu)造要求
2、錨筋與錨板焊接時(shí),錨筋為HPB300級(jí)鋼筋宜采用E43型焊條,錨筋為HRB400級(jí)鋼筋宜采用E55型焊條;壓力埋弧焊宜采用HJ431型焊劑或其他性能相近的焊劑。
3、表面處理:對(duì)于預(yù)埋件的表面處理目前有兩種方式,一是原材料本色加工,埋設(shè)到主體梁上后,室外側(cè)板面做防銹處理,通常為涂刷兩遍防銹漆,一遍銀粉漆。這樣做的好處是類同于梁柱結(jié)構(gòu)的主鋼筋位于混凝土內(nèi),擁有良好的握裹力。
另一種是熱浸鍍鋅處理,防腐處理一步到位。
有段時(shí)期,一度取代了普通預(yù)埋件,甚至不是熱浸鍍鋅,監(jiān)理還不讓進(jìn)場(chǎng)施工。我想原因之一是幕墻工程的密集出現(xiàn),各種構(gòu)件的生產(chǎn)加工出現(xiàn)了細(xì)分市場(chǎng),在生產(chǎn)與存放期間,熱浸鍍鋅顯然不受時(shí)間的約束。早些年,幕墻工程量少,預(yù)埋件都是在現(xiàn)場(chǎng)邊加工邊上墻。
4、埋設(shè):預(yù)埋件的錨筋應(yīng)放置在構(gòu)件的外排主筋的內(nèi)側(cè)。與主體均壓環(huán)或避雷鋼筋通過(guò)焊接或綁扎可靠連接。
埋件計(jì)算
1、錨板厚度
應(yīng)根據(jù)其受力情況計(jì)算確定,不宜小于錨筋直徑的0.6倍。常規(guī)幕墻工程的錨板厚度可取8mm~12mm。
2、錨筋的總截面面積As
于幕墻采用最為常規(guī)的預(yù)埋件,同時(shí)受剪力、法向拉力和彎矩共同作用,詳《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》9.7.2條。
3、受拉鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度
4、受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度
錨固長(zhǎng)度修正
1、修正一
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.3.2條的規(guī)定:
2、修正二
依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.3.3條的規(guī)定:當(dāng)縱向受拉普通鋼筋末端采用彎鉤或機(jī)械錨固措施時(shí),包括彎鉤或錨固端頭在內(nèi)的錨固長(zhǎng)度(投影長(zhǎng)度)可取為基本錨固長(zhǎng)度的60%。彎鉤和機(jī)械錨固的形式(圖8.3.3)和技術(shù)要求符合表8.3.3的規(guī)定。
采用第8.3.3條的修正后,不應(yīng)再考慮第8.3.2條的修正。
構(gòu)造要求
計(jì)算案例
一、常規(guī)幕墻用平板預(yù)埋件
1、埋件設(shè)計(jì)大樣圖
2、設(shè)計(jì)資料
項(xiàng)目地點(diǎn):寧波
鋼筋直徑: D10
鋼筋級(jí)別:
fy = 300.00 N/mm2
混凝土強(qiáng)度等級(jí): C30
fc = 14.30 N/mm2
ft = 1.43 N/mm2
直錨筋布置: 2 × 3
錨板厚度: t = 10 mm
直錨筋橫向間距: b = 100 mm
直錨筋縱向間距: b1 = 110 mm
外層錨筋中心到錨板邊緣的距離: a = 50 mm
拉力設(shè)計(jì)值: N = 2.4 kN
剪力設(shè)計(jì)值: V = 3.4 kN
彎矩設(shè)計(jì)值: M = 0.25 kN·m
預(yù)埋件受力類型: 拉彎剪
考慮抗震: 是
3、計(jì)算結(jié)果
依據(jù)以上計(jì)算,錨筋長(zhǎng)度取240mm,本項(xiàng)目梁寬250mm,滿足要求。
注:現(xiàn)建筑梁寬200mm居多,依據(jù)浙江省《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DB33/T 1240-2021附錄A.0.8規(guī)定:錨筋的計(jì)算總截面面積As與實(shí)際配筋總截面面積A的比值小于或等于表A.0.8中的數(shù)值時(shí),包括彎鉤或錨固頭在內(nèi)的錨固長(zhǎng)度(投影長(zhǎng)度)La可取15d,且不應(yīng)小于180mm。表A.0.8中,帶肋鋼筋對(duì)應(yīng)C30砼等級(jí)時(shí)系數(shù)為0.43,As/A=0.07,遠(yuǎn)小于0.43。結(jié)合A.0.5-2,錨筋錨固長(zhǎng)度取200mm。
二、懸挑鋁板雨篷鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件計(jì)算書
1、設(shè)計(jì)示意圖
2、設(shè)計(jì)資料
項(xiàng)目地點(diǎn):杭州
雨蓬懸挑長(zhǎng)度:3000mm
雨蓬主梁間距:1500 mm
鋼筋直徑: D16
鋼筋級(jí)別:
fy = 300.00 N/mm2
混凝土強(qiáng)度等級(jí): C30
fc = 14.30 N/mm2
ft = 1.43 N/mm2
直錨筋布置: 3 × 3
錨板厚度: t = 16 mm
直錨筋橫向間距: b = 125 mm
直錨筋縱向間距: b1 = 125 mm
外層錨筋中心到錨板邊緣的距離: a = 60 mm
拉力設(shè)計(jì)值: N = 5.00 kN
剪力設(shè)計(jì)值: V = 15.00 kN
彎矩設(shè)計(jì)值: M = 28.00 kN·m
預(yù)埋件受力類型: 拉彎剪
考慮抗震: 是
3、計(jì)算結(jié)果
當(dāng)混凝土梁寬度不足時(shí)可根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》8.3.3條的規(guī)定,采用彎鉤或機(jī)械錨固措施進(jìn)行折減計(jì)算,可取為基本錨固長(zhǎng)度的60%:為372mm。這就要求混凝土梁寬不能小于400mm,如若條件不能滿足,考慮雙夾板埋件。保證設(shè)計(jì)內(nèi)力不超過(guò)混凝土的沖切承載力。
結(jié)束語(yǔ)
按標(biāo)準(zhǔn)就新原則,就幕墻用平板預(yù)埋件,審圖機(jī)構(gòu)老師會(huì)執(zhí)行GB50010-2015版本規(guī)定,錨板與錨筋的構(gòu)造尺寸會(huì)適當(dāng)加大。特別是現(xiàn)在的建筑主體梁截面大多為200mm寬,按規(guī)范確定所需錨固長(zhǎng)度,往往超出了梁截面,需要采用有效的措施來(lái)滿足。在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ-10版本時(shí),《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001中第C.0.5條提到:當(dāng)錨筋配置較多,錨筋總截面面積超過(guò)計(jì)算所需截面面積的1.4倍時(shí),錨固長(zhǎng)度可適當(dāng)減少,但不應(yīng)小于180mm。上海市《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ 08-56-2019中附錄D”預(yù)埋件及后置埋件設(shè)計(jì)與構(gòu)造中第D.2.7仍然保留了此項(xiàng)規(guī)定。江蘇省《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DB32/T 4065-2021 第6.8.17條:當(dāng)錨筋配置較多,錨筋總截面面積超過(guò)按本標(biāo)準(zhǔn)第 6.8.14 條計(jì)算的截面面積的 1.4 倍時(shí),錨固長(zhǎng)度可適當(dāng)減少,但不應(yīng)小于 200mm。浙江省的相應(yīng)規(guī)定,在案例計(jì)算中已述。
雨篷、采光頂?shù)氖芰η闆r較幕墻復(fù)雜,在預(yù)埋件的計(jì)算時(shí)嚴(yán)格遵照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2015版執(zhí)行。
參考規(guī)范:
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2015版
浙江省《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DB33/T 1240-2021
上海市《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ 08-56-2019
江蘇省《建筑幕墻工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DB32/T 4065-2021