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另外,我们接着分析一下锚栓群受拉区的总拉力: 当N/n-My1/Σyi2≥0时:
螺栓群中的所有锚栓在组合外力作用下都承受拉力,中性轴在锚栓群形心位置,这种情况下群锚受拉区总拉力为: Nsdg=N+MΣyi/Σyi2=N
2
而当N/n-My1/Σyi<0时:
最下排的锚栓底部埋板部分为结构受压区,螺栓群的中性轴取最下一排锚栓位置,这种情况下群锚受拉区总拉力为: Nsdg=(NL+M)Σyi//Σyi/2 本例中,因为: 822.182≥0 所以:
Nsdg=N+MΣyi/Σyi2=N=6348.006N
8.3 群锚受剪内力计算
按5.3.1[JGJ145-2004]规定,当边距c≥10hef时,所有锚栓均匀分摊剪切荷载; 当边距c<10hef时,部分锚栓分摊剪切荷载; 其中:
hef:锚栓的有效锚固深度;
c:锚栓与混凝土基材之间的距离; 本例中:
c=40mm<10hef=1000mm
所以部分螺栓受剪,承受剪力最大锚栓所受剪力设计值为:Vsdh=V/m=1147.23N
8.4 锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力计算
NRd,s=kNRk,s/γRS,N 6.1.2-1[JGJ145-2004] NRk,s=Asfstk 6.1.2-2[JGJ145-2004] 上面公式中:
NRd,s:锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力设计值; NRk,s:锚栓或植筋钢材破坏时的受拉承载力标准值;
k:地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取; As:锚栓或植筋应力截面面积;
fstk:锚栓或植筋极限抗拉强度标准值;
γRS,N:锚栓或植筋钢材受拉破坏承载力分项系数; NRk,s=Asfstk
=84.3×500 =42150N
γRS,N=1.2fstk/fyk≥1.4 表4.2.6[JGJ145-2004] fyk:锚栓屈服强度标准值; γRS,N=1.2fstk/fyk =1.2×500/400 =1.5
取:γRS,N=1.5 NRd,s=kNRk,s/γRS,N =1×42150/1.5
=28100N≥Nsdh=2351.822N
锚栓或植筋钢材受拉破坏承载力满足设计要求!
8.5 混凝土锥体受拉破坏承载力计算
因锚固点位于结构受拉面,而该结构为普通混凝土结构,故锚固区基材应判定为开裂混凝土。混凝土锥体受拉破坏时的受拉承载力设计值NRd,c应按下列公式计算: NRd,c=kNRk,c/γRc,N
NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,Nψucr,N 在上面公式中:
NRd,c:混凝土锥体破坏时的受拉承载力设计值; NRk,c:混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值;
k:地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取;
γRc,N:混凝土锥体破坏时的受拉承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]采用,取2.15;
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NRk,c0:开裂混凝土单锚栓受拉,理想混凝土锥体破坏时的受拉承载力标准值; NRk,c0=7.0×fcu,k0.5×hef1.5(膨胀及扩孔型锚栓) 6.1.4[JGJ145-2004]
NRk,c0=3.0×fcu,k0.5×(hef-30)1.5(化学锚栓) 6.1.4条文说明[JGJ145-2004] 其中:
fcu,k:混凝土立方体抗压强度标准值,当其在45-60MPa间时,应乘以降低系数0.95; hef:锚栓有效锚固深度; NRk,c0=3.0×fcu,k0.5×(hef-30)1.5 =9623.409N
Ac,N0:混凝土破坏锥体投影面面积,按6.1.5[JGJ145-2004]取;
scr,N:混凝土锥体破坏情况下,无间距效应和边缘效应,确保每根锚栓受拉承载力标准值的临界间矩。 scr,N=3hef =3×100 =300mm Ac,N0=scr,N2 =3002
=90000mm2
Ac,N:混凝土实有破坏锥体投影面积,按6.1.6[JGJ145-2004]取:
1nC2
Ac,N =(c1+s1+0.5×scr,N)×(c2+s2+0.5×scr,N) 其中:
c1、c2:方向1及2的边矩; s1、s2:方向1及2的间距;
ccr,N:混凝土锥体破坏时的临界边矩,取ccr,N=1.5hef=1.5×100=150mm; c1≤ccr,N c2≤ccr,N s1≤scr,N s2≤scr,N
Ac,N=(c1+s1+0.5×scr,N)×(c2+s2+0.5×scr,N)
=(40+120+0.5×300)×(150+200+0.5×300) =155000mm2
ψs,N:边矩c对受拉承载力的降低影响系数,按6.1.7[JGJ145-2004]采用: ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,N≤1 (膨胀及扩孔型锚栓) 6.1.7[JGJ145-2004] ψs,N=1 (化学锚栓) 6.1.7条文说明[JGJ145-2004]
其中c为边矩,当为多个边矩时,取最小值,且需满足cmin≤c≤ccr,N,按6.1.11[JGJ145-2004]: 对于膨胀型锚栓(双锥体) cmin=3hef 对于膨胀型锚栓 cmin=2hef 对于扩孔型锚栓 cmin=hef ψs,N=0.7+0.3×c/ccr,N≤1 =0.7+0.3×150/150 =1
所以,ψs,N取1。
ψre,N:表层混凝土因为密集配筋的玻璃作用对受拉承载力的降低影响系数,按6.1.8[JGJ145-2004]采用,当锚固区钢筋间
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距s≥150mm或钢筋直径d≤10mm且s≥100mm时,取1.0; ψre,N=0.5+hef/200≤1 =0.5+100/200 =1
所以,ψre,N取1。
ψec,N:荷载偏心eN对受拉承载力的降低影响系数,按6.1.9[JGJ145-2004]采用; ψec,N=1/(1+2eN/scr,N)=1
ψucr,N:未裂混凝土对受拉承载力的提高系数,按规范对于非化学锚栓取1.4,对化学锚栓取2.44; 把上面所得到的各项代入,得:
NRk,c=NRk,c0×Ac,N/Ac,N0×ψs,Nψre,Nψec,Nψucr,N
=9623.409×155000/90000×1×1×1×1 =16573.649N NRd,c=kNRk,c/γRc,N
=1×16573.649/2.15
=7708.674N≥Nsdg=6348.006N
所以,群锚混凝土锥体受拉破坏承载力满足设计要求!
8.6 锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力计算
VRd,s=kVRk,s/γRs,V 6.2.2-1[JGJ145-2004] 其中:
VRd,s:钢材或植筋破坏时的受剪承载力设计值; VRk,s:钢材或植筋破坏时的受剪承载力标准值;
k:地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取;
γRs,V:钢材或植筋破坏时的受剪承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]选用: γRs,V=1.2fstk/fyk 表4.2.6[JGJ145-2004] 按规范,该系数要求不小于1.25、fstk≤800MPa、fyk/fstk≤0.8; 对本例,
γRs,V=1.2fstk/fyk 表4.2.6[JGJ145-2004] =1.2×500/400 =1.5
实际选取γRs,V=1.5;
VRk,s=0.5Asfstk 6.2.2-2[JGJ145-2004] =0.5×84.3×500 =21075N VRd,s=kVRk,s/γRs,V =1×21075/1.5
h
=14050N≥Vsd=1147.23N
所以,锚栓或植筋钢材受剪破坏承载力满足设计要求!
8.7 混凝土楔形体受剪破坏承载力计算
VRd,c=kVRk,c/γRc,V 6.2.3-1[JGJ145-2004]
VRk,c=VRk,c0×Ac,V/Ac,V0×ψs,Vψh,Vψa,Vψec,Vψucr,V 6.2.3-2[JGJ145-2004] 在上面公式中:
VRd,c:构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力设计值; VRk,c:构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力标准值;
k:地震作用下锚固承载力降低系数,按表7.0.5[JGJ145-2004]选取;
γRc,V:构件边缘混凝土破坏时的受剪承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]采用,取1.8;
0
VRk,c:混凝土理想楔形体破坏时的受剪承载力标准值,按6.2.4[JGJ145-2004]采用;
Ac,V0:单锚受剪,混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积,按6.2.5[JGJ145-2004]采用; Ac,V:群锚受剪,混凝土理想楔形体破坏时在侧向的投影面积,按6.2.6[JGJ145-2004]采用; ψs,V:边距比c2/c1对受剪承载力的影响系数,按6.2.7[JGJ145-2004]采用; ψh,V:边厚比c1/h对受剪承载力的影响系数,按6.2.8[JGJ145-2004]采用; ψa,V:剪切角度对受剪承载力的影响系数,按6.2.9[JGJ145-2004]采用;
ψec,V:偏心荷载对群锚受剪承载力的降低影响系数,按6.2.10[JGJ145-2004]采用;
fucr,V:未裂混凝土级锚区配筋对受剪承载力的提高影响系数,按6.2.11[JGJ145-2004]采用; 下面依次对上面提到的各参数计算:
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c1=40mm c2=150mm
ψs,V=0.7+0.3×c2/1.5c1≤1 6.2.7[JGJ145-2004] =0.7+0.3×150/1.5/40 =1.45≥1 取:
ψs,V=1
VRk,c0=0.45×(dnom)0.5(lf/dnom)0.2(fcu,k)0.5c11.5 6.2.4[JGJ145-2004] 其中:
dnom:锚栓外径(mm);
lf:剪切荷载下锚栓有效长度,取lf≤hef,且lf≤8d,本处取96mm;
00.50.20.51.5
VRk,c=0.45×(dnom)(lf/dnom)(fcu,k)c1 =0.45×(12)0.5(96/12)0.2(30)0.5×401.5 =3273.948N
Ac,V0=4.5c12 6.2.5[JGJ145-2004] =4.5×402 =7200mm2
Ac,V=(1.5c1+s2+c2)×h 6.2.6-3[JGJ145-2004] =(1.5×40+200+150)×400 =164000
ψh,V=(1.5c1/h)1/3≥1 6.2.8[JGJ145-2004]
1/3
=(1.5×40/400) =0.531<1 取:
ψh,V=1 ψa,V=1.0
ψec,V=1/(1+2eV/3c1)≤1 =1/(1+2×0/3/40) =1=1 取ψec,V=1
按规范6.2.11[JGJ145-2004]要求,根据锚固区混凝土和配筋情况,ψucr,V=1.2 把上面各结果代入,得到群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力标准值为:
00
VRk,c=VRk,c×Ac,V/Ac,V×ψs,Vψh,Vψa,Vψec,Vψucr,V
=3273.948× 164000/7200×1×1×1×1×1.2 =89487.912N VRd,c=kVRk,c/γRc,V
=1×89487.912/1.8
=49715.507N≥Vsdg=2294.46N
所以,群锚砼楔形体破坏时的受剪承载能力满足计算要求!
8.8 混凝土剪撬破坏承载能力计算
VRd,cp=KVRk,cp/γRc,p 6.2.12-1[JGJ145-2004] VRk,cp=kNRk,c 6.2.12-2[JGJ145-2004] 在上面公式中:
VRd,cp:混凝土剪撬破坏时的受剪承载力设计值; VRk,cp:混凝土剪撬破坏时的受剪承载力标准值;
γRc,p:混凝土剪撬破坏时的受剪承载力分项系数,按表4.2.6[JGJ145-2004]取1.8; k:锚固深度hef对VRk,cp的影响系数,当hef<60mm时取1.0,否则取2.0。 VRk,cp=kNRk,c
=2×16573.649 =33147.298N VRd,cp=KVRk,cp/γRc,p
=1×33147.298/1.8
=18415.166N≥Vsdg=2294.46N
所以,混凝土剪撬破坏承载能力满足计算要求!
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8.9 拉剪复合受力承载力计算
钢材破坏时要求:
(Nh2Sd/NRd,s)+(VhSd/VRd,s)2≤1 6.3.1[JGJ145-2004] 混凝土破坏时要求:
(NgSd/NRd,c)1.5+(VgSd/VRd,c)1.5≤1 6.3.2[JGJ145-2004] 分别代入上面计算得到的参数计算如下: (NhhSd/NRd,s)2+(VSd/VRd,s)2
=(2351.822/28100)2+(1147.23/14050)2
=0.014≤1.0
所以,该处计算满足设计要求! (NgSd/N1.5Rd,c)+(VgSd/V1.5Rd,c)
=(6348.006/7708.674)1.5+(2294.46/49715.507)1.5 =0.757≤1.0
所以,该处计算满足设计要求!
9 幕墙转接件强度计算
基本参数:
1:转接件断面面积:A=750mm2;
2:转接件断面抵抗矩:W=15625mm3
;
9.1 受力分析
转接件的受力情况根据前面埋件的计算结果,有: V:剪力(N)
N:轴向拉力(N) M:弯矩(N·mm) V=2294.46N N=6348.006N M=229446N·mm
9.2 转接件的强度计算
校核依据:
σ=N/A/2+M/γW/2≤f 上式中:
σ:转接件的抗弯强度(MPa);
f:转接件抗弯强度设计值,为215MPa; N:转接件所受轴向拉力(N); M:转接件所受弯矩(N·mm); γ:塑性发展系数,取1.05;
W:转接件断面抵抗矩(mm3
); σ=N/A/2+M/γW/2
=6348.006/750/2+229446/1.05/15625/2 =11.2245MPa≤f=215MPa 转接件强度可以满足要求。
10 幕墙焊缝计算
基本参数:
1:焊缝形式:L型角焊; 2:其它参数同埋件部分;
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