| 摘 要:点式支承玻璃建筑近年来得到了广泛应用,但对其中的金属连接件还未给出承载力的设计公式,对连接件的试验研究和有限元分析也表明,连接件相对于玻璃板有很大的强度储备,还可以进一步优化其外形。基于理论、试验和有限元计算分析,给出了连接件在主要受力状态下的承载力简化设计方法。 关键词:点式支承玻璃建筑 金属连接件 紧固件 支承件 简化设计方法 本文链接： 幕墙点式支承玻璃建筑中金属连接件的简化设计方法（上） |
2·2 紧固件的简化设计方法
根据式(1)和式(2)可以算出紧固件在受拉和受压情况下屈服时的拉力和压力(表4)。点式支承玻璃结构中玻璃板的承载性能试验[4]表明,四边形双层玻璃板的破坏荷载约为11·7~17·3kN,平均分布到四个角点约为2·9~4·3kN,四边形单层玻璃板的破坏荷载约为13·0~20·0kN,平均分布到四个角点约为3·3~5·0kN。因此,紧固件相对于玻璃板的强度储备是很大的(表4)。
1)等比例缩小
对于相同形状的紧固件,受拉和受压时的应力集中系数是相同的,因此屈服时拉力和压力的大小只与紧固件的尺寸有关。形状相同、尺寸不同的紧固件屈服时的拉力和压力的关系式如下:
T1/T2=Ae1/Ae2=η(3
N1/N2=Ae1/Ae2=η2(4
式中,η为紧固件间的尺寸比例。从上两式可见,当紧固件的所有尺寸等比例缩小时,其屈服时的拉力和压力是按比例的平方缩小的。由于紧固件相对于玻璃板有很大的强度储备,因此可适当减小紧固件的屈服拉力和压力,使其相对于玻璃板的强度储备为1。根据以上分析,在满足建筑造型基础上通过等比例缩小紧固件来减少材料用量的方法是可行的。采用各种紧固件较小的强度储备值计算得到的缩小比例见表5。但在实际工程中,紧固件的缩小还要考虑玻璃孔的直径及建筑美学上的要求。
2)采用铝合金材料
常用铝合金材料LD30(CS)的抗拉、抗压和抗弯强度设计值均为191·1MPa,重度为27kN/m3。如果紧固件采用这种铝合金材料,根据式(1)和式(2)可以得到其屈服时的拉力和压力及相对于玻璃的强度储备(表6)。表6表明,采用铝合金材料时,紧固件的承载力有一定程度的减小,但与玻璃板的强度储备值仍然大于1,并且其重量仅为相同形状和尺寸的合金钢紧固件的34%。见采用铝合金做紧固件材料是可行的,而且可根据强度储备进一步减小尺寸。
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