李洋 楊小虎
摘要:埋件分為預(yù)埋和后埋,預(yù)埋又可分為平埋和槽埋。在我國實際工程中,由于對槽式埋件研究少,在幕墻行業(yè)中,現(xiàn)主要以平埋為主。本論文通過亞綱工貿(mào)大樓拉索幕墻根部連接,因其對埋件人為截斷,采用軟件ANSYS進行截斷前后位移及應(yīng)力分析對比,發(fā)現(xiàn)截斷前后對位移影響小,對應(yīng)力分布影響比較大,在工程實際中需要重新考慮。
關(guān)鍵詞:預(yù)埋件;后錨固技術(shù);幕墻;受力
0 引言
隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展,在我國,高層、超高層的建筑日益增多,加上人工費的增加,為節(jié)約項目的工程成本,施工單位對施工技術(shù)要求需要提升。傳統(tǒng)的幕墻施工以框架式為主,單元式幕墻則是在傳統(tǒng)幕墻施工方法基礎(chǔ)上形成的一種新型施工工藝,由于其施工效率高、質(zhì)量安全系數(shù)高、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢,在高層、超高層幕墻結(jié)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用。單元式幕墻與主體結(jié)構(gòu)一般采用預(yù)埋件連接,通常分為:平板預(yù)埋件和槽式預(yù)埋件。中國于1984年引進槽式埋件技術(shù),并在北京長城飯店項目中首次應(yīng)用[1]。
與平板預(yù)埋件相比,槽式埋件有其加工工藝簡單、價格便宜、施工非常方便等優(yōu)勢,但是槽式埋件技術(shù)研究相對落后,并且承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于平板預(yù)埋件,因此在我國投入項目使用的仍比較少[2]。
當(dāng)結(jié)構(gòu)無法進行預(yù)埋時,則主要采用后錨固技術(shù),比如:舊房改造、結(jié)構(gòu)加固、裝飾裝修等。采用后錨固連接,其作用的受力性能與基材種類(比如混凝土強度)密切相關(guān),破壞形式較多且復(fù)雜。在我國幕墻工程中,后錨固技術(shù)在工程的使用范圍被人為擴大化。對于幕墻的新建工程,現(xiàn)場施工人員不按施工圖施工,根部連接時,無法使用預(yù)埋件固定造成預(yù)埋件大量浪費而被迫使用后錨固;并且多個幕墻工程,是基于主體施工過程中或結(jié)束后再由業(yè)主進行招標(biāo)及二次設(shè)計,這就導(dǎo)致幕墻工程與主體結(jié)構(gòu)的連接在主體結(jié)構(gòu)完工后必須采用后錨固連接技術(shù)[3]。
1 項目及問題描述
項目名稱為亞鋼工貿(mào)大樓,項目地點在深圳平湖區(qū),工程使用年限為50年,基本風(fēng)壓為50年一遇,其值為0.75kN/m2,地面粗糙度類別為C類,抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計基本加速度值為0.05g,多遇地震作用下框架結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值為1/800,耐火等級為一級,建筑物防雷類別為二類,結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。
大樓首層面板采用10+12A+10中空雙銀Low-E玻璃,結(jié)構(gòu)采用拉索固定,垂直拉索間距為1.5m,拉索高度為11.7m,拉索直徑為32mm,混凝土采用型鋼混凝土,混凝土中心線距玻璃面板距離為3.15m,如圖1。
拉索與主體結(jié)構(gòu)連接采用平板預(yù)埋,錨板大小為600×600mm,厚度24mm,錨筋采用HRB400、直徑25mm的鋼筋,4排4列,總共16根鋼筋,鋼筋和錨板采用穿孔賽焊連接,如圖2。
由于預(yù)埋件鋼筋長度太長,中間四根鋼筋與型鋼截面在三維圖中交叉,因此需要裁斷鋼筋交叉的部分,余下的距離為200mm,如圖3。
由于截斷后錨筋與截斷前傳力路徑改變,因此埋件內(nèi)力也會因此局部發(fā)生改變,通過對兩種情況建立以ANSYS為計算手段來分析模型,并對比計算結(jié)果,為施工及技術(shù)人員做一個參考。
2 計算結(jié)果對比
未剪斷之前與未剪斷之后的整體位移對比,如圖4、圖5,可以看出,截斷前后位移分別為:0.4719mm,0.4266mm。由于位移比較小,為了更直觀地對比,采用百分比,即:位移差比=(截斷前-截斷后)/截斷前,因此,截斷前后位移差比為:11.11%??梢钥闯觯寒?dāng)鋼筋截斷后,整體位移變小,這是因為鋼筋截斷后,直接與工字鋼焊接,其約束靠近拉索外力作用點,符合力的傳遞按“就近原則”。
由于此結(jié)構(gòu)位移變形很小,為了更直觀地說明,主要采用應(yīng)力作為對比條件。
以錨筋、埋件、加勁板分別做應(yīng)力對比:
鋼筋截斷前后鋼筋應(yīng)力云圖對比如圖6、圖7:鋼筋截斷前、后鋼筋最大應(yīng)力為194MPa、142MPa,類似于位移差比的定義,截斷前后應(yīng)力差比為26.8%。這是因為截斷前,鋼筋承受的力按照從一側(cè)向另一側(cè)減小的順序承擔(dān),當(dāng)截斷后,因“就近原則”,截斷部分的鋼筋承受的力會比更長的錨筋承擔(dān)的力更大。
鋼筋截斷前后埋板頂部、底部應(yīng)力圖如圖8.圖9、圖10、圖11:鋼筋截斷前、后埋板最大應(yīng)力分別為109MPa、72MPa,截斷前后埋板應(yīng)力差比為33.9%0從圖9和圖11中可以看出:鋼筋截斷前,埋板頂部靠近最右面一排應(yīng)力比較大四根鋼筋應(yīng)力大小幾乎一樣,往左方向的第二排應(yīng)力比第一排小很多,第一排與第二排應(yīng)力距鋼筋中心越近則越大。從圖8和圖10可以看出:鋼筋截斷后,埋板應(yīng)力分布已發(fā)生改變,在靠近拉索處的內(nèi)側(cè)埋板應(yīng)力大于最外排埋板應(yīng)力。
鋼筋截斷前后加勁板應(yīng)力圖如圖12、圖13:鋼筋截斷前、后最大應(yīng)力分別為138MPa、147MPa,截斷前后加勁板應(yīng)力差比為6.1%。從圖12、圖13可以看出:鋼筋截斷前后對加勁板應(yīng)力的大小、影響范圍比較小,這是因為加勁板的數(shù)量過多,使整體此處鋼構(gòu)連接成為一個剛體。
3 總結(jié)
通過計算不難發(fā)現(xiàn):鋼筋截斷前后,整體位移沿著拉索一側(cè)向另一側(cè)逐漸減小的規(guī)律;但對于鋼筋、埋板、加勁板的應(yīng)力分布則按照力傳遞時的“就近原則”,在鋼筋截斷后,截斷后的鋼筋承擔(dān)了大部分力,從而導(dǎo)致埋板、鋼筋應(yīng)力分布與截斷后呈現(xiàn)出不一樣的規(guī)律,通過對比,鋼筋、埋板最大應(yīng)力為194MPa,小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的值235MPa,因此,符合設(shè)計要求。不過,值得一提的是:在實際工程中,鋼筋截斷后,主要以應(yīng)力作為控制指標(biāo),對截斷后鋼筋、埋板需要重新考慮是否符合其承載能力的要求。
參考文獻:
[1]鄭圓圓,劉祖華,袁苗苗.PEC錨固槽鋼拉拔試驗研究[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,31(1),25-30).
[2]羅生宏.單元體幕墻槽式預(yù)埋件安裝技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù),2017(11):116-119.
[3]張福生,夏振華.對幕墻工程施工中存在部分問題的探討[J].工程質(zhì)量,2013,31(10):55-57.