[摘 要] 用后切式
背栓点连接
花岗石幕墙进行外饰面花岗石施工是建筑外面施工的重大突破,试验研究表明背栓点连接花岗石幕墙有很高的
可靠性,本文例出了其构造设计及计算,用于复杂部位的连接设计和
防水构造设计。
[关键词] 后切式背栓点连接;花岗石幕墙;试验;设计
1 概述
用后切式背栓点连接花岗石幕墙进行建筑外饰面花岗石施工是建筑外饰面施工技术的重大突破,它开辟了
石材幕墙施工工艺的新纪元。使石材幕墙有了广阔的使用领域,即任何建筑物、任何高度、任何部位、任何构造形式都可以采用后切式背栓点连接花岗石幕墙。后切式背栓点连接花岗石幕墙的背栓仅用作为
石板材与
连接件的
紧固件,这样连接件可按需要灵活设计,而
钢销式、短槽式、通槽式的钢销(钢钩)既和
横梁(
立柱)连接,又和石材连接,它的使用部位和方法带有很大局限性,后切式背栓点连接方法为石材幕墙和玻璃(
金属)幕墙组合成
组合幕墙创造了条件,即在同一立柱上可左面安装
玻璃幕墙,右面安装石材幕墙,在同一横梁上,可上面安装玻璃幕墙,下面安装石材幕墙。
后切式背栓点连接花岗石幕墙已有20多年历史,我国在20世纪90年代开始使用。1998年建成的上海中银大厦(浦东国际金融大厦)高235m,+139m以下采用了后切式背栓点连接花岗石幕墙,覆盖
主体结构表面15000m2,花岗石幕墙(其构造形式为凸梯形与凸矩形组合)展开面积22000m2,使用了约3万块花岗石,6万个背栓,花岗石尺寸为( ) ,单块板重600kg,全国还有很多工种采用了后切式背栓点连接花岗石幕墙,总用量超过100万m2。
“实践是检验真理的唯一标准”,在建造这些幕墙时,除按惯例进行
风压变形、
空气渗透、雨水
渗漏三项物理性能检测外,还对背栓和背栓
锚固石材的连接部位进行了背栓
拉伸试验,背栓锚固石材的
拉拔试验;背栓锚固的长期(8500h)静载抗剪、抗拉试验;背栓锚固的疲劳试验,以及背栓点连接花岗石幕墙的
抗震性能振动台试验,积累了大量试验参数,证明了背栓点连接花岗石幕墙有很高的可靠性,同时找出了局部构造改进的方向。下面进行详细讨论。
1.1 背栓拉伸试验
从调查资料看出,背栓的材质与A2-70
不锈钢螺栓相近,其极限
抗拉强度接近700N/mm2,规定非比例伸长
应力大于480N/mm2,一颗φ12mm(φ8mm、φ6mm)背栓应力
截面积为84.3mm2(36.6mm2、20.1mm2),其极限
拉伸强度为59KN(25.6KN、14KN)是背栓锚固石材
拉拔力的2.5~10倍,也就是说背栓锚固石材只会是石材冲切破坏,因此只要选对背栓的钢号就行了。
背栓伸拉试验对试验结果进行数理统计后,应按GB50068第5.0.3条规定取 ,背栓抗拉
强度设计值按GB550017可取为 ,
抗剪强度设计值 。
现在有的厂商提供的参数,取 及抗拉材料
分项系数1.8、抗剪材料分项系数3.2,与GB50068和GB50017不一致,GB50068等1.0.3条规定:“制定结构
荷载规范以及
钢结构设计规范等设计规范应遵守本规范的规定”。我个人意见还是按GB50068执行。
1.2
锚固件抗拉拔
承载能力试验
从试验情况看背栓与石材的锚固处全部是石材冲切破坏,破坏状态为石材锥度破坏,影响破坏的因素有背栓直径、背栓锚深、石材本身
强度,其中锚深影响最直接,而且当锚深等于小于12mm时,承载能力破坏的
离散性较大,经回归统计,抗拉拔承载能力按锚深的指数1.5增长,
基材强度对抗拉拔承载能力按指数0.5增长,6mm背栓连接抗拉拔承能力为4.5~8kN,φ8mm背栓抗拉拔承载能力为5~10kN,φ12mm背栓抗拉拔承载能力为6~12kN。
上述为承载能力
标准值,即将拉拔试验结果进行数理统计,将平均值减去1.645倍标准差,前述锚深≤12mm离散性较大,其标准差也大,按 计算已考虑了离散性,不必再用系数折减。其设计值 。对只进行了石材抗压(抗弯)试验的工程可用应力法计算抗剪强度:
1.3 锚固件锚固的长期静载试验
锚固件长期静载试验,测试背栓锚固不同强度的基材在长期静载下的位移松动及徐变性能,设计试验时间为一年(8500h),试验分长期荷载抗剪试验和抗拔试验,抗剪试验是指背栓在承受荷载抗剪作用下经8500h后,对受拉试件做极限拉拔力试验与未经长期荷载试验的试件作对比,试验结果说明抗剪性能良好,除加载初期观察到较小因装配间隙位移(≤0.3mm)外未见其他破坏,在长期抗拉拔试验中未见破坏和明显位移。说明背栓与石材的连接即使在长期外荷载下作用也有很大的可靠性。
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