1、后補埋件設計計算書設計:校對: 審核: 批準:二一七年十月十九日目錄1 計算引用的規范、標準及資料 12 幕墻埋件計算 （ 后錨固結構 - 特殊倒錐形化學錨栓 ） 12.1 埋件受力基本參數 12.2 錨栓群中錨栓的拉力計算 12.3 群錨受剪內力計算 22.4 錨栓鋼材破壞時的受拉承載力計算 22.5 混凝土錐體受拉破壞承載力計算 32.6 混凝土劈裂破壞承載力計算 42.7 錨栓鋼材受剪破壞承載力計算 52.8 混凝土楔形體受剪破壞承載力計算 62.9 混凝土剪撬破壞承載能力計算 72.10 拉剪復合受力承載力計算 82.11 混凝土基材厚度、群錨錨栓最小間距及最小邊距計算 83 附錄 常

2、用材料的力學及其它物理性能 9幕墻后錨固計算1計算引用的規范、標準及資料JGJ102-2003JGJ133-2001JGJ145-2013GB50010-2010JG160-2004玻璃幕墻工程技術規范金屬與石材幕墻工程技術規范混凝土結構后錨固技術規程混凝土結構設計規范混凝土用膨脹型、擴孔型建筑錨栓2幕墻埋件計算（后錨固結構-特殊倒錐形化學錨栓）2.1埋件受力基本參數V=3398.063NN=6177.6NM=0N mm選用錨栓：慧魚-化學錨栓，FHB-A 12 X 100/100錨栓排數X列數：2 X 2;錨栓最外排間距X最外列間距：150mm X 200mm ;混凝土等級：C30;2.2錨

3、栓群中錨栓的拉力計算按5.2.2JGJ145-2013規定，在軸心拉力和彎矩共同作用下（下圖所示），進行彈性分析時，受力最大錨栓的拉力設計值應按下列規定計算：1 :當 N/n-My1/ 工 yf 0 時：5.2.2-1JGJ145-2013Nsdh=N/n+My 1/2 y5.2.2-2JGJ145-20132 :當 N/n-My 2 yf 0所以：Nsdh=N/n+My i/2 yf=1544.4N按JGJ102-2003的5.5.7中第七條規定，這里的 Nsdh再乘以2就是現場實際拉拔應該達到的值。另外，我們接著分析一下錨栓群受拉區的總拉力：當 N/n-My 1/2yi2 0 時：螺栓群中

4、的所有錨栓在組合外力作用下都承受拉力，中性軸在錨栓群形心位置，這種情況下群錨受拉區總拉力為：g2Nsd =N+M 2yi/2yi =N而當 N/n-My 1/2 yi2 0所以：Nsdg=N+M 2yi/2yi2=N=6177.6N2.3群錨受剪內力計算按5.3.1JGJ145-2013的規定，計算鋼材破壞或混凝土剪撬破壞時，應按群錨中所有錨栓均承受剪力進行計算，也 就是：Vsdh=3398.063/4=849.516N2.4錨栓鋼材破壞時的受拉承載力計算NRd,s=kNRk,s/ y Rs,n6.1.2-1JGJ145-2013NRk,s=fykAs6.1.2-2JGJ145-2013上面公

5、式中：NRd,s :錨栓鋼材破壞時的受拉承載力設計值；NRk,s :錨栓鋼材破壞時的受拉承載力標準值；k :地震作用下錨固承載力降低系數，按表4.3.9JGJ145-2013選取；As：錨栓應力截面面積；fyk :機械錨栓屈服強度標準值；Y RS,N :錨栓鋼材受拉破壞承載力分項系數，按規范表4.3.10，取：Y RS,N=1.2 ；NRk,s=Asfyk=84.3 X 400=33720NNRd,s=kN Rk,s/ y RS,N=1 X 33720/1.2=28100N Nsdh=1544.4N錨栓鋼材受拉破壞承載力滿足設計要求!2.5混凝土錐體受拉破壞承載力計算因錨固點位于結構受拉面，而

6、該結構為普通混凝土結構，故錨固區基材應判定為開裂混凝土。混凝土錐體受拉破壞 時的受拉承載力設計值 NRd,C應按下列公式計算：NRd,c=kN Rk,c/ Y Rc,N6.1.3-1JGJ145-2013NRk,c = NRk,c X Ac,N/Ac,N x 書 s,N 書 re,N 書 ec,N 6.1.3-2JGJ145-2013 對于開裂混凝土土：00 51 5NRk,c =7.0 X fcu,k . X hef .6.1.3-3JGJ145-2013對于不開裂混凝土土：00 51 5NRk,c =9.8 X fcu,k . x hef .6.1.3-4JGJ145-2013在上面公式中

7、：NRd,c :混凝土錐體破壞時的受拉承載力設計值；NRk,c :混凝土錐體破壞時的受拉承載力標準值；k :地震作用下錨固承載力降低系數，按表4.3.9JGJ145-2013選取；Y rc,n :混凝土錐體破壞時的受拉承載力分項系數，按表4.3.10JGJ145-2013采用，取1.8 ;NRk,c0 :開裂混凝土單錨栓受拉，理想混凝土錐體破壞時的受拉承載力標準值；fcu,k :混凝土立方體抗壓強度標準值，當其在 45-60MPa間時，應乘以降低系數0.95 ；hef：錨栓有效錨固深度；N Rk,c =7.0 X fcu,k X hef=7.0 X 300.5 X 100 1.5=38340.

8、579NAc,n0：混凝土理想錐體破壞投影面面積，按6.1.4JGJ145-2013取；Scr,N：混凝土錐體破壞情況下，無間距效應和邊緣效應，確保每根錨栓受拉承載力標準值的臨界間矩。Scr,N=3hef=3 X 100 =300mm02AcN=ScrN 6.1.4JGJ145-20132=30026.1.5JGJ145-2013取:=90000mmAc,n :混凝土實際錐體破壞投影面積，按1-1X處商拎cnC2.S2141當N/n-My yf0時：Ac,N =(min(c 1 ,C1a)+S 1+0.5 X Scr,N)X(C2+S2+0.5 X Scr,N)情況一當 N/n-My 1/z

9、yi2 150mm 或鋼筋直徑dw 10mm且s 100mm時，取1.0 ；W re,N=0.5+h ef/200 W 1=0.5+100/200=1所以，W re,N取1。W ec,N :荷載偏心eN對受拉承載力的降低影響系數，按6.1.8JGJ145-2013采用；W ec,N =1/(1+2e n/S cr,N)=1把上面所得到的各項代入，得：NRk,C = Nc,N X W s,N W re,N W ec,N=38340.579 X 200000/90000 X 0.9 X 1 X 1=76681.158NN Rd,c=kN Rk,c/ Y Rc,N=0.8 X 76681.158/1

10、.8=34080.515N Nsdg=6177.6N所以，群錨混凝土錐體受拉破壞承載力滿足設計要求！2.6混凝土劈裂破壞承載力計算當不滿足6.2.14JGJ145-2013規定時，混凝土劈裂破壞承載力按下面公式計算：NRd,sp=kN Rk,sp/Y Rsp6.2.15-1JGJ145-2013NRk,sp= W h,spNRk,c6.2.15-2JGJ145-20132/3W h,sp=(h/h min)6.2.15-3JGJ145-2013上面公式中：NRd,sp :混凝土劈裂破壞受拉承載力設計值；NRk,sp :混凝土劈裂破壞受拉承載力標準值；k :地震作用下錨固承載力降低系數，按表4.

11、3.9JGJ145-2013選取；NRk,c :混凝土錐體破壞時的受拉承載力標準值；Y Rsp :混凝土劈裂破壞受拉承載力分項系數，按表4.3.10JGJ145-2013取1.8 ；W h,sp :構件厚度h對劈裂承載力的影響系數，不應大于(2hef/hminf3；h :基材厚度厚度；hmin :錨栓安裝過程中，不產生基材劈裂破壞的最小厚度，取為2hef，且不小于100mm ；NRk,c = N Rk,c X Ac,n/Ac,N X W s,N W re,N W ec,N 6.1.3-2JGJ145-2013其中：0NRk,c =38340.579按 6.2.14JGJ145-2013: Qr

12、,sp=2h ef=200按 6.2.15JGJ145-2013: Scr,sp=2ccr,sp=400當 N/n-My 代 y 0 時：Ac,N =(min(C 1 ,C1a)+S 1+0.5 x Scr,sp) X(C2+S2+0.5 x Scr,sp)情況一當 N/n-My 1/工 yfv。時：若錨栓共有2排，則：Ac,N=(C 1a +0.5 X Scr,sp) X(C2+S2+0.5 X Scr,sp)情況二若錨栓共有3-4 排,則：Ac,N=(C1a+min(S 1/2,S cr,sp)+0.5 x Scr,sp) x(C2+S2+0.5 X Scr,sp)情況三其中：C1、C2:

13、方向1及2的邊矩；S1、S2:方向1及2的間距；C1 W Ccr,spC1a Ccr,spC2 W Ccr,spS2W Scr,sp 情況三時：(S1/2) W Scr,sp，其他時：S1W Scr,sp 所以，本計算為：Ac,N=(min(C 1,C1a)+S1+0.5 X Scr,sp)X (C2+S2+0.5 X Scr,sp) =(100+150+0.5 X 400) X (200+200+0.5 X 400)2=270000mm02Ac,N =(S cr,sp) =(400) 22=160000mm書s,n :邊矩c對受拉承載力的降低影響系數，按6.1.6JGJ145-2013采用:

14、書 s,n=0.7+0.3 X c/Ccr,sp W 16.1.6JGJ145-2013其中c為邊矩，當為多個邊矩時，取最小值；s,N=0.7+0.3 X C/Ccr,sp W 1=0.7+0.3 X 100/200 =0.85 (2h ef/hmin)=1 ；所以，W h,sp = 1NRk,sp = W h,spN Rk,c=1 X 54994.768 =54994.768NNRd,sp=kN Rk,sp/Y Rsp=0.8 X 54994.768/1.8=24442.119N Nsdg=6177.6N當滿足6.2.14JGJ145-2013規定的兩個條件之一時，可不考慮荷載條件下的劈裂破

15、壞，這兩條分別是:(1) C1.5Ccr,sp、h2h min 且 h min100mm，其中 hmin=2hef；0.3mm ；(2) 采用適合于開裂混凝土的錨栓，按照開裂混凝土計算承載力，且考慮劈裂力時基材裂縫寬度不大于 這里的第二條很難定性判斷，因此我們僅考慮滿足第一條的時候可不考慮計算劈裂，在本例中：c=100mm max(2h min=4h ef=4 X 100=400 ，200)mm ；綜上所述，本處需要進行混凝土劈裂破壞計算，混凝土劈裂破壞承載力滿足設計要求！2.7錨栓鋼材受剪破壞承載力計算VRd,s=kV Rk,s/ Y Rs,V 其中：6.1.14-1JGJ145-2013V

16、Rd,s :鋼材破壞時的受剪承載力設計值；VRk,s :鋼材破壞時的受剪承載力標準值，對群錨，錨栓鋼材斷后伸長率不大于8%時，應乘以0.8的降低系數;k :地震作用下錨固承載力降低系數，按表4.3.9JGJ145-2013選取；Y Rs,V :鋼材破壞時的受剪承載力分項系數，按表4.3.10JGJ145-2013，取y Rs,V=1.2 ；VRk,s=0.5A sfyk6.1.14-2JGJ145-2013=0.5 X 84.3 X400=16860NVRd,s=kV Rk,s/ Y Rs,V=1 X 0.8 X 16860/1.2=11240N Vsdh=849.516N所以，錨栓鋼材受剪破

17、壞承載力滿足設計要求！2.8混凝土楔形體受剪破壞承載力計算按6.2.18JGJ145-2013的規定，錨栓邊距c 10h ef或c 1取：書 s,V = 1VRk,c0=1.35d ahe(fcu,k).5C11.5(對開裂混凝土)6.2.19-1JGJ145-2013 0 5a =0.1(h ef/C1) .6.2.19-3JGJ145-2013B =0.1(d/c 1嚴 6.2.19-4JGJ145-2013其中：a、B ：系數；d :錨栓桿公稱直徑(mm)；fcu,k :混凝土立方體抗壓強度標準值； hef：錨栓有效錨固深度(mm)；c1 :錨栓與混凝土基材邊緣的距離(mm)；0.5a

18、=0.1(h ef/C 1) =0.1 X (100/100) 0.5=0.10.2B =0.1(d/c 1)=0.1 X (12/100) 0.2=0.065VRk,c0=1.35d ahefB (fcu,k)0.5C11.5=1.35 X 120.1 X 100 0.065 X (30) 0.5 X 1001.5 =12788.291N02Ac,v =4.5c 16.1.17JGJ145-20132=4.5 X 1002=45000mm因為：h 16.1.20JGJ145-20131/2=(1.5 X 100/150)=1 1取：書 h,V = 1書 a ,V=1.0按規范 6.1.23J

19、GJ145-2013要求：(1)不開裂混凝土或邊緣為無筋或少筋的開裂混凝土，書re,V應取為1.0 ；邊緣配有直徑d不小于12mm縱筋的開裂混凝土，書re,V應取為1.2 ;邊緣配有直徑d不小于12mm縱筋及間距不大于100mm箍筋的開裂混凝土，書re,V應取為4 ； 本處計算書中，按規范根據錨固區混凝土和配筋情況取屮re,V = 1 ；書 ec,V=1/(1+2e V/3C1)W 16.1.22JGJ145-2013=1/(1+2 X 0/3/100) =1.0取 ec,V = 1把上面各結果代入，得到群錨砼楔形體破壞時的受剪承載能力標準值為：VRk,c=VRk,c X Ac,v/Ac,V

20、X W s,V 書 h,V 書 a，皿 re,V 書 ec,V=12788.291 X 75000/45000 X 1 X 1 X 1 X 1 X 1 =21313.818NVRd,c=kVRk,c/ Y Rc,V=0.7 X 21313.818/1.5=9946.448N Vsdg=3398.063N在這里，我們分析一下規范的具體要求，按5.3.7JGJ145-2013的要求，混凝土邊緣破壞時，群錨總剪力設計值Vsdg應取各錨栓合力值，而當錨栓剪力作用方向為背離混凝土邊緣時，該剪力值可不參與計算，同時上面進行的混凝土 邊緣破壞受剪承載力的計算前提是：錨栓邊距c不大于10h ef或不大于60d

21、，在本計算中：(1) 錨栓剪力作用方向非背離混凝土邊緣；(2) c=100mm 10hef=1000mm ;c=100mm 60d=720mm ;所以，此處需要計算混凝土受剪承載力，群錨砼楔形體破壞時的受剪承載能力滿足計算要求！2.9混凝土剪撬破壞承載能力計算VRd,cp=KVRk,cp/Y Rcp 6.1.26-1JGJ145-2013VRk,cp=k X NRk,c 公式 6.1.26-2在上面公式中：K:地震作用下承載力降低系數，按表4.3.9JGJ145-2013選取；VRd,cp :混凝土剪撬破壞時的受剪承載力設計值；VRk,cp:混凝土剪撬破壞時的受剪承載力標準值；N Rk,c :

22、混凝土錐體破壞受拉承載力標準值；Y Rcp:混凝土剪撬破壞時的受剪承載力分項系數，按表4.3.10JGJ145-2013取1.5 ；k :錨固深度hef對VRk,cp的影響系數，當hefVsdg=3398.063N所以，混凝土剪撬破壞承載能力滿足計算要求！2.10拉剪復合受力承載力計算鋼材破壞時要求：2 2(Nsd/NRd,s) +(Vsd/VRd,s) 16.1.28-1JGJ145-2013上式中：NSd :錨栓拉力設計值(N);NRd,s :錨栓鋼材破壞受拉承載力設計值 (N)；VSd :錨栓剪力設計值(N)；VRd,s :錨栓鋼材破壞受剪承載力設計值(N)；對于群貓，應分別用Nsdh、

23、Vsdh代替Nsd和Vsd進行計算。混凝土破壞時要求：(Nsd/N Rd,c) 15+(Vsd/VRd,c)15 16.1.29-1JGJ145-2013上式中：Nsd :錨栓拉力設計值(N);NRd,c :混凝土破壞受拉承載力設計值(N);Vsd :錨栓剪力設計值(N);VRd,c :混凝土破壞受剪承載力設計值(N)；分別代入上面計算得到的參數計算如下：(Nsdh/N Rd,s)2+(VSdh/VRd,s)22 2=(1544.4/28100)+(849.516/11240)=0.009 1.0所以，鋼材拉剪復合承載力滿足設計要求！ (Nsdg/N Rd,c)1.5+(V Sdg/VRd,c

24、)1.51 5 =(6177.6/34080.515). +(3398.063/9946.448)=0.277 hef+2d 0=128mm ;h=400mm100mm ;因此，混凝土基材厚度滿足規范的要求！關于群錨錨栓的最小間距s和最小邊距c,按7.1.2JGJ145-2013的要求，應符合下面的要求(dnom為錨栓外徑)(1) 位移控制式膨脹型錨栓：s 6dnom、c 10d nom ；(2) 扭矩控制式膨脹型錨栓：s 6d nom、c 8d nom ；(3) 擴底型錨栓：s 6d nom、C6dnom；(4) 化學錨栓：s6dnom、c6d nom ；對本處結構來說，采用的錨栓類型是化學

25、錨栓，有：s=150mm 6d nom=72mm ；c=100mm 6dnom=72mm ；因此,群錨錨栓的最小間距 s和最小邊距c滿足規范的要求！3附錄常用材料的力學及其它物理性能短期荷載作用下玻璃的強度設計值fg(MPa)JGJ102-2003 表 5.2.1種類厚度(mm)大面側面普通玻璃528.019.5浮法玻璃51228.019.515 1924.017.0 2020.014.0鋼化玻璃51284.058.815 1972.050.4 2059.041.3長期荷載作用下玻璃的強度設計值fg(MPa)JGJ113-2015 表 4.1.10種類厚度(mm)大面側面平板玻璃4129615

26、 1975 2064半鋼化玻璃412282015 192417 202014鋼化玻璃412423015 193626 203021三、 鋁合金型材的強度設計值(MPa )GB50429-2007 表 434鋁合金牌號狀態厚度強度設計值(mm)抗拉、抗壓抗剪6061T4不區分9055T6不區分2001156063T5不區分9055T6不區分150856063AT5 1013575T6 1016090四、 鋼材的強度設計值(1-熱軋鋼材)fs(MPa)JGJ102-2003 表 523鋼材牌號厚度或直徑d(mm)抗拉、抗壓、抗彎抗剪端面承壓Q235dw 16215125325Q345dw 1631

27、0180400五、鋼材的強度設計值(2-冷彎薄壁型鋼)fs(MPa)GB50018-2002 表 421鋼材牌號抗拉、抗壓、抗彎抗剪端面承壓Q235205120310Q345300175400六、不銹鋼板材的強度設計值 f(MPa)JGJ336-2016 表 524-2統一 數字 代號牌號規定非比例 延伸強度RP0.2b抗拉強度?l抗剪強度?vS3040806Cr19Ni10(0Cr18Ni9 )205180100S3160806Cr17Ni12Mo2(0Cr17Ni12Mo2 )205180100S3170806Cr19Ni13Mo3(0Cr19Ni13Mo3 )205180100七、材料的

28、彈性模量 E(MPa)JGJ102-2003 表 5.2.8、JGJ133-2001 表 5.3.9、JGJ336-2016 表 5.2.10材料E材料E玻璃0.72 X 105不銹鋼絞線1.2 X 1051.5 X 105鋁合金、單層鋁板0.70 X 105高強鋼絞線1.95 X 105鋼、不銹鋼2.06 X 105鋼絲繩550.8 X 10 1.0 X 10消除應力的高強鋼絲2.05 X 105花崗石板50.8 X 105蜂窩鋁板10mm0.35 X 105鋁塑復合板4mm0.2 X 105蜂窩鋁板15mm0.27 X 105鋁塑復合板6mm0.3 X 105蜂窩鋁板20mm0.21 X 105瓷板0.6 X105陶板0.20 X105