【幕墙知识】一篇文章把幕墙预埋件设计计算说明白

幕墙预埋件

预埋件,顾名思义是预先埋设于主体实体结构(混凝土梁、柱)中的金属构件,是幕墙工程中重要的组成部分。幕墙的框支承结构通过连接件固定于预埋件上,实现幕墙与主体的有机结合。平板预埋件的设计,主要遵循《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015版)中规定,在各地的幕墙规范中也有篇幅做要求。

 

【幕墙知识】一篇文章把幕墙预埋件设计计算说明白插图

 

【基于Rhinoinside.Revit快速放置预埋件设计】

 

本文从材料选择等5个方面做梳理,并提供常规幕墙用平板预埋件和悬挑3米雨篷用埋件案例计算,供参考!

 

◆材料选择   ◆加工埋设  ◆埋件计算  ◆锚固修正 ◆构造要求 

◆计算案例(常规幕墙与悬挑雨篷)

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【幕墙知识】一篇文章把幕墙预埋件设计计算说明白插图2

 

材料选择

 

受力预埋件的锚板宜采用Q235、Q345级钢。锚筋应采用HRB400(带肋)或HPB300(光圆)级钢筋,不应采用冷加工钢筋。

 

加工埋设

 

直锚筋与锚板应采用T型焊。当锚筋直径不大于20mm时,宜采用压力埋孤焊;当锚筋直径大于20mm时,宜采用穿孔塞焊。当采用手工焊时,焊缝高度不宜小于6mm,且对300MPa级钢筋不宜小于0.5,对其他钢筋不宜小于0.6,为锚筋直径。

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 图一:T型手工电弧焊的构造要求  图二:穿孔塞焊的构造要求

 

锚筋与锚板焊接时,锚筋为HPB300级钢筋宜采用E43型焊条,锚筋为HRB400级钢筋宜采用E55型焊条;压力埋弧焊宜采用HJ431型焊剂或其他性能相近的焊剂。

 

表面处理:对于预埋件的表面处理目前有两种方式,一是原材料本色加工,埋设到主体梁上后,室外侧板面做防锈处理,通常为涂刷两遍防锈漆,一遍银粉漆。这样做的好处是类同于梁柱结构的主钢筋位于混凝土内,拥有良好的握裹力。

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热浸镀锌+防腐处理一步到位

 

埋设:预埋件的锚筋应放置在构件的外排主筋的内侧。与主体均压环或避雷钢筋通过焊接或绑扎可靠连接。

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埋件计算

 

锚板厚度

应根据其受力情况计算确定,不宜小于锚筋直径的0.6倍。常规幕墙工程的锚板厚度可取8mm~12mm。

锚筋的总截面面积As

于幕墙采用最为常规的预埋件,同时受剪力、法向拉力和弯矩共同作用,详《混凝土结构设计规范》9.7.2条

 

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受拉钢筋的基本锚固长度

 

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受拉钢筋的锚固长度

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锚固长度修正

 

1、修正一

 

    《混凝土结构设计规范》8.3.2条的规定:

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2、修正二

依据《混凝土结构设计规范》8.3.3条的规定:当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时,包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度(投影长度)可取为基本锚固长度的60%。弯钩和机械锚固的形式(图8.3.3)和技术要求符合表8.3.3的规定。

采用第8.3.3条的修正后,不应再考虑第8.3.2条的修正。

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构造要求

 

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计算案例

 

一、常规幕墙用平板预埋件

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1、埋件设计大样图

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2、设计资料

项目地点:宁波

钢筋直径: D10

钢筋级别:

fy = 300.00 N/mm2

混凝土强度等级: C30

fc = 14.30 N/mm2

ft = 1.43 N/mm2

直锚筋布置: 2 × 3

锚板厚度: t = 10 mm

直锚筋横向间距: b = 100 mm

直锚筋纵向间距: b1 = 110 mm

外层锚筋中心到锚板边缘的距离: a = 50 mm

拉力设计值: N = 2.4 kN

剪力设计值: V = 3.4 kN

弯矩设计值: M = 0.25 kN·m

预埋件受力类型: 拉弯剪

考虑抗震: 是

 

3、计算结果

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依据以上计算,锚筋长度取240mm,本项目梁宽250mm,满足要求。

注:现建筑梁宽200mm居多,依据浙江省《建筑幕墙工程技术标准》DB33/T 1240-2021附录A.0.8规定: 锚筋的计算总截面面积As与实际配筋总截面面积A的比值小于或等于表A.0.8中的数值时,包括弯钩或锚固头在内的锚固长度(投影长度)La可取15d,且不应小于180mm。表A.0.8中,带肋钢筋对应C30砼等级时系数为0.43,As/A=0.07,远小于0.43。结合A.0.5-2,锚筋锚固长度取200mm。

 

二、悬挑铝板雨篷钢结构预埋件计算书

1、设计示意图

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2、设计资料

项目地点:杭州

雨蓬悬挑长度:3000mm

雨蓬主梁间距:1500 mm

钢筋直径: D16

钢筋级别:

fy = 300.00 N/mm2

混凝土强度等级: C30

fc = 14.30 N/mm2

ft = 1.43 N/mm2

直锚筋布置: 3 × 3

锚板厚度: t = 16 mm

直锚筋横向间距: b = 125 mm

直锚筋纵向间距: b1 = 125 mm

外层锚筋中心到锚板边缘的距离: a = 60 mm

拉力设计值: N = 5.00 kN

剪力设计值: V = 15.00 kN

弯矩设计值: M = 28.00 kN·m

预埋件受力类型: 拉弯剪

考虑抗震: 是

 

3、计算结果

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当混凝土梁宽度不足时可根据《混凝土结构设计规范》8.3.3条的规定,采用弯钩或机械锚固措施进行折减计算,可取为基本锚固长度的60%:为372mm。这就要求混凝土梁宽不能小于400mm,如若条件不能满足,考虑双夹板埋件。保证设计内力不超过混凝土的冲切承载力,雨篷、采光顶的受力情况较幕墙复杂,在预埋件的计算时严格遵照《混凝土结构设计规范》GB50010-2015版执行。

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