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      细说建筑幕墙用机械锚栓的受拉和抗剪承载力

      2018-09-26  来自: 南京曼卡特科技有限公司 浏览次数:3065

      在做幕墙项目时,有客户会关心机械锚栓的受拉和抗剪承载力。下面小编就和大家聊聊建筑幕墙用机械锚栓的基础力学知识和简单的计算方法,不过此方法***于幕墙工程。非幕墙工程,如加固工程、安装工程,关于锚栓的设计、计算则不能按照此方法进行。

       

       细1.jpg

       

      纵坐标为钢材应力,横坐标为随着应力的改变,钢材发生的应变(变形量)

      1.弹性阶段

      曲线中OA段是一条直线,应力与应变成正比。如卸去外力,试件能恢复原来的形状,这种性质即为弹性,此阶段的变形为弹性变形。与A点对应的应力称为弹性极限,以σp表示。应力与应变的比值为常数,即弹性模量E,E=σ/ε。弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力,是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。

      2.屈服阶段

      应力超过A点后,应力、应变不再成正比关系,开始出现塑性变形。应力的增长滞后于应变的增长,当应力达B上点后(上屈服点),瞬时下降至B下点(下屈服点),变形迅速增加,而此时外力则大致在恒定的位置上波动,直到B点,这就是所谓的“屈服现象”,似乎钢材不能承受外力而屈服,所以AB段称为屈服阶段。与B下点(此点较稳定、易测定)对应的应力称为屈服点(屈服强度),用σs表示。

      钢材受力大于屈服点后,会出现较大的塑性变形,已不能满足使用要求,因此屈服强度是设计上钢材强度取值的依据,是工程结构计算中非常重要的一个参数。

      3.强化阶段

      当应力超过屈服强度后,由于钢材内部组织中的晶格发生了畸变,阻止了晶格进一步滑移,钢材得到强化,所以钢材抵抗塑性变形的能力又重新提高,BC呈上升曲线,称为强化阶段。对应于最高点C的应力值(σb)称为极限抗拉强度,简称抗拉强度。

      显然,σb是钢材受拉时所能承受的***应力值。屈服强度和抗拉强度之比(即屈强比=σs/σb)能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比越小,其结构的安全可靠程度越高,但屈强比过小,又说明钢材强度的利用率偏低,造成钢材浪费。建筑结构钢合理的屈强比一般为0.600.75。

      4.颈缩阶段

      试件受力达到最高点C点后,其抵抗变形的能力明显降低,变形迅速发展,应力逐渐下降,试件被拉长,在有杂质或缺陷处,断面急剧缩小,直到断裂。故CD段称为颈缩阶段。

      中碳钢与高碳钢(硬钢)的拉伸曲线与低碳钢不同,屈服现象不明显,难以定屈服点,则规定产生残余变形为原标距长度的0.2%时所对应的应力值,作为硬钢的屈服强度,也称条件屈服点,用σ0.2表示。

       细2.jpg

       

       

      钢材承载时,如承载力突破屈服强度,则非常危险,因此,无论怎样设计,都***保证钢材的受拉在屈服强度之下。此外,还需要考虑相应的分项系数、安全系数。

      按相关规范,机械锚栓的基础数据如下:

      碳钢及合金钢锚栓钢材强度设计指标 

       

       细3.jpg

       

      从表格中可以看出,锚栓钢材的抗拉强度设计值为抗拉强度标准值的0.60倍,抗剪切设计值为抗拉设计值的0.60倍?;痪浠八?,锚栓螺杆受剪时,螺杆的受剪切设计值为螺杆钢材受拉标准值的0.36倍。

      这里,需要强调的是:上述倍率关系,***于标准的螺杆钢材!

      机械锚栓螺杆有效截面积:

         M10螺杆有效截面积:58mm2 

         M12螺杆有效截面积:84.3mm2 

         M16螺杆有效截面积:157mm2

      有效截面积的意思是:螺栓在破坏时,破坏总发生在***薄弱的,就是***小的截面上。螺栓因为有螺纹的存在,所以,破坏***发生在螺纹谷处。而并非3.14×R2,此处R为螺杆(圆钢部分)的半径。

      单纯为螺杆受剪、不考虑开裂混凝土因素,且锚栓处于被拉断状态,我们可以进行一下计算:

         受拉承载力设计值Nat=fud,t×As 

         Nat------锚栓刚才受拉承载力设计值

         fud,t-----锚栓钢材用于抗拉计算的强度设计值

         AS-----锚栓有效截面积

      例如,机械锚栓螺杆为5.8级,M12直径,则该锚栓在足够埋深下(可以拉断的埋深),其抗拉设计值为84.3×310/1000=26.13(KN)

      锚栓抗剪承载力公式(无杠杆臂受剪)Va=fud,v×As

      例如,机械锚栓螺杆为5.8级,M12直径,则单纯螺杆抗剪设计值计为84.3×180/1000=15.17(KN )

      上述对于抗剪切的计算,***于螺杆受剪切,即:预置式安装。穿透式安装时锚栓的抗剪切设计值是无法计算的,只能通过若干次抗剪切实验,获得足够数量的数据后,进行归纳整理,再考虑置信水平、变异系数后来获得。

       细5.jpg

       

      编辑者:南京曼卡特,如需转载,请注明出处

      原文链接:https://www.njmkt.net/Article/xsjzmqyjxm.html

       

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