《墙板设时计计算说明书谷审网站发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《墙板设时计计算说明书谷审网站发（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Thermomass非组合夹心墙板的受力计算及设计要求Thermomass非组合夹心墙板的结构分析和选型计算及设计要求一、 Thermomass非组合夹心保温外墙构造典型的Thermomass非组合夹心保温外墙由3层构造组成：外叶墙、保温层、内叶墙，内叶墙和外叶墙一般为钢筋混凝土材质，保温层通常为挤塑聚苯绝热板（XPS），3层之间通过纤维复合材料特制的保温拉接件（Thermomass的MS或MC拉接件）复合在一起，这些墙板一般由预制厂生产，尺寸规格可以做得很大，当考虑生产、运输、起吊的因素的制约，有时也可以采用现场生产。非组合夹心保温外墙定义：在两层混凝土墙板之间夹入保温材料，将保温拉结件平行
2、穿过保温板，拉接件两端分别锚固于内叶墙和外叶墙混凝土之中，外叶墙的混凝土仅作为保温材料的保护层和装饰层使用，不参与内叶墙板的受力，外叶墙在温度变化作用下可以自由伸缩，使内叶墙和外叶墙之间行为相互独立的方法设计的夹心墙板，称为非组合式夹心三明治保温墙板，简称非组合夹心墙板。二、 Thermomass非组合夹心保温外墙的基础应用Thermomass非组合夹心保温外墙可以设计为承重墙或者非承重墙。承重墙一般为剪力墙，非承重墙通常为“外墙挂板”，外墙挂板除了承受自身的重力以外，还要承受地震作用和风荷载，对于承重墙板还需要承受楼盖或者屋盖传来的荷载。Thermomass非组合夹心保温外墙的制造使用了MS
3、或MC拉接件，外叶墙的混凝土重量通过拉结件传递到内叶墙上，三层构造之间可以形成微小的相对滑移，能够释放温差作用下引起的胀缩应力，有利于防止外叶墙因温度应力而开裂。Thermomass保温拉结件由GFRP材料（纤维增强复合材料）制成，该产品质量稳定，并具有导热系数低、抗拉和抗剪强度高、抗弯承载能力强、弹性和韧性好的特点，使用时所有的拉结件平行穿过保温板，两端分别锚固在内叶墙和外叶墙混凝土之中，拉结件与混凝土材料的相容性和变形协调性好。 由于不同厂家的保温拉结件技术参数不同，以下结构分析计算和设计方法是基于美国AC320标准锚固于混凝土中的纤维加固复合拉结件验收标准和通过ICC ESR-1746检
4、验标准针对Thermomass产品检测所获得的参数，仅适用于美国Thermomass公司的产品。三、 Thermomass拉结件的基本技术参数和设计方法1、 MS、MC型产品的尺寸规格Thermomass的MS、MC型拉结件由纤维复合材料受力杆件和定位的塑料套组合而成，杆件横截面均为5.7mm10mm的近似矩形；MS型锚固长度为38mm，适用于一侧板厚小于63mm的情况，规格包括MS30150，MC型锚固长度为51mm，适用于两侧板厚均大于63mm的情况，规格包括MC30MC150。以常用的MS50为例，表示产品为MS型，两端锚固长度为38mm，适用于50mm厚度的保温板，MC80产品为51m
5、m锚固长度，适用于80mm厚度保温板。MS拉接件总长度=保温厚度+76mm，MC拉接件总长度=保温厚度+102mm（注：在中国销售的产品可能在内叶墙的锚固端加长至48mm或58mm）2、 MS、MC型产品的基本性能参数MS、MC型保温拉结件产品的物理性能指标如下：（表1）物理性能MS拉接件MC拉接件横截面积50.5mm250.5 mm2平均转动惯量243 mm4243 mm4嵌入混凝土深度38 mm51 mm拉伸强度800MPa800MPa拉伸弹性模量40000MPa40000MPa弯曲强度844MPa844MPa弯曲弹性模量30000MPa30000MPa剪切强度57.6MPa57.6MPa
6、MS、MC产品在混凝土中的极限承载力试验值：（表2）型号锚固长度混凝土强度锚固抗剪承载力锚固抗拉承载力MS38mmC401848N10824NC301292N7576NMC51mmC402708N12584NC302008N10268N注：拉结件在混凝土中的锚固抗剪承载力是按照弱轴方向试验所得的数据。MS、MC产品在混凝土中的允许承载力标准值：（表3）型号锚固长度混凝土强度允许剪切力Vt允许锚固抗拉力PtMS38mmC40462N2706NC30323N1894NMC51mmC40677N3146NC30502N2567N注1：单只拉结件允许剪切力和允许锚固抗拉力已经包括了安全系数4.0，内外
7、叶墙的混凝土强度均不宜低于C30，否则允许承载力应按照混凝土强度折减。 注2：设计时应进行验算，单只拉接件的剪切荷载Vs不允许超过Vt，拉力荷载Ps不允许超过Pt，当同时承受拉力和剪力时，要求（Vs/Vt）+（Ps/Pt）1。3、 非组合式夹心墙板中的拉接件在各种工况下的受力状态为了保证工程安全，应综合考虑保温拉结件在构件生产、运输、吊装和使用工况下的受力状态，如：（1） 当构件生产时，如果采用平吊出模时，保温拉接件承受外叶墙自重和动力系数及模板的吸附力，拉力叠加。（2） 在运输和起吊过程中，拉接件承受外叶墙自重剪力和动力系数，剪力叠加，同时承受外叶墙偏心弯矩作用下产生的拉压应力。（3） 正常
8、使用情况下，在外叶墙自重的作用下产生偏心弯矩，拉接件同时承受自重剪力和拉压应力，在风压力和风吸力作用下，拉接件产生拉压应力，在地震作用下产生水平和垂直位移，使拉结件承受地震剪力，拉结件的受力状态应进行组合计算。（4） 对于开洞极不规则的墙板，外叶墙的重心也许与拉接件的布置型心不重合，将导致外叶墙在平面内相对拉接件产生偏心扭矩，使得不同部位的拉接件承受不同方向的剪应力，计算非常复杂。从以上分析可以看出，拉结件的实际受力计算是非常复杂的，第六节通将过案例演算拉接件在不同工况下的受力分析和详细计算过程，实际工程应用中，一般通过简化的计算方法进行设计。美国经过30多年的工程实践经验总结，只要拉接件的布
9、置是相对均匀的，风荷载和外叶墙自重偏心弯矩作用下的引起的拉压应力非常微小，Thermomass拉结件采用4.0安全系数的情况下，拉结件的受力由正常使用工况下由承受的外叶墙自重剪力决定，在生产施工阶段时的受力状态由拉结件在混凝土中的抗拔强度决定，只需要控制脱模时每只拉结件承受的剪力小于允许抗剪荷载，即可认为拉结件在构件生产和使用工况满足安全要求；除了受力安全外，还应该保证墙板的正常使用功能，应该满足外叶墙在自重作用下的垂直位移不大于0.1英寸（2.54mm），并提供了EXECL表格的设计程序，简化了拉结件的计算方法。4、 非组合式夹心墙板的设计方法 非组合式夹心墙板设计分为三个步骤，首先需要对保
10、温拉结件进行选型确定，其次应根据挠度位移标准进行拉结件的间距设计和验算，最后应根据间距计算结果复核拉结件的布置设计，一般应根据墙板的构造设计绘制保温板和拉结件排版布置图。四、 简化计算及控制要求按照美国AC320标准锚固于混凝土中的纤维加固复合拉结件验收标准要求，Thermomass拉接件的设计安全系数为4.0。为了防止外叶墙之间的胶缝拉裂以及门窗的正常开启，该标准要求拉接件在外叶墙自重的作用下产生的垂直弹性位移应小于2.54mm（0.1英寸），美国CTC公司给出了MS和MC型拉结件在不同叶页墙厚度和保温层厚度情况下，外叶墙垂直弹性位移值的计算表格（EXECL程序表格），只要在表格中输入保温层
11、厚度、外叶墙厚度、拉接件间距，表格中会自动计算出外叶墙的下垂挠度和每只拉结件承受的外叶墙自重剪力，表中给出了常用的布置间距。（表4）（可在网站下载该电子计算表格）dd 保温层厚度, mm =90外叶墙厚度, mm 60hv 拉结件锚固长度, mm 38dA 悬臂计算长度, mm 98类别拉接件布置间距 mmQg, N, mmE300X3001301.37D350X3501761.87C400X3502022.13B400X4002302.44B1400X4502592.74A300X6252702.86表中公式为：=QgdA3/12EABIA或者Qg=.12EABIA/dA3其中：为垂直荷载作
12、用下，拉结件悬臂端的挠度值； Qg为作用在单个拉结件悬臂端的外叶墙自重荷载，其中混凝土密度按照24KN/m3取值，假设布置间距为ab，则每只拉结件悬臂端部承受的垂直荷载为：Qg=ab（保护层厚度）24000/109，单位为牛顿（N）；dA值为拉结件的悬臂计算长度，dA = dd + (2hv/3)1 - 1 / (1 + hv/dd)在保温层厚度和拉接件选型已经确定的情况下，dA为确定值；EAB为Thermomass拉接件的弹性模量；EAB = 30000 MPaIA为单个Thermomass拉接件的截面惯性矩，IA=243 mm4；根据悬臂杆件挠度计算的通用公式，在墙板保温层厚度dd 和外叶
13、墙厚度确定的前提下，当改变Thermomass拉结件的布置间距时，每只拉接件所承受的保护层重量Qg相应发生改变，拉接件悬臂端产生的挠度变形值会发生相应的变化，按照规定：每个拉接件的挠度值必须小于2.54mm是最主要的控制指标，同时应控制每只拉结件承受的外叶墙自重Qg不超过允许剪切荷载Vt。注意：当保温板较薄时，很稀的间距也能满足挠度要求，但是在平吊脱模工况下拉结件可能不满足锚固抗拔安全，应校核是否超过允许锚固抗拉力；另外拉结件间距过大时，外叶墙在温度作用下会发生平面外翘曲影响美观，一般应控制拉结件间距不大于600600mm。拉结件的型号选择主要是依据内、外叶墙混凝土层厚度，如果内、外叶墙板一侧
14、的混凝土厚度小于63mm (2.5英寸), 应当使用MS拉结件；如果两层混凝土厚度都等于或大于63mm (2.5in)，那么应当使用MC拉结件。当拉结件间距布置满足允许剪切力要求时，如果混凝土强度等级不小于C30，一般都满足允许锚固抗拉力的要求，因此拉结件的验算，是由挠度变形和允许剪切力算指标控制来满足正常使用要求和安全要求的，当外混凝土强度较低时时采用平吊脱模，可能导致拉接件拉脱破坏。五、 设计及施工要点1、 设计要点（1） 拉接件计算和设计都必须由注册设计专业人士进行审核。（2） 用MS和MC拉接件进行夹心墙设计时，主要用于抵抗在未裂的正常重量混凝土中的静态和短暂的拉力和剪切荷载，由于工作
15、荷载或变形，当混凝土ftfr时将发生开裂。（3） 墙板的混凝土设计强度等级不低于C30，外层混凝土最大石子粒径应小于20mm。（4） 拉接件可以内部暴露、外部暴露或在潮湿环境下暴露。但不能与防腐处理材料及阻燃处理过的木材接触。（5） 设计应保证MS和MC拉接件在混凝土中的有效嵌入深度分别满足38mm和51mm，拉接件与墙板边缘临界应距离大于100mm、与门窗洞口的距离大于150mm，拉接件间距应大于200mm。（6） 使用MS外叶墙混凝土的厚度最小值为50mm，使用MC外叶墙混凝土的厚度最小值为60mm。外表面纹理、凹槽和外露深度都应该在最小值上另加厚度。 例如：假设构件表面有10mm的凸凹花纹，则使用MS的最小厚度应该不小于60mm，使用MC的最小厚度不小于70mm。2、 生产步骤（生产人员应预先学习参加操作手册）（1） 预先钻孔。保温板需要按照
