现代建筑与幕墙的连接结构
作者: 张洪利
随着现代装饰行业发展，我们周围生活的环境每天都在发生着变化，绿色、节能、简洁、明快的设计理念引导装饰潮流，风格各异的装饰效果给人愉悦的享受。
幕墙技术的应用使装饰业进入一个新阶段，不同材料组合，线条变化灵活，富于表现力，不但外观新颖而且施工方便，是其明显的特点。幕墙按其面层材料分主要有玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙。做为设计人员不但要了解其使用范围，而且还要掌握其设计要点。
现代建筑形体变化复杂，在高层建筑中玻璃幕墙应用比较广泛，下面结合自身的经验谈一谈幕墙与主体连接应考虑的几个问题。
幕墙的设计首先要考虑各种因素影响，通过结构计算确定幕墙框料尺寸、面层材料的规格。幕墙的连接设计包括立梃与建筑物主框架的连接设计，横梁与主梃的连接设计，它对幕墙起着关键作用。幕墙立梃靠连接件与建筑连接，连接件要承受重力荷载、风荷载、地震作用和温差作用，幕墙在复杂应力作用下将发生变形和位移，故连接件与建筑主体的连接强度应大于连接件本身的承载能力。
幕墙连接件与钢筋混凝土结构的连接要通过由锚板和对称配置的直钢筋组成的预埋件，其构造要求为：
a)钢锚板宜采用Q235钢。钢板厚度t应大于钢筋直径的0.6倍，受拉和受剪预埋件的锚固厚度应大于b/8，b为锚筋间距。
b)预埋件锚筋采用Ⅰ级或Ⅱ级钢筋，不得采用冷拢钢筋。预埋件受力直锚筋不少于四根。其直径不宜小于8mm亦不宜大于25mm。对于受剪预埋件钢筋可采用2根，钢筋中心至锚板边缘的距离不应小于2d及20mm，预埋件的锚筋应放在构件的最外层主筋内侧。
c)直锚筋与锚板应采用T形双面焊缝，当d≤20mm时，宜采用压力埋弧焊；当d≥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及0.5d(Ⅰ级钢筋)或0.6d(Ⅱ级钢筋)。
d)受拉钢筋锚固长度
C25 Ⅰ级钢筋30d C30 Ⅰ级钢筋25d
Ⅱ级钢筋40d Ⅱ级钢筋35d
当主体结构为混凝土且没有采取预埋件时，应采取其他连接措施。通常采用膨胀螺栓，膨胀螺栓是后置连接件，工作性能较差，不作为连接的常规手段。不得已采用膨胀螺栓时必须确保安全，应有较大的安全储备，要比实际计算的胀栓数多2-3个，对于旧建筑物改造要更加注意。
无论是新
建筑还是旧建筑，当主体采用空心砖体时不允许采用膨胀螺栓来直接固定后置锚板，设计时必须用钢筋将墙体穿透，钢筋两端分别在空心墙体内外两侧与钢板焊接，做成钢夹板的形式。在外墙采用空心砖砌筑墙体时，每隔1米高度都应设有混凝土加强带，所以我们在设计锚固点时，要尽量利用此加强带来增强幕墙骨架的整体刚度，提高安全性。
对于尺寸较大的幕墙，预埋件及连接件按计算尺寸适当加大，并应设置与悬挑连接件成45度夹角的斜向拉杆，防止发生弯剪破坏。连接件与预埋件大都采用焊接，焊接的质量直接影响构件的使用寿命，必须严格执行焊接规范的要求并做好防腐处理。
作者单位: 唐新装饰设计工程有限公司设计院
作者简介: 作者系唐新装饰设计工程有限公司设计院设计师
建筑幕墙结构连接的应用
由金属构件与各种板材组成的悬挂在主体结构上、不承担结构荷载与作用的建筑物外围护结构,称为建筑幕墙。按建筑幕墙的面板可将其分为玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙混凝土幕墙及组合幕墙等。按建筑幕墙的安装形式又可将其分为散装建筑幕墙、半单元建筑幕墙、单元建筑幕墙、小单元建筑幕墙等。
一、建筑幕墙的预埋件及膨胀螺栓设计依据及原则
建筑幕墙框格构造体系设计计算受力分析先从镶嵌体入手，可视为四边铰接的简支板，按45°与中线相交受荷分配法将承受荷
载分配给四边杆件上，再按简支梁计算杆件内力将其传至与建筑物主体结构固定的支座上，而嵌板构造体系设计计算受力分析是将板面受荷一次传给建筑物主体结构的连接点上。
近年来，根据国家有关部门的要求，我国土木工程界全面开展了工程结构可靠度设计标准的编制。以概率理论为基础的极限状态设计法取代以经济为主的定值表达容许应力设计法。由于建筑结构设计的标准是在正常荷载作用下不产生损害，在这种情况下，幕墙亦处于弹性状态，因此，其构件的内力计算应采取弹性计算方法进行。其截面最大应力设计值不应超过材料强度的设计值：σ≤?
式中：σ为荷载和作用截面最大应力设计值，亦为应力标准值乘以大于1的系数k1，通过效应组合得到；f为强
度设计值，由强度标准值fk除以大于1的系数k2得到：
结构安全度k＝k1×k2
在进行幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，荷载和作
用效应组合的分项系数分别是：
对于重力荷载γ G为1.2；
对于风荷载γW为1.4；
对于地震作用γE为1.3；
对于温度作用γT 为1.2。
幕墙应按效应组合中的最不利组合进行设计。
二、预埋件的应用与设计
幕墙构件与混凝土结构的连接一般是通过预埋件实现的。幕墙工程使用的各种预埋件必须经过计算确定，以保证其具有足够的承载力。为了保证幕墙与主体结构连接牢固可靠，幕墙与主体结构连接的预埋件应在主体结构施工时，按设计要求的数量、位置和方法进行埋设，埋设位置应正确。施工过程中如将预埋件的防腐层损坏，应按设计要求重新对其进行防腐处理。
预埋件的锚固钢筋是锚固作用的主要来源，混凝土对锚固钢筋的粘结力是决定性的，因此预埋件必须在混凝土浇灌前埋入，施工时混凝土必须振捣密实。目前实际施工中往往由于放入预埋件时，未采取有效措施固定预埋件，混凝土浇铸时往往使预埋件偏离设计位置，影响立柱的安装，甚至无法使用。因此应将预埋件可靠地固定在模板上或钢筋上。
按规定，螺栓只是在立柱与预埋件之间进行连接。对于预埋件，其锚筋的总截面面积As，当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，按下列公式计算并取其中的较大值：
As≥V÷(αrαvfy)+N÷(0.8αbfy )+M÷(αrαbfyz)
As≥N÷（0.8αbfy ）+ M÷(0.4αrαbfyz)
当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，按下列公式计算并取其中的较大值：
As≥（V-0.3 N）÷(αrαvfy)+（M-0.4 N z）÷(1.3αrαbfyz)
As≥（M-0.4 N z）÷(0.4αrαbfyz)
当M＜0.4 N z时，取M-0.4 N z＝0。
上述公式中的系数，应按下列公式计算：
αv=(4.0-0.8d)（fc/fy）有误
当αv＞0.7时，取αv=0.7。
αb =0.4+0.25t÷d
当采取措施防止锚板弯曲变形时：可取αb＝1.0
上述各式中：V---剪力设计值（N）；
N---法向拉力或法向压力设计值；法向压力设计值不应大于0.5fcA
，此处A为锚板的面积（m㎡）；
M---弯矩设计值（N .m m） ；
αr---钢筋层数影响系数，当等间距配置时，2层取1.0 ，3层取0.9；
Z---外层锚筋中心线间的距离（m m）；
αv ---锚筋受剪承载力系数；
d---锚筋直径（m m）；
αb ---锚板弯曲变形折减系数 ；
fy---钢筋抗拉强度设计值（N /m㎡）；
fc---混凝土轴心抗压强度值（N
/m㎡），可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10采用；
t---锚板厚度（m m）。
三、膨胀螺栓的应用
当施工未设预埋件、预埋件漏放、预埋件偏离设计位置、设计变更、旧建筑加装幕墙时，没有条件采用预埋件连接措施，往往要使用后置埋件。采用后置埋件（膨胀螺栓或化学螺栓）时，应符合设计要求并应进行现场拉拔试验,通过试验决定其承载力。
在实际工程施工中，由于采用不同规格的膨胀螺栓，施工单位在设计过程中，大部分膨胀螺栓的握裹力设计值偏小，主要体现在：在各种荷载设计过程中，各种分项系数取值偏小，或不采用分项系数。在膨胀螺栓受拉力计算时，简单地将立柱受的拉力除以所用螺栓的个数，得每处螺栓所受的拉力来进行强度检验。笔者认为，以上算法是不准确的，因为膨胀螺栓是后置连接件，工作可靠性较差，只有在不得已时作为辅助、补救措施，不作为连接的常规手段。使用时必须确保安全，留有余地，按计算只需1个膨胀螺栓就够，实际上应设置2～4个螺栓。
后置埋件（膨胀螺栓或化学螺栓）的具体要求：
1．后置埋件的现场拉拔强度值应由设计人员根据结构计算书确定。
2．后置埋件使用的化学螺栓或膨胀螺栓应由设计人员根据幕墙的性质、种类、计算数据来确定，并
应符合幕墙工程技术规范的规定。
3．现场拉拔测试应按照见证取样的有关程序进行。
4．后置埋件设置的位置与设置位置的结构基体应符合设计要求。
5．后置埋件的结构砼构件强度等级不宜低于C30。
6．后置埋件原则上不宜采用膨胀螺栓，特殊情况若采用膨胀螺栓时应按照设计用量的2~4倍设置，且每层应
采用有效拉结措施。螺栓应闭合处理，防止螺丝栓松动及锈。
现代建筑与幕墙的连接结构
作者: 张洪利
随着现代装饰行业发展，我们周围生活的环境每天都在发生着变化，绿色、节能、简洁、明快的设计理念引导装饰潮流，风格各异的装饰效果给人愉悦的享受。
幕墙技术的应用使装饰业进入一个新阶段，不同材料组合，线条变化灵活，富于表现力，不但外观新颖而且施工方便，是其明显的特点。幕墙按其面层材料分主要有玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙。做为设计人员不但要了解其使用范围，而且还要掌握其设计要点。
现代建筑形体变化复杂，在高层建筑中玻璃幕墙应用比较广泛，下面结合自身的经验谈一谈幕墙与主体连接应考虑的几个问题。
幕墙的设计首先要考虑各种因素影响，通过结构计算确定幕墙框料尺寸、面层材料的规格。幕墙的连接设计包括立梃与建筑物主框架的连接设计，横梁与主梃的连接设计，它对幕墙起着关键作用。幕墙立梃靠连接件与建筑连接，连接件要承受重力荷载、风荷载、地震作用和温差作用，幕墙在复杂应力作用下将发生变形和位移，故连接件与建筑主体的连接强度应大于连接件本身的承载能力。
幕墙连接件与钢筋混凝土结构的连接要通过由锚板和对称配置的直钢筋组成的预埋件，其构造要求为：
a)钢锚板宜采用Q235钢。钢板厚度t应大于钢筋直径的0.6倍，受拉和受剪预埋件的锚固厚度应大于b/8，b为锚筋间距。
b)预埋件锚筋采用Ⅰ级或Ⅱ级钢筋，不得采用冷拢钢筋。预埋件受力直锚筋不少于四根。其直径不宜小于8mm亦不宜大于25mm。对于受剪预埋件钢筋可采用2根，钢筋中心至锚板边缘的距离不应小于2d及20mm，预埋件的锚筋应放在构件的最外层主筋内侧。
c)直锚筋与锚板应采用T形双面焊缝，当d≤20mm时，宜采用压力埋弧焊；当d≥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及0.5d(Ⅰ级钢筋)或0.6d(Ⅱ级钢筋)。
d)受拉钢筋锚固长度
C25 Ⅰ级钢筋30d C30 Ⅰ级钢筋25d
Ⅱ级钢筋40d Ⅱ级钢筋35d
当主体结构为混凝土且没有采取预埋件时，应采取其他连接措施。通常采用膨胀螺栓，膨胀螺栓是后置连接件，工作性能较差，不作为连接的常规手段。不得已采用膨胀螺栓时必须确保安全，应有较大的安全储备，要比实际计算的胀栓数多2-3个，对于旧建筑物改造要更加注意。
无论是新
建筑还是旧建筑，当主体采用空心砖体时不允许采用膨胀螺栓来直接固定后置锚板，设计时必须用钢筋将墙体穿透，钢筋两端分别在空心墙体内外两侧与钢板焊接，做成钢夹板的形式。在外墙采用空心砖砌筑墙体时，每隔1米高度都应设有混凝土加强带，所以我们在设计锚固点时，要尽量利用此加强带来增强幕墙骨架的整体刚度，提高安全性。
对于尺寸较大的幕墙，预埋件及连接件按计算尺寸适当加大，并应设置与悬挑连接件成45度夹角的斜向拉杆，防止发生弯剪破坏。连接件与预埋件大都采用焊接，焊接的质量直接影响构件的使用寿命，必须严格执行焊接规范的要求并做好防腐处理。
作者单位: 唐新装饰设计工程有限公司设计院
作者简介: 作者系唐新装饰设计工程有限公司设计院设计师
建筑幕墙结构连接的应用
由金属构件与各种板材组成的悬挂在主体结构上、不承担结构荷载与作用的建筑物外围护结构,称为建筑幕墙。按建筑幕墙的面板可将其分为玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙混凝土幕墙及组合幕墙等。按建筑幕墙的安装形式又可将其分为散装建筑幕墙、半单元建筑幕墙、单元建筑幕墙、小单元建筑幕墙等。
一、建筑幕墙的预埋件及膨胀螺栓设计依据及原则
建筑幕墙框格构造体系设计计算受力分析先从镶嵌体入手，可视为四边铰接的简支板，按45°与中线相交受荷分配法将承受荷
载分配给四边杆件上，再按简支梁计算杆件内力将其传至与建筑物主体结构固定的支座上，而嵌板构造体系设计计算受力分析是将板面受荷一次传给建筑物主体结构的连接点上。
近年来，根据国家有关部门的要求，我国土木工程界全面开展了工程结构可靠度设计标准的编制。以概率理论为基础的极限状态设计法取代以经济为主的定值表达容许应力设计法。由于建筑结构设计的标准是在正常荷载作用下不产生损害，在这种情况下，幕墙亦处于弹性状态，因此，其构件的内力计算应采取弹性计算方法进行。其截面最大应力设计值不应超过材料强度的设计值：σ≤?
式中：σ为荷载和作用截面最大应力设计值，亦为应力标准值乘以大于1的系数k1，通过效应组合得到；f为强
度设计值，由强度标准值fk除以大于1的系数k2得到：
结构安全度k＝k1×k2
在进行幕墙构件、连接件和锚固件承载力计算时，荷载和作
用效应组合的分项系数分别是：
对于重力荷载γ G为1.2；
对于风荷载γW为1.4；
对于地震作用γE为1.3；
对于温度作用γT 为1.2。
幕墙应按效应组合中的最不利组合进行设计。
二、预埋件的应用与设计
幕墙构件与混凝土结构的连接一般是通过预埋件实现的。幕墙工程使用的各种预埋件必须经过计算确定，以保证其具有足够的承载力。为了保证幕墙与主体结构连接牢固可靠，幕墙与主体结构连接的预埋件应在主体结构施工时，按设计要求的数量、位置和方法进行埋设，埋设位置应正确。施工过程中如将预埋件的防腐层损坏，应按设计要求重新对其进行防腐处理。
预埋件的锚固钢筋是锚固作用的主要来源，混凝土对锚固钢筋的粘结力是决定性的，因此预埋件必须在混凝土浇灌前埋入，施工时混凝土必须振捣密实。目前实际施工中往往由于放入预埋件时，未采取有效措施固定预埋件，混凝土浇铸时往往使预埋件偏离设计位置，影响立柱的安装，甚至无法使用。因此应将预埋件可靠地固定在模板上或钢筋上。
按规定，螺栓只是在立柱与预埋件之间进行连接。对于预埋件，其锚筋的总截面面积As，当有剪力、法向拉力和弯矩共同作用时，按下列公式计算并取其中的较大值：
As≥V÷(αrαvfy)+N÷(0.8αbfy )+M÷(αrαbfyz)
As≥N÷（0.8αbfy ）+ M÷(0.4αrαbfyz)
当有剪力、法向压力和弯矩共同作用时，按下列公式计算并取其中的较大值：
As≥（V-0.3 N）÷(αrαvfy)+（M-0.4 N z）÷(1.3αrαbfyz)
As≥（M-0.4 N z）÷(0.4αrαbfyz)
当M＜0.4 N z时，取M-0.4 N z＝0。
上述公式中的系数，应按下列公式计算：
αv=(4.0-0.8d)（fc/fy）有误
当αv＞0.7时，取αv=0.7。
αb =0.4+0.25t÷d
当采取措施防止锚板弯曲变形时：可取αb＝1.0
上述各式中：V---剪力设计值（N）；
N---法向拉力或法向压力设计值；法向压力设计值不应大于0.5fcA
，此处A为锚板的面积（m㎡）；
M---弯矩设计值（N .m m） ；
αr---钢筋层数影响系数，当等间距配置时，2层取1.0 ，3层取0.9；
Z---外层锚筋中心线间的距离（m m）；
αv ---锚筋受剪承载力系数；
d---锚筋直径（m m）；
αb ---锚板弯曲变形折减系数 ；
fy---钢筋抗拉强度设计值（N /m㎡）；
fc---混凝土轴心抗压强度值（N
/m㎡），可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ10采用；
t---锚板厚度（m m）。
三、膨胀螺栓的应用
当施工未设预埋件、预埋件漏放、预埋件偏离设计位置、设计变更、旧建筑加装幕墙时，没有条件采用预埋件连接措施，往往要使用后置埋件。采用后置埋件（膨胀螺栓或化学螺栓）时，应符合设计要求并应进行现场拉拔试验,通过试验决定其承载力。
在实际工程施工中，由于采用不同规格的膨胀螺栓，施工单位在设计过程中，大部分膨胀螺栓的握裹力设计值偏小，主要体现在：在各种荷载设计过程中，各种分项系数取值偏小，或不采用分项系数。在膨胀螺栓受拉力计算时，简单地将立柱受的拉力除以所用螺栓的个数，得每处螺栓所受的拉力来进行强度检验。笔者认为，以上算法是不准确的，因为膨胀螺栓是后置连接件，工作可靠性较差，只有在不得已时作为辅助、补救措施，不作为连接的常规手段。使用时必须确保安全，留有余地，按计算只需1个膨胀螺栓就够，实际上应设置2～4个螺栓。
后置埋件（膨胀螺栓或化学螺栓）的具体要求：
1．后置埋件的现场拉拔强度值应由设计人员根据结构计算书确定。
2．后置埋件使用的化学螺栓或膨胀螺栓应由设计人员根据幕墙的性质、种类、计算数据来确定，并
应符合幕墙工程技术规范的规定。
3．现场拉拔测试应按照见证取样的有关程序进行。
4．后置埋件设置的位置与设置位置的结构基体应符合设计要求。
5．后置埋件的结构砼构件强度等级不宜低于C30。
6．后置埋件原则上不宜采用膨胀螺栓，特殊情况若采用膨胀螺栓时应按照设计用量的2~4倍设置，且每层应
采用有效拉结措施。螺栓应闭合处理，防止螺丝栓松动及锈。