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5.2 材料力学性能
5.2.1 玻璃的强度设计值应按表5.2.1的规定采用。
5.2.2 铝合金型材的强度设计值应按表5.2.2的规定采用。
5.2.3 钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用,也可按表5.2.3采用。
5.2.4 不锈钢材料的抗拉、抗压强度设计值fs应按其屈服强度标准值σ0.2除以系数1.15采用,其抗剪强度设计值可按其抗拉强度设计值的0.58倍采用。
5.2.5 点支承玻璃幕墙中,张拉杆、索的强度设计值应按下列规定采用:
1 不锈钢拉杆的抗拉强度设计值应按其屈服强度标准值σ0.2除以系数1.4采用;
2 高强钢绞线或不锈钢绞线的抗拉强度设计值应按其极限抗拉承载力标准值除以系数1.8,并按其等效截面面积换算后采用。当已知钢绞线的极限抗拉承载力标准值时,其抗拉承载力设计值应取该值除以系数1.8采用;
3 拉杆和拉索的不锈钢锚固件、连接件的抗拉和抗压强度设计值可按本规范第5.2.4条的规定采用。
5.2.6 耐候钢强度设计值应按本规范附录A采用。
5.2.7 钢结构连接强度设计值应按本规范附录B采用。
5.2.8 玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。
5.2.9 玻璃幕墙材料的泊松比可按表5.2.9的规定采用。
5.2.10 玻璃幕墙材料的线膨胀系数可按表5.2.10的规定采用。
![](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190715/093R95155-0.gif)
5.2.3 钢材的强度设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用,也可按表5.2.3采用。
![](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190715/093R91913-1.gif)
5.2.5 点支承玻璃幕墙中,张拉杆、索的强度设计值应按下列规定采用:
1 不锈钢拉杆的抗拉强度设计值应按其屈服强度标准值σ0.2除以系数1.4采用;
2 高强钢绞线或不锈钢绞线的抗拉强度设计值应按其极限抗拉承载力标准值除以系数1.8,并按其等效截面面积换算后采用。当已知钢绞线的极限抗拉承载力标准值时,其抗拉承载力设计值应取该值除以系数1.8采用;
3 拉杆和拉索的不锈钢锚固件、连接件的抗拉和抗压强度设计值可按本规范第5.2.4条的规定采用。
5.2.6 耐候钢强度设计值应按本规范附录A采用。
5.2.7 钢结构连接强度设计值应按本规范附录B采用。
5.2.8 玻璃幕墙材料的弹性模量可按表5.2.8的规定采用。
![](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190715/093R95P7-2.gif)
![](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190715/093R91C5-3.gif)
![](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190715/093R92408-4.gif)
条文说明
5.2.1 目前,国内有关玻璃强度试验的工作不多,强度取值的方法也不统一。玻璃是最有代表性的脆性材料,其破坏特征是:几乎所有的玻璃都是由于拉应力产生表面裂缝而破碎。一直到破坏为止,玻璃的应力、应变都几乎呈线性关系,其弹性模量约为7.2×104N/m㎡。但是,其破坏强度有非常大的离散性。
如图5.1(a)所示,同一批、同尺寸玻璃受弯试件测得的弯曲抗拉强度,其范围为70~160N/m㎡,十分分散。实测的强度值与构件尺寸、试验方法、玻璃的热处理和化学处理方式、测试条件(加载速度、持荷时间、周围环境等)都有关系,而且变化很大。图5.1(b)为尺寸改变时玻璃强度的变化情况。
如图5.1(a)所示,同一批、同尺寸玻璃受弯试件测得的弯曲抗拉强度,其范围为70~160N/m㎡,十分分散。实测的强度值与构件尺寸、试验方法、玻璃的热处理和化学处理方式、测试条件(加载速度、持荷时间、周围环境等)都有关系,而且变化很大。图5.1(b)为尺寸改变时玻璃强度的变化情况。
![玻璃强度特性](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190808/10200R532-0.gif)
因此,玻璃的实际强度设计值一般由生产厂家根据试验资料提供给设计人员,作为幕墙玻璃的设计依据。
日本建筑学会提供的实用设计方法中,给出了玻璃的强度(相当于标准值),如表5.1。日本是按容许应力方法设计的,荷载、强度均采用标准值,设计安全系数K=2.5~3.0。在国内缺乏足够试验数据的情况下,可参考日本的玻璃强度取值为基本数据,再根据国内的安全度要求和多系数表达方法予以调整。
在日本的玻璃承载力设计方法中,总安全系数K=K1K2,见表5.2。其中,K1为作用分项安全系数,取1.2~1.3;K2为玻璃材料分项系数,可由总安全系数进行换算。
日本建筑学会提供的实用设计方法中,给出了玻璃的强度(相当于标准值),如表5.1。日本是按容许应力方法设计的,荷载、强度均采用标准值,设计安全系数K=2.5~3.0。在国内缺乏足够试验数据的情况下,可参考日本的玻璃强度取值为基本数据,再根据国内的安全度要求和多系数表达方法予以调整。
在日本的玻璃承载力设计方法中,总安全系数K=K1K2,见表5.2。其中,K1为作用分项安全系数,取1.2~1.3;K2为玻璃材料分项系数,可由总安全系数进行换算。
![玻璃的强度标准值](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190808/10200RI4-1.gif)
由此可见,玻璃的安全系数K在2.5~3.0之间。结合我国国情,玻璃的安全系数K取2.5,由于起主要控制作用的风荷载分项系数采用1.4,经换算可得出玻璃材料分项系数K2=1.785。
因此,本规范中,玻璃的强度设计值fg取为标准值fgk除以K2,即玻璃大面上的强度设计值。
玻璃的侧面经过切割、打磨打工,产生应力集中,强度有所降低。一般情况下,侧面强度可按大面强度的70%取用。侧面强度对玻璃受弯不起控制作用。在验算玻璃局部强度、连接强度以及玻璃肋的承载力时,会用到侧面强度设计值。
玻璃大部分是平面外受弯控制其承载力设计,受剪起控制作用的机会较少,因此目前没有再区分玻璃的抗拉、抗剪强度。
5.2.2 铝合金型材的强度设计值取决于其总安全系数,一般取为K=1.8。若K1=1.4,则K2=1.286。所以,相应的强度设计值为:
因此,本规范中,玻璃的强度设计值fg取为标准值fgk除以K2,即玻璃大面上的强度设计值。
玻璃的侧面经过切割、打磨打工,产生应力集中,强度有所降低。一般情况下,侧面强度可按大面强度的70%取用。侧面强度对玻璃受弯不起控制作用。在验算玻璃局部强度、连接强度以及玻璃肋的承载力时,会用到侧面强度设计值。
玻璃大部分是平面外受弯控制其承载力设计,受剪起控制作用的机会较少,因此目前没有再区分玻璃的抗拉、抗剪强度。
5.2.2 铝合金型材的强度设计值取决于其总安全系数,一般取为K=1.8。若K1=1.4,则K2=1.286。所以,相应的强度设计值为:
![铝合金型材的强度设计值](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190808/10200U026-2.jpg)
铝型材的强度标准值fak,一般取为σp0.2。σp0.2指铝材有0.2%残余变形时所对应的应力值,即铝型材的条件屈服强度。σp0.2可按现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T 5237的规定取用。
各国铝合金结构设计的安全系数有所不同,一般为1.6~1.8。
按意大利D.M.Mazzolani《铝合金结构》一书所载:
英国BSCP118规范,容许应力为:
各国铝合金结构设计的安全系数有所不同,一般为1.6~1.8。
按意大利D.M.Mazzolani《铝合金结构》一书所载:
英国BSCP118规范,容许应力为:
![容许应力](http://www.oya-u.com/gf/Web/uploads/allimg/190808/10200VB6-3.gif)
德国规范DIN4113,对于主要荷载,安全系数为1.70~1.80。
美国铝业协会规定建筑物的安全系数为1.65,对于桥梁为1.85。
鉴于幕墙构件以承受风荷载为主,铝型材强度离散性也较大,所以总安全系数取1.8是合适的。
5.2.3 幕墙中钢材主要用于连接件(如钢板、螺栓等)和支承钢结构,其计算和设计要求应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定进行。
5.2.4 不锈钢材料(管材、棒材、型材)主要用于幕墙的连接件和支承结构,其强度设计值比照钢结构的安全度略有增大,总安全系数约为1.6。
5.2.5 点支承玻璃幕墙所用的张拉杆、索截面尺寸较小,对各种作用比较敏感,宜具有较高的安全度。按照目前国内工程的经验,张拉杆的安全系数可取为2.0,拉索的安全系数可取为2.5。本条的强度设计值换算系数就是按照这一要求得出的。
5.2.8 本条高强钢丝和高强钢绞线的弹性模量按《混凝土结构设计规范》GB 50010取用。钢绞线和钢丝绳是由钢丝加工而成的,其弹性模量与普通钢丝相比会发生一定变化(实际上为等效变形模量),实际工程中宜通过具体试验确定。
美国铝业协会规定建筑物的安全系数为1.65,对于桥梁为1.85。
鉴于幕墙构件以承受风荷载为主,铝型材强度离散性也较大,所以总安全系数取1.8是合适的。
5.2.3 幕墙中钢材主要用于连接件(如钢板、螺栓等)和支承钢结构,其计算和设计要求应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定进行。
5.2.4 不锈钢材料(管材、棒材、型材)主要用于幕墙的连接件和支承结构,其强度设计值比照钢结构的安全度略有增大,总安全系数约为1.6。
5.2.5 点支承玻璃幕墙所用的张拉杆、索截面尺寸较小,对各种作用比较敏感,宜具有较高的安全度。按照目前国内工程的经验,张拉杆的安全系数可取为2.0,拉索的安全系数可取为2.5。本条的强度设计值换算系数就是按照这一要求得出的。
5.2.8 本条高强钢丝和高强钢绞线的弹性模量按《混凝土结构设计规范》GB 50010取用。钢绞线和钢丝绳是由钢丝加工而成的,其弹性模量与普通钢丝相比会发生一定变化(实际上为等效变形模量),实际工程中宜通过具体试验确定。
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- 12.1 一般规定
- 12.2 检查与维修
- 12.3 清洗
- 附录A 耐候钢强度设计值
- 附录B 钢结构连接强度设计值
- 附录C 预埋件设计
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