建筑幕墙用钢质拉杆构件设计

建筑幕墙用钢质拉杆构件是拉杆（索）幕墙重要的连接构件，在拉杆（索）幕墙使用十多年以来，幕墙用钢质拉杆构件设计已趋成熟。幕墙用钢质拉杆构件是钢结构，应按《钢结构设计规范》设计，钢质拉杆构件是由杆体、套筒（耳板）、销子组成，杆体、销子使用热轧钢材，而套筒（耳板）为铸钢件，他们的材料牌号和力学性能不一样，受力情况不同，因此要对钢质拉杆构件的受力、传力过程中的每个部位进行设计、验算。
　　在拉杆（索）幕墙体系中，拉杆（索）受的力通过销子传给钢质拉杆构件耳板，由与耳板属同一构件的套筒通过螺纹传给杆体，再由杆体传给另一段套筒（耳板）通过销子传给锚定结构。因此要进行杆体抗拉承载能力、螺纹抗拉（抗剪）承载能力、套筒抗拉承载能力、螺纹抗拉（抗剪）承载能力、耳板抗拉（抗承压）承载能力、销子抗剪承载能力验算。
　　钢质拉杆构件设计、验算应按不同材料牌号、直径的热轧钢材和铸钢件的强度设计值取值，这是由于不同材料牌号、直径的热轧钢材和铸钢件的抗力分项系数（材料性能分项系数）不同（如Q235钢抗力分项系数为1.087、Q345钢抗力分项系数为1.111、铸钢件抗力分项系数为1.282），用标准值设计的话，由于很难求出适用于不同牌号热轧钢材和铸钢件组成的钢质拉杆构的抗力分项系数（材料性能分项系数），就很难求出钢质拉杆构件的承载能力设计值。现以SS型钢质拉杆构件设计、计算为例列表如下：

SS型钢质拉杆构件性能、规格表

钢 种

钢杆体

连接耳板

牌 号

公 称 直 径 d mm

牙 型

螺 距 P   mm

外螺 纹小 径d1 mm

应 力 截 面 积 A1 mm2

承载 能力 设计 值NR N

合 圈 数   ≥

钢 号

套管部分

耳板部分

销 子

外径 D1 mm

应力截 面积A2 mm2

每 片 厚 度 mm

两 片 间 间 距 mm

孔边 距 mm

应 力 截 面 A3 mm2

性能 等级

直径 mm

碳素 结构 钢

Q235

12

普通 粗牙

1.75

10.1

80.1

17222

4.3

ZG230 -450

17

113.9

7

14

5

160

Q235

12

注：1.改变表列部分技术条件时，应由有相应设计资质的设计单位补充设计。  2.表列以外产品，应由有相应设计资质的设计单位设计，制造厂按设计图加工。

 

说明：

一、钢杆体 

1.外螺纹小径（GB/T192-2003）d₁= d-1.082532p=12- 1.082532×1.75=10.1 mm。

2.应力截面积  A1=πd₁²/4=3.14159×10.1²/4=80.1 mm²。

3.承载能力设计值  N_R= A1×215=80.1×215=17222N。

4.旋合圈数 Z=N_R/k₂πd₁bf_v=17222/（0.73×3.14159×10.1×1.52×125）=3.91 Z=3 N_Rh/ k₂πd₁b²f=3×17222×0.947/（0.73×3.14159×10.1×1.52²×215）=4.25

二、套管部分

1. 应力截面积  A2=π（D1²- d²）/4=π（17²-12²）/4=3.14159×145/4=113.9 mm²。

2. 承载能力设计值  N_R= A2×180=113.9×180=20502N＞17222N。

3. 旋合圈数  Z=N_R/k₂πDbf_v=17222/（0.73×3.14159×12×1.52×105）=3.92  Z=3 N_Rh/ k₂πDb²f =3×17222×0.947/（0.73×3.14159×12×1.52²×180）=4.28

三、耳板部分

1. 应力截面积  A3=7×5×4=140 mm²。

2. 承载能力设计值  N_R= A3×180=140×180=25200N＞17222N。

 四、销子

1. 销子抗剪    N_V^b=n_Vπd²/4f_V^b=2×3.14159×10²/4×125=19635 N＞17222N。

2. 耳板抗承压  N_c^b=dΣtf_V=12×7×2×105=30500N＞17222N。