(1)规范规定
1)《装规》10.2.1规定,计算外挂墙板及连接节点的承载力时,荷载组合的效应设计值应符合下列规定:
①持久设计状况:
当风荷载效应起控制作用时:
S=γGSGk+γwSwk (10-1)[《装规》式(10.2.1-1)]
当永久荷载效应起控制作用时:
S=γGSGk+ΨwγwSwk (10-2)[《装规》式(10.2.1-2)]
②地震设计状况:
A.在水平地震作用下:
SEh=γGSGk+γEhSEhk+ΨwγwSwk (10-3)[《装规》公式(10.2.1-3)]
B.在竖向地震作用下:
SEv=γGSGk+γEvSEvk (10-4)[《装规》式(10.2.1-4)]
式中 S——基本组合的效应设计值;
SEh——水平地震作用组合的效应设计值;
SEv——竖向地震作用组合的效应设计值;
SGk——永久荷载的效应标准值;
Swk——风荷载的效应标准值;
SEhk——水平地震作用的效应标准值;
SEvk——竖向地震作用的效应标准值;
γG——永久荷载分项系数,按本小节第2条规定取值;
γw——风荷载分项系数,取1.4;
γEh——水平地震作用分项系数,取1.3;
γEv——竖向地震作用分项系数,取1.3;
Ψw——风荷载组合系数。在持久设计状况下取0.6,地震设计状况下取0.2。
2)《装规》10.2.2规定,在持久设计状况、地震设计状况下,进行外挂墙板和连接节点的承载力设计时,永久荷载分项系数γG应按下列规定取值:
①进行外挂墙板平面外承载力设计时,γG应取为1.0;进行外挂墙板平面内承载力设计时,γG应取为1.2。
②进行连接节点承载力设计时,在持久设计状况下:当风荷载效应起控制作用时,γG应取为1.2;当永久荷载效应起控制作用时,γG应取为1.35;在地震设计状况下,γG应取为1.2;当永久荷载效应对连接节点承载力有利时,γG应取为1.0。
3)《装规》10.2.3规定,风荷载标准值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009有关围护结构的规定确定。
4)《装规》10.2.4规定,计算水平地震作用标准值时,可采用等效侧力法,并应按下式计算:
FEhk=βEαmaxGk (10-5)[《装规》式(10.2.4)]
式中 FEhk——施加于外挂墙板重心处的水平地震作用标准值;
βE——动力放大系数,可取5.0;
αmax——水平地震影响系数最大值,应按表10-1采用;
Gk——外挂墙板的重力荷载标准值。
表10-1 水平地震影响系数最大值αmax
注:抗震设防烈度7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.3g的地区。
5)《装规》10.2.5规定,竖向地震作用标准值可取水平地震作用标准值的0.65倍。
行业标准《装规》10.2.1、10.2.2在外挂墙板和连接节点上的作用与作用效应的计算,均应按照我国现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)和《抗规》的规定执行。同时应注意:
①对外挂墙板进行持久设计状况下的承载力验算时,应计算外挂墙板在平面外的风荷载效应;当进行地震设计状况下的承载力验算时,除应计算外挂墙板平面外水平地震作用效应外,尚应分别计算平面内水平和竖向地震作用效应,特别是对开有洞口的外挂墙板,更不能忽略后者。
②承重节点应能承受重力荷载、外挂墙板平面外风荷载和地震作用、平面内的水平和竖向地震作用;非承重节点仅承受上述各种荷载与作用中除重力荷载外的各项荷载与作用。
10.2.4,10.2.5外挂墙板的地震作用是依据现行国家标准《抗规》对于非结构构件的规定制定,并参照现行行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102—2003)的规定,对计算公式进行了简化。
6)《装标》5.9.5外挂墙板计算地震作用标准值时,可采用等效侧力法,标准值可按下式计算。
qEk=βEαmaxGk/A (10-6)[《装标》式(5.9.7)]
式中 qEk——施加于外挂墙板重心处的水平地震作用标准值;(www.daowen.com)
βE——动力放大系数,可取5.0;
αmax——水平地震影响系数最大值,应按表10-1采用;《装标》表附注增加两条:①验算地震作用下的连接节点承载力时,连接节点地震作用效应标准值应乘以2.0的调整系数;②竖向地震作用标准值可取水平地震作用标准值的0.65倍;
A——墙板构件的平面面积(m2);
Gk——外挂墙板的重力荷载标准值。
与《装规》不同的是,《装标》把集中荷载转化成面荷载。
7)《辽标》规定,除了与行业标准一样的条文外,还包括以下内容:
①风荷载作用下计算外挂墙板及其连接时,应符合下列规定:
A.风荷载标准值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009有关围护结构的规定确定。
B.应按风吸力和风压力分别计算在连接节点中引起的平面外反力。
C.计算连接节点时,可将风荷载施加于外挂墙板的形心,并应计算风荷载对连接节点的偏心影响。
②计算预制外挂墙板和连接节点的重力荷载时,应符合下列规定:
A.应计入依附于外挂墙板的其他部件和材料的质量。
B.应计入重力荷载、风荷载、地震作用对连接节点偏心的影响。
③短暂设计状况:应对墙板在脱模、吊装、运输及安装等过程的最不利荷载工况进行验算,计算简图应符合实际受力状态。
④对结构整体进行抗震计算分析时,应按下列规定计入外挂墙板的影响:
A.地震作用计算时,应计入外挂墙板的重力。
B.对点支承式外挂墙板,可不计入刚度;对线支承式外挂墙板,当其刚度对整体结构受力有利时,可不计入刚度,当其刚度对整体结构受力不利时,应计入其刚度影响。
C.一般情况下,不应计入外挂墙板的抗震承载力,当有专门的构造措施时,方可按有关规定计入其抗震承载力。
D.支承外挂墙板的结构构件,除考虑整体效应外,尚应将外挂墙板地震作用效应作为附加作用对待。
⑤外挂墙板的地震作用计算方法,应符合下列规定:
A.外挂墙板的地震作用应施加于其重心,水平地震作用应沿任一水平方向。
B.一般情况下,外挂墙板自身重力产生的地震作用可采用等效侧力法计算;除自身重力产生的地震作用外,尚应同时计及地震时支承点之间相对位移产生的作用效应。
(2)规范以外的规定
1)日本鹿岛的有关规定。
①竖向地震作用标准值。日本鹿岛公司PC墙板设计规范中,竖向地震取水平地震作用标准值的0.5倍(中国和欧洲是0.65倍)。日本是大地震较多的国家,对我们有参考价值。
②层间位移。
A.在进行承载能力计算时:钢结构建筑取1/75~1/100;混凝土结构建筑取1/100~1/150。
B.在进行正常使用连接节点应对措施设计时:钢结构建筑取1/250~1/300;混凝土结构建筑取1/300~1/350。
2)关于温度作用。
①PC墙板与主体结构如果热膨胀系数不一样,或温度环境不一样,就会产生变形差异,变形差异如果受到约束,就会在墙板中产生温度应力。
②在PC建筑中,墙板与主体结构热膨胀系数一样,相对变形是由于两者间存在的温差引起的,外墙板直接暴露于室外,环境温度与主体结构有差异。
A.当采用外墙外保温时(非夹心保温板),PC墙板与主体结构的温度差很小,温度相对变形可以忽略不计。
B.当采用外墙内保温时,墙板与主体结构温度相差较大,接近于室内外温差,相对变形不能忽略不计。
C.当PC墙板是夹心保温板时,内叶板与主体结构的温度环境基本一样,外叶板与内叶板之间温度相差较大。
③钢结构建筑,除温度差外,主体结构的热膨胀系数与PC墙板也有差异。
④关于PC墙板温度变形量的计算公式。
Δlt=ηΔTl (10-7)
式中 η——线膨胀系数;η=1.0~2.0×105/℃
ΔT——温差;取墙板与结构之间的相对温差,两者线膨胀系数一样,因有保温层的缘故,
存在温差,与保温层厚度有关;
l——计算竖缝时取构件长度;计算横缝时取构件高度。
(3)计算内容(表10-2)
表10-2 外挂板荷载计算
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