連接件是工程行業(yè)常用的結(jié)構(gòu)連接產(chǎn)品的統(tǒng)稱。
其中,錨栓作為建筑行業(yè)常用的一款連接件產(chǎn)品,一般是金屬制成,幾乎每個工程或多或少都會借助錨栓把管線、設(shè)備、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件安裝到主體結(jié)構(gòu)上。
錨栓在服役過程中既受拉也受剪,受剪的計算方式得看破壞形式,破壞形式之一就是錨栓鋼材受剪破壞,鋼材受剪破壞形式之一是不帶懸臂工作狀態(tài)下的破壞,此即為“純剪破壞”,如圖1所示。
圖1 錨栓“純剪破壞”
“純剪破壞”的通用驗算方式為:
VEk≤αAfu公式1
其中VEk是所受剪力,A是錨栓截面積,fu為材料抗拉強度,α為折減系數(shù),一般取0.6(fu≤500MPa)或0.5(fu≤1000MPa)。
一、為什么按60%折減?
只能說米塞斯屈服準(zhǔn)則只是原因之一,這個數(shù)字最終是基于眾多行業(yè)前輩們的分析和驗證成果來確定的,包括但不限于:
Fuchs,Eligehausen,1981年,0.6(金屬錨栓),基于超過220組試驗;
Klingner,Mendonca,Roik,1982年,0.7(大頭錨釘)
Anderson,Meinheit,2000年,1.0(大頭錨釘)
Valtinat,1982年,0.625(機械錨栓)
Schmidt,Knoblauch,1988年,0.68(4.6級栓釘)、0.6(10.9級栓釘)
Klingner,Mendonca,1982年,0.675(抗剪栓)、0.7(大頭栓釘)
Cook,Klingner,1989年,0.6(切底錨栓)
有關(guān)Fuchs,Eligehausen得到的0.6,還有個小故事值得插播一下。
當(dāng)時他們實際分析出來的數(shù)據(jù)并不是0.6而是0.68。但是由于疏忽,他們沒有記錄金屬錨栓的實際強度。不過根據(jù)他們的經(jīng)驗,金屬錨栓的實際強度比標(biāo)準(zhǔn)值高出10%——20%,于是二人取中15%,從0.68折減到0.6。
以上是數(shù)字0.6的故事。
二、如何判斷是否“純受剪”?
雖然知道了計算方式,不過還有一個很關(guān)鍵的問題沒有說:什么情況才會被認(rèn)為是“純受剪”狀態(tài)?這個問題可以用下面兩張圖來表示。
圖2 連接鋼板與混凝土面貼合
第一種情況:被連接鋼板直接和混凝土貼合(圖2-左所示),毫無疑問“純受剪”;雖然與混凝土貼合,但是內(nèi)螺紋錨栓凸出混凝土面層,如果凸出部分超過被連接鋼板厚度的一半(圖2-右所示),就可以認(rèn)為是“純受剪”狀態(tài)。
圖3 連接鋼板與混凝土面層之間設(shè)置(薄)找平層
第二種情況:混凝土面不平整,為了保持平整度會在被連接鋼板和混凝土面層之間設(shè)置找平層(砂漿墊層),如果墊層強度既不低于混凝土基材強度也不低于30MPa(并且墊層與基材混凝土之間最好設(shè)置粗糙面),且其厚度低于錨栓直徑的一半,則可以認(rèn)為是“純受剪”狀態(tài),如圖3所示。
對于第二種情況,如果墊層厚度超過Φ/2怎么辦?是否就一定不能按“純受剪”狀態(tài)處理?也不盡然。
如果符合以下條件即使超過Φ/2,也可以按“純受剪狀態(tài)”計算,只不過承載力要基于公式1進(jìn)行折減:
在剪力方向至少有2個錨栓,且錨栓間距不低于10Φ
被連接鋼板沒有外在拉力(防止鋼板和墊層脫離)和彎矩作用(這一點主要是為了防止墊層受壓)
墊層厚度t不超過40mm也不超過5Φ
墊層滿布于被連接鋼板下方,且與混凝土基材之間設(shè)置粗糙面,其強度既不低于混凝土基材也不低于30MPa
如圖4所示。
圖4 連接鋼板與混凝土面層之間設(shè)置(厚)找平層