带拉杆雨篷事故频发的原因及预防措施

   日期:2024-11-22     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:308    
核心提示:上图明显为拉杆下拉点连接耳板同雨篷梁的连接焊缝拉脱所致。图1拉杆耳板节点受力分析图若拉杆在恒风组合下受压,则还应计算长细比以及节点板的稳定要求,必要应设置耳板的侧向加强板。图7至图11则均为斜拉杆上节点作法图。

与纯悬臂遮阳篷一样,带拉杆的遮阳篷通常设计为静态确定系统。如果力传递路径中的某个环节出现问题,就会导致整体结构系统的破坏,结构容错能力较差。超静定结构系统不可能形成所有的多层防御机制钢结构斜拉杆设计图,并且对设计或施工缺陷过于敏感。这是拉杆遮阳篷发生事故的重要原因

拉杆上下节点的强度问题是拉杆雨篷发生事故的最重要原因。精确控制结构系统的传力水平、合理采用拉杆角度等设计数据参数、精细化节点细节施工是减少甚至避免事故的重要手段。

虽然拉杆角度、遮阳篷形式选择、前出口距离等受到建筑设计、主体结构设计等的限制,但并不是完全可以自由选择的。但加强自身理论水平(预埋件问题)、细化节点结构设计,是在其他条件无法自由确定的情况下增强结构安全性非常有效的手段。也是幕墙结构设计师能够完全掌控的方法之一。下面通过几个案例来讨论和总结带拉杆遮阳篷的拉杆和耳板的设置原则。

上图明显是拉杆下拉点处耳板与篷梁连接焊缝拉脱造成的。事故遮阳篷悬挑长度10米,左右宽度13米,距地面高度4.8米。仅从图片分析,事故的直接原因是雨篷载荷过大,以及拉杆下拉点耳板与雨篷梁连接焊缝的承载能力。缺陷造成的焊缝损伤还可以进一步分析。事故原因包括以下三个更深层次的原因:

1、当悬挑达到十米时,不再适宜使用拉杆遮阳篷。常规拉杆不应超过六米(后预埋件)至八米(预埋件)。应优先考虑雨篷结构体系的选择。采用柱框遮阳篷。

2、拉杆角度设计太小。拉杆对角拉角应超过40度。在视觉美观、有压力的情况下,以40~60度为宜。此次事故中的遮阳篷估计为34度。确定了遮阳篷下拉点的位置后,也就确定了遮阳篷拉杆拉力的垂直分量G。轴向拉力N=G/sinɵ,拉力水平分力F=GCtgɵ。显然,遮阳杆的倾斜角度ɵ决定了拉杆的大小。拉力的重要因素。横拉杆的拉力随着倾斜角ɵ的减小而迅速增大(如果有偏心距e,则偏心距e也会随着夹角的减小而增大)。横拉杆下节点力学分析图详见图1。

图1 拉杆耳板节点应力分析图

3、拉杆耳板设计不是很合理。拉杆轴线方向显然没有通过耳板将焊缝中心与钢梁连接起来,会产生偏心力矩。此时,焊缝除了正常的拉伸和剪切作用外,还存在弯矩作用。图2和图3分别展示了正确和不合理的拉杆节点设计。该拉杆下拉点节点的应力分析如图1所示。而且,无侧向加强筋的耳板,除了常规的焊接或耳板强度受损。

图2 正确的拉杆节点设计

图3 拉杆节点设计不合理

4、虽然不是事故原因,但从照片中可以看出拉杆节点的结构设计明显过细。在这个雨篷结构设计时代,虽然2017版GB50017《钢结构设计标准》尚未发布,但拉杆耳板和销钉的计算尚未成熟和完整。但在2003年版的GB50017《钢结构设计规范》中,除了销钉和耳板的局部压力和剪力计算外,还明确了耳板孔边距的确定。事故照片中,凸耳销孔边缘距离明显过小,这也存在安全隐患。

上图为江城酒店雨篷事故现场。遮阳篷悬垂五米,使用三个拉杆。从不清楚的图片中基本可以看出,故事的原因大多是拉杆上节点的问题。拉杆上节点预埋件整体拔出。预埋件采用后预埋件形式。只有四个地脚螺栓。板材的厚度也较薄,地脚螺栓的锚固长度也不足。这个遮阳篷显然太薄了,遮阳篷杆顶部使用的承载能力明显严重不足。经判断,该遮阳篷预埋件极有可能是由一位缺乏经验且缺乏后预埋锚杆专业应用的年轻设计师设计的。理论知识和实践经验。

苏州承天路附近的一栋建筑有一个四米长的拉杆雨篷。与文章开头的情况类似。原本设计为预埋件,但由于施工组织设计问题,没有预埋。后预埋件施工过程中,施工方在未通知设计人员的情况下使用了后预埋件。结果,该遮阳篷在2017年底发生了事故,后预埋件在拉杆拉起点处被整体拉出。现场勘察发现,被拔出的后锚栓为普通全螺纹化学锚栓,粘胶将螺杆包裹,整体被拔出。很明显,胶水与混凝土孔壁的粘结力不足,导致化学锚栓混合损坏。 。锚栓厂家相关技术人员现场判断,事故原因是施工时未清理孔壁或孔质量较差。事实上,根据JGJ145-2013《混凝土结构后锚固技术规程》规定,这种受拉、剪力作用的后预埋件的结构件不允许使用普通全螺纹化学锚栓。对于当时施工时的清孔质量是否合格,在没有详细核实的情况下,显然很难下明确的结论。但地脚螺栓的选择问题明显违反了国家相关规定。

以下是一些总结和建议,供设计施工的朋友们参考和讨论:

1、设计带有拉杆雨篷的预埋件时,雨篷的长度不宜大于6米,不宜大于8米。单个拉点支撑的遮阳篷面积不宜大于50平方米,不宜大于60平方米。预埋零件时,伸出长度不应大于4米,且不应大于6米。单个拉点支撑的遮阳篷荷载面积不宜大于30平方米,不宜大于40平方米。

2、拉杆遮阳篷的设计。雨篷梁与混凝土结构的连接应优先采用铰接节点。当节点为后埋件时,宜采用铰接节点。如有必要,请考虑使用刚性连接节点。

使用预埋件时,考虑使用超静定系统(雨篷钢梁与主体结构边梁刚性连接),以增加系统层面的安全裕度。但此时应考虑附加遮阳篷对原主体结构受力方式的影响。

3、带拉杆的遮阳篷的水平角度最好超过40度。拉杆下拉点应优先选择在篷梁有侧向支撑点的位置。其次考虑设计在雨篷梁最佳正负弯矩点处。最经济点(无主次梁关系时,从梁长约30%处的梁端点开始计算,其他梁为20%)。

4、拉杆拉力点的位置应优先考虑位于楼层标高处梁、柱相交处,其次考虑位于独立梁与楼板和混凝土板接触的一侧。倒入一个。并且应尽可能接近楼层标高。避免二次弯矩(对于柱)或扭矩(对于梁)。

5、若拉杆在恒风组合下受压,还应计算长细比和节点板的稳定性要求。如有必要,应安装耳板侧向加强板。

6、设计拉杆时,应注意拉杆中心轴线与节点焊缝中心线、预埋件(锚杆组)中心、节点耳板中心线的重合,尽量避免二次弯矩。销钉的直径和节点板的厚度必须通过计算(销钉的抗剪力以及销钉和板的局部压力)来确定。节点板的设计必须考虑孔边距的结构要求(GB50017钢结构设计标准,P122,11.5.2)和应力计算要求(GB50017钢结构设计标准,P124,第11.6节),以及幕墙格栅接缝与围护结构的交叉关系。

7、带拉杆的遮阳杆宜采用圆钢管截面。设计时截面的初步估算可按本标准第5.3.7条和第5.3.8条的相关方法确定(杆件直径取其空间长度的1/80,壁厚取取直径1/15且不小于5mm)。销轴直径初步选用0.3-0.4D(D为拉杆直径),不宜小于25mm,不宜小于20mm。初选时耳板厚度t(双剪耳板厚度之和)宜为0.5~0.6d(d为销钉直径)。双剪时销钉的设计计算一般采用局部压力控制。

8、设计和构造作用于静定系统并通过销连接的拉杆时,应考虑销孔引起的内力形成机理,并应采用尽量减少应力的设计方案、施工顺序和施工方案。拉杆中销孔的影响。避免或减少实际力传递机制与设计意图的差异。

9、遮阳篷除拉杆外的其他部分的设计,请参照纯悬臂遮阳篷设计的相关规定。

10、当拉杆顶部预埋件(特别是后部预埋件)的承载力计算难以满足时,以及因水平拉力过大(锥体损坏和变形等原因导致预埋件不能满足要求时)如果拉起点与雨篷有高程差,且预埋件垂直剪力过大,无法满足(侧剪、撬剪损坏),则应将拉杆升起。下拉点之间的水平投影距离应增加拉杆及预埋件的数量。

11、带拉杆的篷梁的正弯矩极值点、负弯矩极值点(即拉点位置)、前端点应设置侧向水平支撑副杆。

12、对于需要克服雨篷根部雨篷拉杆拉力水平分力的主体结构自由梁(特别是无楼面支撑的独立钢梁)或专门增设的雨篷结构专用钢梁,弱电应考虑轴线方向承载力问题,当梁为H型钢梁时,应增设水平支撑,以克服拉杆拉力的水平分力,转移至梁支撑位置(通常为主体结构)列或 墙)。

13、拉式遮阳篷需要设置水平支撑以保证遮阳篷结构整体横向稳定性时,应优先在主梁与拉式下拉点连接的一侧设置水平支撑。杆。

如果文字不够清晰。那我们就根据节点的方法来解释一下:

图4 拉杆节点方法一

图5 拉杆节点方法二

图6 拉杆节点方法三

图7 拉杆节点方法四

图8 拉杆节点方法五

图9 拉杆节点方法6

图10 拉杆节点方法七

图11 拉杆节点方法八

图2和图4~10共有9种节点方法。图2、图4、图5和图6显示了拉杆的下节点,图6显示了偶尔可见的直拉杆的下节点。图7至图11都是如何在斜拉杆上创建节点的示意图。

除了正常计算过程中主要计算的引脚直径、耳部厚度、尺寸结构外钢结构斜拉杆设计图,所有九个节点均存在以下五点差异。

1、首先是拉杆与耳板的连接方法。按应力升序:分为普通T型对接焊连接(图2)、单板插焊加强型T型对接连接(图4、图6)、双耳板插焊连接(图 5)。

2、其次,根据拉杆倾斜方向可分为单向斜拉杆和双向斜拉杆(图4、图7)。

3、第三,根据拉杆上的节点预埋件支撑的拉杆数量,可分为单拉杆预埋件和双拉杆预埋件(如图7所示)。当然,在实际项目中,三拉杆法也偶尔见到。

4、还取决于承受拉杆拉力的主结构梁的材料特性以及是否为自由梁(主结构梁是否有混凝土楼板连接和约束)。相关节点见图8和图9。这两个节点图的主要思想是,无论是钢梁还是混凝土梁,当是框架梁浇入混凝土板时,受拉点应尽可能靠近混凝土标高板承受拉杆拉力。这种做法可以使横拉杆的张力水平化。分力可以尽可能由混凝土楼板承受,从而减少梁上的荷载。当为无混凝土楼板支撑的自由梁时,无论是混凝土梁还是钢梁,拉杆的中心线应尽可能穿过梁的中心线,以避免扭转尽可能多的自由光束。

5、最后根据拉杆上节点与主体结构的连接方式可分为钢结构(图8)连接、预埋件连接(图9)、后预埋件连接(图10)和植筋连接(图11)四种方式。在后部预埋件的连接中,如果条件允许,可采用通螺纹螺钉预埋件的方法,以最大限度地提高连接的可靠性和有效性。植筋主要用于混凝土主体结构基层材料较厚,难以贯穿施工,且采用交叉预埋件,拉杆拉力较大,对结构承载能力影响较大的情况。浅埋后的预埋件不能得到保证。由于钢筋主要用于抵抗拉力,因此钢筋方向应与拉杆轴线平行。需要注意的是,按JGJ45《混凝土结构后锚固技术规程》计算雨篷结构拉杆的拉起点时,悬臂构件的锚固深度应按第1.5条的要求本规定6.3.4。长度修正系数。因为带有拉杆的遮阳篷结构本质上是一个静定系统,就像悬臂墙组件一样。属于设防机构,结构体系安全裕度较低。因此,适当增加植筋锚固长度,增加构件和节点强度的安全储备是安全的。和必要的。

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