幕墻點(diǎn)式支承玻璃建筑中金屬連接件的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法（上）

　　與材料非線性有限元分析的結(jié)果完全相符,因此可用線性有限元分析計(jì)算緊固件在彈性階段的應(yīng)力狀態(tài)。

　　根據(jù)有限元分析可以得到緊固件在受拉、受壓、受剪、拉剪和壓剪情況下的應(yīng)力狀態(tài)。

　　1)緊固件受拉時(shí),上墊板的下表面受壓,在上墊板和螺桿(或內(nèi)軸)連接處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中;

　　2)緊固件受壓時(shí),在下墊板和螺桿(或內(nèi)軸)之間會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中;

　　3)當(dāng)緊固件受剪時(shí),在螺桿的端部出現(xiàn)最大應(yīng)力;

　　4)在拉剪和壓剪綜合作用情況下,墊板和螺桿(或內(nèi)軸)連接處以及螺桿端部都可能出現(xiàn)最大vonMises應(yīng)力,因此當(dāng)緊固件受拉剪和壓剪時(shí),是墊板與螺桿(或內(nèi)軸)連接處和螺桿端部同時(shí)起應(yīng)力控制作用。根據(jù)線性有限元分析可以算得緊固件在受拉和受壓情況下的應(yīng)力集中系數(shù)γ(應(yīng)力集中處應(yīng)力/螺桿端部應(yīng)力),見表2。


　　根據(jù)以上分析,可以得到各種緊固件在拉剪和壓剪情況下承載力計(jì)算的統(tǒng)一公式。等連接件的材料采用合金鋼1Cr18Ni9。根據(jù)我們的材質(zhì)試驗(yàn)研究結(jié)果,這種材料在進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn)時(shí)沒有明顯的屈服平臺(tái),因此取塑性應(yīng)變?yōu)?·2%時(shí)的應(yīng)力值作為其屈服強(qiáng)度。

　　2　緊固件承載力的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法
　　2·1　緊固件承載力的設(shè)計(jì)公式
　　根據(jù)緊固件的試驗(yàn)和非線性有限元分析結(jié)果可知,考慮材料非線性的有限元分析能夠模擬試件加載的全過(guò)程[3]。由于在彈性階段,線性有限元分析式中,Ae為螺桿的有效截面積;We為螺桿的有效彈性抵抗矩;γ為應(yīng)力集中系數(shù);hc為剪力作用點(diǎn)到螺桿端部的距離,見圖2;σy為緊固件材料的屈服強(qiáng)度。式(1)、式(2)中的第一式表明緊固件受拉和受壓時(shí)的集中應(yīng)力應(yīng)不超過(guò)材料屈服強(qiáng)度;第二式表明在承受拉、剪共同作用或壓、剪共同作用時(shí),緊固件螺桿端部的最大正應(yīng)力應(yīng)不超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度。通過(guò)式(1)、式(2)可以算得各緊固件在受拉和受壓情況下屈服時(shí)的拉力和壓力,并與理論和有限元結(jié)果[2]做一比較(表3)。由于兩公式采用了材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,所以算得的承載力設(shè)計(jì)值比有限元分析結(jié)果要小,但仍然大于典型四邊雙層玻璃板各支承點(diǎn)所承受的實(shí)際荷載(此工程中為1·8kN)。

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