在做幕墻項(xiàng)目時(shí)，有客戶會(huì)關(guān)心機(jī)械錨栓的受拉和抗剪承載力。下面小編就和大家聊聊建筑幕墻用機(jī)械錨栓的基礎(chǔ)力學(xué)知識(shí)和簡(jiǎn)單的計(jì)算方法，不過(guò)此方法僅限于幕墻工程。非幕墻工程，如加固工程、安裝工程，關(guān)于錨栓的設(shè)計(jì)、計(jì)算則不能按照此方法進(jìn)行。

縱坐標(biāo)為鋼材應(yīng)力，橫坐標(biāo)為隨著應(yīng)力的改變，鋼材發(fā)生的應(yīng)變（變形量）

1.彈性階段

曲線中OA段是一條直線，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。如卸去外力，試件能恢復(fù)原來(lái)的形狀，這種性質(zhì)即為彈性，此階段的變形為彈性變形。與A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為彈性極限，以σp表示。應(yīng)力與應(yīng)變的比值為常數(shù)，即彈性模量E,E=σ/ε。彈性模量反映鋼材抵抗彈性變形的能力，是鋼材在受力條件下計(jì)算結(jié)構(gòu)變形的重要指標(biāo)。

2.屈服階段

應(yīng)力超過(guò)A點(diǎn)后，應(yīng)力、應(yīng)變不再成正比關(guān)系，開(kāi)始出現(xiàn)塑性變形。應(yīng)力的增長(zhǎng)滯后于應(yīng)變的增長(zhǎng)，當(dāng)應(yīng)力達(dá)B上點(diǎn)后（上屈服點(diǎn)），瞬時(shí)下降至B下點(diǎn)（下屈服點(diǎn)），變形迅速增加，而此時(shí)外力則大致在恒定的位置上波動(dòng)，直到B點(diǎn)，這就是所謂的“屈服現(xiàn)象”，似乎鋼材不能承受外力而屈服，所以AB段稱(chēng)為屈服階段。與B下點(diǎn)（此點(diǎn)較穩(wěn)定、易測(cè)定）對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度），用σs表示。

鋼材受力大于屈服點(diǎn)后，會(huì)出現(xiàn)較大的塑性變形，已不能滿足使用要求，因此屈服強(qiáng)度是設(shè)計(jì)上鋼材強(qiáng)度取值的依據(jù)，是工程結(jié)構(gòu)計(jì)算中非常重要的一個(gè)參數(shù)。

3.強(qiáng)化階段

當(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度后，由于鋼材內(nèi)部組織中的晶格發(fā)生了畸變，阻止了晶格進(jìn)一步滑移，鋼材得到強(qiáng)化，所以鋼材抵抗塑性變形的能力又重新提高，B一C呈上升曲線，稱(chēng)為強(qiáng)化階段。對(duì)應(yīng)于最高點(diǎn)C的應(yīng)力值（σb）稱(chēng)為極限抗拉強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)抗拉強(qiáng)度。

顯然，σb是鋼材受拉時(shí)所能承受的最大應(yīng)力值。屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度之比（即屈強(qiáng)比＝σs／σb）能反映鋼材的利用率和結(jié)構(gòu)安全可靠程度。屈強(qiáng)比越小，其結(jié)構(gòu)的安全可靠程度越高，但屈強(qiáng)比過(guò)小，又說(shuō)明鋼材強(qiáng)度的利用率偏低，造成鋼材浪費(fèi)。建筑結(jié)構(gòu)鋼合理的屈強(qiáng)比一般為0.60～0.75。

4.頸縮階段

試件受力達(dá)到最高點(diǎn)C點(diǎn)后，其抵抗變形的能力明顯降低，變形迅速發(fā)展，應(yīng)力逐漸下降，試件被拉長(zhǎng)，在有雜質(zhì)或缺陷處，斷面急劇縮小，直到斷裂。故CD段稱(chēng)為頸縮階段。

中碳鋼與高碳鋼（硬鋼）的拉伸曲線與低碳鋼不同，屈服現(xiàn)象不明顯，難以定屈服點(diǎn)，則規(guī)定產(chǎn)生殘余變形為原標(biāo)距長(zhǎng)度的0.2％時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，作為硬鋼的屈服強(qiáng)度，也稱(chēng)條件屈服點(diǎn)，用σ0.2表示。

鋼材承載時(shí)，如承載力突破屈服強(qiáng)度，則非常危險(xiǎn)，因此，無(wú)論怎樣設(shè)計(jì)，都必須保證鋼材的受拉在屈服強(qiáng)度之下。此外，還需要考慮相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)、安全系數(shù)。

按相關(guān)規(guī)范，機(jī)械錨栓的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：

碳鋼及合金鋼錨栓鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)

從表格中可以看出，錨栓鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.60倍，抗剪切設(shè)計(jì)值為抗拉設(shè)計(jì)值的0.60倍。換句話說(shuō)，錨栓螺桿受剪時(shí)，螺桿的受剪切設(shè)計(jì)值為螺桿鋼材受拉標(biāo)準(zhǔn)值的0.36倍。

這里，需要強(qiáng)調(diào)的是：上述倍率關(guān)系，僅限于標(biāo)準(zhǔn)的螺桿鋼材！

機(jī)械錨栓螺桿有效截面積：
   M10螺桿有效截面積：58mm2
   M12螺桿有效截面積：84.3mm2
   M16螺桿有效截面積：157mm2

有效截面積的意思是：螺栓在破壞時(shí)，破壞總發(fā)生在最薄弱的，就是最小的截面上。螺栓因?yàn)橛新菁y的存在，所以，破壞必須發(fā)生在螺紋谷處。而并非3.14×R2，此處R為螺桿（圓鋼部分）的半徑。

單純?yōu)槁輻U受剪、不考慮開(kāi)裂混凝土因素，且錨栓處于被拉斷狀態(tài)，我們可以進(jìn)行一下計(jì)算：
   受拉承載力設(shè)計(jì)值Nat=fud,t×As
   Nat------錨栓剛才受拉承載力設(shè)計(jì)值
   fud,t-----錨栓鋼材用于抗拉計(jì)算的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
   AS-----錨栓有效截面積

例如，機(jī)械錨栓螺桿為5.8級(jí)，M12直徑，則該錨栓在足夠埋深下（可以拉斷的埋深），其抗拉設(shè)計(jì)值為84.3×310/1000=26.13(KN)

錨栓抗剪承載力公式（無(wú)杠桿臂受剪）Va=fud,v×As

例如，機(jī)械錨栓螺桿為5.8級(jí)，M12直徑，則單純螺桿抗剪設(shè)計(jì)值計(jì)為84.3×180/1000=15.17(KN )

上述對(duì)于抗剪切的計(jì)算，僅限于螺桿受剪切，即：預(yù)置式安裝。穿透式安裝時(shí)錨栓的抗剪切設(shè)計(jì)值是無(wú)法計(jì)算的，只能通過(guò)若干次抗剪切實(shí)驗(yàn)，獲得足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行歸納整理，再考慮置信水平、變異系數(shù)后來(lái)獲得。

編輯者：南京曼卡特，如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處
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