超低能耗框架结构外窗外挂式安装试验研究.pdf
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1、晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂超低能耗框架结构外窗外挂式安装试验研究0引言装配式建筑是我国建筑建造方式的转型升级,超低能耗/近零能耗建筑是我国建筑节能的必经之路,两者经过近几年的大力发展,均取得了很好的成效。随着工业化建造方式的变革和建筑节能的大力推进,超低能耗/近零能耗的装配式建筑必然成为未来建筑的主流方向之一1-4。在传统装配式框架结构中,当外围护板材采用加气混凝土条板时,可将外窗置于加气混凝土条板上,但在超低能耗建筑中,当外窗采用铝木复合外窗时,由于铝木复合外窗过重,加气混凝土条板不能完全承担其自重5-7,因此需要设计一种新的外窗
2、安装方法来满足超低能耗框架结构外窗的安装要求。1方案设计某办公楼首层层高为 4.5 m,二层 3.9 m,三层 4.0 m,水箱间 3.6 m,最大标高 15.9 m,外围护结构为加气混凝土条板夹心保温结构,该项目建筑外窗采用外挂形式,设计采用方钢梁柱组成框架系统,该框架系统置于加气混凝土条板内页板内张佳阳1,2,张晔1,2,段赛红1,2,王猛1,2,舒春雪1,2(1.北京建筑材料科学研究总院有限公司,北京100041;2.北京市超低能耗建筑工程技术研究中心,北京100041)摘要:超低能耗/近零能耗的装配式建筑是我国未来建筑的主流方向之一,但在装配式超低能耗框架结构的建筑中,外窗自重过大,不
3、能直接搭建在围护结构中,因此,设计一种框架式窗洞口,并通过研究不同型号自攻螺钉的拉拔、抗剪和拉弯性能,分析其破坏状态及试验数据。结果表明,采用搭建方钢梁柱框架窗洞口的形式,可满足自重过大的铝木复合窗在装配式框架结构的超低能耗建筑要求,当方钢梁柱壁厚为 6 mm 时,ST5.5 螺钉可充分发挥拉拔性能,同时具有较好的抗剪和拉弯性能,研究结果可为装配式超低能耗框架结构设计提供依据。关键词:超低能耗建筑;自攻螺钉;外窗外挂式安装;力学性能中图分类号:TU228文献标识码:A文章编号:1001-702X(2023)11-0137-04Experimental study on outer window
4、 installation of ultra-low energy frame structureZHANG Jiayang1,2,ZHANG Ye1,2,DUAN Saihong1,2,WANG Meng1,2,SHU Chunxue1,2(1.Beijing Building Materials Academy of Sciences Research,Beijing 100041,China;2.Beijing Passive Low-energy Building Engineering Research Center,Beijing 100041,China)Abstract:The
5、prefabricatedbuildingwithultra-lowenergyconsumption/near-zeroenergyconsumptionisoneofthemainstream directions of future buildings in China.However,in the building of prefabricated ultra-low energy consumption framestructure,the weight of the outer window is too large to be directly built in the encl
6、osure structure.Therefore,this paper designs aframe-type window opening,and studies the drawing performance,shear performance and bending performance of different types ofself-tapping screws.The failure state and test data are analyzed.The results show that the use of square steel beam-column framew
7、indow openings can meet the ultra-low energy consumption requirements of aluminum-wood composite windows with excessiveweight in prefabricated frame structures.When the wall thickness of square steel beam-column is 6 mm,ST5.5 screw can give fullplay to the drawing performance,and has good shear perf
8、ormance and bending performance,which provides a basis for the design ofassembled ultra-low energy consumption frame structure.Key words:Ultra-low energy buildings,self-tapping screws,external window hanging installation,mechanical properties收稿日期:2023-05-05作者简介:张佳阳,男,1987 年生,硕士,高级工程师,研究方向为装配式建筑、超低能耗
9、建筑,E-mail:。中国科技核心期刊137新型建筑材料圆园23援11侧,由 L 型角钢(见图 1)将外窗与方钢柱、方钢梁连接(见图2),方钢梁柱设计截面为 75 mm伊6 mm(见图 3),南北向外窗尺寸为 2.3 m伊2.1 m,方钢柱最大高度 3.6 m,方钢梁跨度 2.3m,外窗单位面积质量为 48 kg/m2,设计计算时,考虑外挂角钢及窗台板等附件 10 kg,取单位面积质量为 51 kg/m2,进行水平方向和竖向外窗安装方式受力分析,选取最不利的外窗作为研究对象。图 1L 型角钢尺寸示意图 2外挂式外窗安装示意图 3方钢梁柱型材截面示意2试件参数及制备采用方钢管与 L 型角钢螺栓/
10、螺钉连接(见图 4图 6),进行连接强度验证试验,螺钉采用 ST4.8、ST5.5、ST6.3 自攻螺丝,主要性能见表 1,分别验证设计荷载状态下,螺栓/螺钉的承载力及破坏形态,螺栓/螺钉承载力设计值,验证抗拉、抗剪、抗弯承载力及破坏形态。抗拉采用垂直于螺钉/螺栓方向施加荷载;抗剪采用垂直于螺钉/螺栓方向施加荷载,加载位置选择角钢转角位置;拉弯采用垂直于螺钉/螺栓方向施加荷载,并根据实际受力情况,在螺栓孔位置施加荷载,要求自攻螺钉穿透不小于一个完整的螺纹。单螺钉、双螺钉试验样品见图 7。图 4L 型角钢与方钢梁柱布置图 5试样制备图 6方钢梁、柱内部自攻螺钉表 1自攻螺钉的参数mm项目钻头长度
11、内径裸杆长垫片厚度 法兰直径螺距ST4.87.473.4017.632.0710.671.02ST5.58.844.3820.332.4512.640.82ST6.310.964.9318.372.3612.761.44张佳阳,等:超低能耗框架结构外窗外挂式安装试验研究138晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂图 7单螺钉、双螺钉试验样品3试验结果及分析3.1自攻螺钉抗拉承载力研究当外窗安装后,水平荷载产生的力垂直于窗平面,此时,安装窗所用的螺钉受水平拉力,因此分别进行 ST4.8、ST5.5、ST6.3 三种规格的自攻螺钉拉拔试验,试验结果
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