【摘 要】 建筑幕墻的埋件分為預(yù)埋件和后補(bǔ)埋件兩種，而預(yù)埋件通常又分為平板預(yù)埋件和槽式預(yù)埋件。對于槽式預(yù)埋件，我們是從上個世紀(jì)80年代隨著建筑幕墻在我國飛速發(fā)展后才漸漸使用的，因此我們對它的掌握程度相對要少一些。本文就槽式預(yù)埋件組成、優(yōu)缺點(diǎn)、埋設(shè)方式、受力狀態(tài)及計(jì)算實(shí)例等方面，做一個粗淺的陳述。
【關(guān)鍵詞】 玻璃幕墻 槽式預(yù)埋件 平板預(yù)埋件
一、前言
建筑幕墻的埋件分為預(yù)埋件和后補(bǔ)埋件兩種，而預(yù)埋件通常又分為平板預(yù)埋件和槽式預(yù)埋件。平板預(yù)埋件在我國的建筑史上已經(jīng)應(yīng)用了很多年，無論從生產(chǎn)工藝方面還是從受力分析方面都有著相當(dāng)成熟的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)于平板埋件的書籍和國家標(biāo)準(zhǔn)也很多，然而，對于槽式預(yù)埋件，我們 是從上個世紀(jì)80年代隨著建筑幕墻在我國飛速發(fā)展后才漸漸使用的，因此我們對它的掌握程度相對要少一些，到目前為止，國家還沒有出臺針對于槽式預(yù)埋件的國家標(biāo)準(zhǔn)。本文就槽式預(yù)埋件組成、優(yōu)缺點(diǎn)、埋設(shè)方 式、受力狀態(tài)及計(jì)算實(shí)例等方面，做一個粗淺的陳述，希望能給從事幕墻設(shè)計(jì)的同仁們提供一些參考。
二、槽式預(yù)埋件的組成
槽式預(yù)埋件是由特殊形狀的槽鋼和錨筋（詞條“錨筋”由行業(yè)大百科提供）兩部分組成，錨筋通過焊接或鉚接的形式同槽鋼連接。
我們幕墻施工常用到的槽式預(yù)埋件的長度為300mm，錨筋長度為 100mm或60mm。槽式預(yù)埋件的抗拉承載力一般為100KN左右，抗剪承 載力為70KN左右，為了施工的安全性考慮，我們?nèi)?倍的安全系數(shù)， 即抗拉承載力的設(shè)計(jì)值為32KN，抗剪承載力設(shè)計(jì)值為23KN。
三、槽式預(yù)埋件與平板式預(yù)埋件的優(yōu)缺點(diǎn)對比
槽式預(yù)埋件為近些年來幕墻施工中大量采用的一種埋件形式，由于其與平板式預(yù)埋件相比有較多的優(yōu)點(diǎn)，因此，槽式預(yù)埋件在幕墻中的使用量有逐年增多的趨勢。下面就槽式預(yù)埋件的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行一下說明。
(一)槽式預(yù)埋件與平板預(yù)埋件相比的優(yōu)點(diǎn)
(1)、從生產(chǎn)加工角度比較
槽式預(yù)埋件的加工工藝簡單，質(zhì)量檢驗(yàn)方便。加工一個槽式預(yù)埋件共分四道工序，具體如下①槽鋼下料，②錨筋下料，③鉚接(或焊接)錨筋④表面防腐處理，加工一個這樣的槽式預(yù)埋件大概用時5 分鐘左右。而加工平板式預(yù)埋件的工序與槽式預(yù)埋件的工序相同，但是每道工序的用時都要比槽式預(yù)埋件長，平均加工一個平板式預(yù)埋件大概用時20分鐘左右，因此槽式預(yù)埋件的加工效率要比平板預(yù)埋件高3倍左右。
(2)、 從經(jīng)濟(jì)性角度比較
槽式預(yù)埋件價格便宜，節(jié)省工程造價。一個槽式預(yù)埋件的重量大概是2公斤左右，外加兩個T型螺栓（詞條“螺栓”由行業(yè)大百科提供），一套槽式預(yù)埋件的價格大概為25元左右。而一個平板預(yù)埋件的重量大概為6公斤左右，一個平板 預(yù)埋件的價格大概為60元左右，因此槽式預(yù)埋件的價格要比平板預(yù) 埋件的價格節(jié)省1/2以上。
(3)、 從施工的難易角度比較
槽式預(yù)埋件體積小，施工非常方便。槽式預(yù)埋件的錨筋只有一排，槽式預(yù)埋件的槽鋼體積較小，不容易與主體結(jié)構(gòu)的鋼筋發(fā)生干涉，施工周期較短，能大大提高施工進(jìn)度。而平預(yù)埋件所站的體積大，錨筋一般為兩排兩列布置，非常容易與主體結(jié)構(gòu)的主筋發(fā)生干涉，由于施工工人不是非常清楚主筋的重要性，偶爾會為了埋設(shè)平板預(yù)埋件而把主體結(jié)構(gòu)的主筋鋸斷，這樣就會對建筑埋下安全隱患。另外，由于槽式預(yù)埋件的體積小，當(dāng)主體結(jié)構(gòu)為一較薄的板式結(jié)構(gòu) 時，只能采用槽式預(yù)埋件而不能采用平板預(yù)埋件。
(4)、 從是否方便幕墻龍骨的安裝角度比較
槽式預(yù)埋件與幕墻龍骨的轉(zhuǎn)接件采用T型螺栓連接，現(xiàn)場不需要焊接，安裝非常方便。槽式預(yù)埋件是通過在其槽口內(nèi)能夠自由水平滑動的T型螺栓與幕墻龍骨轉(zhuǎn)接件相連接，與T型螺栓連接的幕墻轉(zhuǎn)接件在豎直方向上開長圓孔，幕墻轉(zhuǎn)接件與幕墻龍骨連接的位置開垂直于幕墻面方向的長圓孔，這樣就實(shí)現(xiàn)了幕墻龍骨安裝的三維調(diào)整，安裝非常方便，如下圖二所示。平板預(yù)埋件也能實(shí)現(xiàn)三維調(diào)整，但是調(diào)整完之后需要焊接來固定，一方面為現(xiàn)場施工增大了難度，另一方面也增大了發(fā)生火災(zāi)的可能性。
(二)槽式預(yù)埋件與平板預(yù)埋件相比的缺點(diǎn)
槽式預(yù)埋件與平板預(yù)埋件相比，最為明顯的缺點(diǎn)就是槽式預(yù)埋件的承載能力要比平板預(yù)埋件小很多，我們在上文已經(jīng)提到，槽式預(yù)埋件的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為32KN，抗剪承載力設(shè)計(jì)值為23KN，而平板預(yù)埋件的抗拉承載力設(shè)計(jì)值為140KN，抗剪承載力為55KN左右。因此當(dāng)幕墻的跨度較大時或者幕墻面離結(jié)構(gòu)面較遠(yuǎn)時，槽式預(yù)埋件就不合適了，只能選擇平板預(yù)埋件。
四、槽式預(yù)埋件的埋設(shè)形式
槽式預(yù)埋件的埋設(shè)形式大體上可分為兩種，一種為主體立面放置， 另一種為主體樓面放置，下面對這兩種形式分別給予介紹。
(一)、 主體立面放置
主體立面放置，即槽式預(yù)埋件埋設(shè)在主體結(jié)構(gòu)的立面上，這種埋設(shè)方式是幕墻中最常見的一種埋設(shè)方式。其特點(diǎn) 是施工方便，適應(yīng)性強(qiáng)，受力合理。幾乎適用于所有的框架式幕墻的施工。但是當(dāng)幕墻的放尺尺寸較小時，這種埋設(shè) 方式就不適用了。具體的埋設(shè)形式如圖三所示。
( 二)、 主體樓面放置
主體樓面放置，即槽式預(yù)埋件埋設(shè)在樓板上，這種埋設(shè)方式在單元式幕墻（詞條“單元式幕墻”由行業(yè)大百科提供）中非常常見，因?yàn)槁窦裨O(shè)在樓板上，在進(jìn)行單元幕墻（詞條“單元幕墻”由行業(yè)大百科提供）的施工調(diào)整時非常方便。另外，當(dāng)幕墻的放尺尺寸較小時，也只能采用這種埋設(shè)方式。具體埋設(shè)形式如圖四所示。
五.槽式預(yù)埋件的受力狀態(tài)
由于槽式預(yù)埋件的埋設(shè)方式通常為以上兩種形式，那么它的受力狀態(tài)也通常分為兩種形式，下面就這兩種形式分別給予介紹。
(一)、 主體立面放置槽式預(yù)埋件的受力狀態(tài)
主體立面放置的槽式預(yù)埋件其承載力應(yīng)滿足下式要求：
抗拉承載力應(yīng)滿足式(1)的要求
F=T+G*B/A≤[f]------------------------(1)
式中
F——槽式預(yù)埋件實(shí)際所承受的拉力設(shè)計(jì)值，KN;
T——幕墻傳遞給槽式預(yù)埋件的拉力設(shè)計(jì)值，KN;
G——幕墻的重力荷載設(shè)計(jì)值，KN;
A——槽式預(yù)埋件中心到幕墻轉(zhuǎn)接件邊緣的距離，m;
B——幕墻重力作用點(diǎn)到結(jié)構(gòu)面的距離，m;
[f]——槽式預(yù)埋件的抗拉強(qiáng)度許用值，KN。
抗剪承載力應(yīng)滿足式(2)的要求
V=G≤[V]-----------------------------(2)
式中
V——槽式預(yù)埋件實(shí)際所承受的剪力設(shè)計(jì)值，KN;
G——幕墻的重力荷載設(shè)計(jì)值，KN;
[V]——槽式預(yù)埋件的抗剪強(qiáng)度許用值，KN。
槽式預(yù)埋件的受力狀態(tài)圖，如圖五所示。
(二)、 主體樓面放置槽式預(yù)埋件的受力狀態(tài)
主體樓面放置的槽式預(yù)埋件其承載 力應(yīng)滿足下式要求：
抗拉承載力應(yīng)滿足式(3)的要求
F=G*(C-D)/D≤[f]---------------------------------(3)
式中
F——槽式預(yù)埋件實(shí)際所承受的拉力設(shè)計(jì)值，KN;
G——幕墻的重力荷載設(shè)計(jì)值，KN;
C——幕墻重力作用點(diǎn)到槽式預(yù)埋件中心的距離，m;
D——槽式預(yù)埋件中心到樓板邊緣的距離，m;
[f]——槽式預(yù)埋件的抗拉強(qiáng)度許用值，KN。
抗剪承載力應(yīng)滿足式(4)的要求
V=T≤[V]---------------- -------------(4)
式中
V——槽式預(yù)埋件實(shí)際所承受的剪力設(shè)計(jì)值，KN;
T——幕墻傳遞給槽式預(yù)埋件的剪力設(shè)計(jì)值，KN;
[V]——槽式預(yù)埋件的抗剪強(qiáng)度許用值，KN。
槽式預(yù)埋件的受力狀態(tài)圖，如圖六所示。
六、槽式預(yù)埋件的計(jì)算實(shí)例
【例題一】位于北京市朝陽區(qū)八里莊附近某一玻璃幕墻工程，本工程的最不利標(biāo)高為100米，層間高度為H=3.6米，分格寬度為B=1.2 米，玻璃采用6+12A+6mm雙鋼化中空玻璃。幕墻所在地區(qū)的地面粗糙度為C類，風(fēng)荷載按照50年一遇考慮。此工程采用槽式預(yù)埋件，埋件的布置形式及相關(guān)尺寸見圖七所示，請驗(yàn)算本工程采用槽式預(yù)埋件是否安全?
【解】根據(jù)已知條件，再根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》及《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》結(jié)合本文(1)及(2)的公司，具體計(jì)算如下：
F=T+G*B/A≤[f]-----(1) V=G≤[V]--------(2)
式中
F——槽式預(yù)埋件實(shí)際所承受的拉力設(shè)計(jì)值，KN;
T——幕墻傳遞給槽式預(yù)埋件的拉力設(shè)計(jì)值，KN;
T=(W+EQ)*B*H
=(1.4x2.448+1.3x0.5x0.27)x1.2x3.6=15.56KN
G——幕墻的重力荷載設(shè)計(jì)值，KN;G=1.6KN
A——槽式預(yù)埋件中心到幕墻轉(zhuǎn)接件邊緣的距離，m;
A=60mm=0.06m
B——幕墻重力作用點(diǎn)到結(jié)構(gòu)面的距離，m;
B=100mm=0.1m
[f]——槽式預(yù)埋件的抗拉強(qiáng)度許用值，KN;
[f]=32KN
[V]——槽式預(yù)埋件的抗剪強(qiáng)度許用值，KN。
[V]=23KN
把上面的數(shù)據(jù)帶入公式(1)得：
F=T+G*B/A=15.56+1.6x0.1/0.06=18.23KN≤[f]=32KN，因此抗拉承載力滿足要求!
把上面的數(shù)據(jù)帶入公式(2)得： V=G=1.6≤[V]=23KN，因此抗剪承載力滿足要求!
綜上所述，本工程采用槽式預(yù)埋件主體立面放置是安全的!
【例題二】本例題的荷載條件【例題一】相同，所不同的是，槽式預(yù)埋件主體樓面放置，埋件的布置形式及相關(guān)尺寸見圖八所示，請驗(yàn)算本工程采用槽式預(yù)埋件是否安全?
【解】根據(jù)已知條件，再根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》及《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》結(jié)合本文(3)及(4)的公司，具體計(jì)算如下：
F=G*(C-D)/D≤[f]-----(3) V=T≤[V]--------(4)
式中
F——槽式預(yù)埋件實(shí)際所承受的拉力設(shè)計(jì)值，KN;
T——幕墻傳遞給槽式預(yù)埋件的剪力設(shè)計(jì)值，KN;
T=15.56KN
G——幕墻的重力荷載設(shè)計(jì)值，KN;G=1.6KN
C——幕墻重力作用點(diǎn)到槽式預(yù)埋件中心的距離，m;
C=210mm=0.21m
D——槽式預(yù)埋件中心到樓板邊緣的距離，m;
D=140mm=0.14m
[f]——槽式預(yù)埋件的抗拉強(qiáng)度許用值，KN;
[f]=32KN
[V]——槽式預(yù)埋件的抗剪強(qiáng)度許用值，KN。
[V]=23KN
把上面的數(shù)據(jù)帶入公式(3)得：
F=G*(C-D)/D≤[f]=1.6x(0.21-0.14)/0.14=0.8KN≤[f]=32KN， 因此抗拉承載力滿足要求!
把上面的數(shù)據(jù)帶入公式(4)得：
V=T=15.56≤[V]=23KN，因此抗剪承載力滿足要求!
綜上所述，本工程采用槽式預(yù)埋件主體樓面放置是安全的!
比較【例題一】和【例題二】可以得出這樣的結(jié)論，當(dāng)埋件主體立面放置時，埋件所承受的拉力較大，剪力較小;當(dāng)埋件主體樓面放置時，埋件所承受的剪力較大，拉力較小。
七、結(jié)束語
本文以上內(nèi)容介紹了槽式預(yù)埋件組成、優(yōu)缺點(diǎn)、埋設(shè)方式、受力狀態(tài)及計(jì)算實(shí)例。通過此篇文章的介紹，希望能為幕墻設(shè)計(jì)人員在今后選擇槽式預(yù)埋件時提供一些設(shè)計(jì)思路和借鑒作用。
主要參考資料
[1]《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003
[2]《建筑結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50009-2001
[3]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2001
