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引言
S60框架幕墻系統是江河創建集團股份有限公司研發的標準化框架幕墻(見圖1)，已在相關工程中得到了應用和驗證，獲得了良好的經濟效益和用戶評價。在S60框架幕墻系統中，無論是明框玻璃幕墻還是隱框玻璃幕墻，其玻璃均通過自攻螺釘攻進橫梁、立柱的釘槽內來固定(見圖2)。
在實際應用中，在負風壓的作用下，風荷載通過玻璃傳遞給鋁合金壓塊(或壓板)，壓塊(或壓板)將力傳遞到自拔試驗研究，將試驗數據和由規范計算所得結果進行對比分析，得出一種合理的抗拉拔承載力計算方法，用于指導工程設計。
1 美國規范計算方法概述
1.1 美國幕墻緊固件規范
根據美國幕墻緊固件規范[9]的相關規定，影響自攻螺釘的抗拉拔承載力的主要因素有：型材合金的材質、型材的抗剪強度、緊固件的規格及螺距、螺紋剝離面積、緊固件螺紋的有效受力參與長度等。此規范同時給出了滿足自攻螺釘承載力許用值的最小型材厚度的計算公式，見式(1)：
式中：t為滿足自攻螺釘承載力的最小型材厚度;Fu為自攻螺釘抗拉承載力破壞值;Fv為與自攻螺釘相連的型材極限抗剪強度;N為每英寸螺紋個數;A為每圈完整螺紋的剝離面積(內螺紋)。
若型材厚度不滿足式(1)計算所得最小厚度，自攻螺釘的抗拉拔承載力許用值需折減。由式(1)可得出自攻螺釘的抗拉拔承載力容許值的計算公式，見式(2)：
式中：Le為自攻螺釘受力計算長度，Fta為自攻螺釘抗拉拔承載力破壞值。
1.2 美國鋁（詞條“鋁”由行業大百科提供）合金設計手冊
根據美國鋁合金設計手冊[10]相關規定，自攻螺釘攻入型材底孔的抗拉拔承載力的主要因素有：型材合金的材質、型材的拉伸屈服承載力、型材的極限抗拉承載力、自攻螺釘的外螺紋大徑、自攻螺釘與型材咬合的完整螺紋長度。此規范給出的計算公式見式(3)：
式中：Rn為自攻螺釘抗拉拔破壞承載力(圓孔);Ks為計算系數;Le為不銹鋼螺釘入槽有效深度(mm);D為螺釘公稱直徑;Fty2為型材拉伸屈服強度;Ftu2為型材拉伸極限強度;n為每英寸螺紋個數。
1.3 自攻螺釘有效參與螺紋面積計算
參考美國幕墻緊固件規范，對于S60系統的釘槽槽口，由于槽口非閉合，自攻螺釘攻入后，僅與型材的兩側咬合，應對螺紋的剝離進行折減。螺紋參與受力的面積與螺紋總面積的比值Re計算公式見式(4)：
式中：R為自攻螺釘的螺紋大徑，自攻螺釘ST5.5取5.486mm;r為自攻螺釘的螺紋小徑，自攻螺釘ST5.5取4.188mm。
綜上所述：針對S60框架幕墻系統，除了自攻螺釘的入槽深度，其他影響因素相對較為固定，因此本文僅考慮自攻螺釘的入槽深度這一影響因素進行計算分析和試驗研究。需要說明的是，美國標準關于有效入槽深度的規定是從完整螺紋開始計算。因此對于S60系統的釘槽槽口，ST5.5的自攻螺釘有效入槽深度等于入槽深度減去5mm(5mm為第一扣完整螺紋到自攻螺釘底部的距離)[11]，自攻螺釘入槽有效深度示意圖見圖3。
2 S60系統自攻螺釘抗拉拔承載力計算
2.1 計算方法一
參考美國幕墻緊固件規范[9]計算公式，利用式(2)及式(4)計算自攻螺釘抗拉拔承載力容許值，總安全系數為2.5，并考慮了型材的補償厚度。因此其抗拉拔承載力許用值見式(5)：
式中：Ft為自攻螺釘抗拉拔承載力許用值;Re為由式(3)計算所得面積比，自攻螺釘ST5.5取0.319;Le考慮安裝誤差取實際入槽深度減5mm;鋁合金型材為6063-T6時取Fv為130MPa;牙型為寬螺距螺紋(Spaced thread)時N 取14;A為每個螺紋的剝離面積(內螺紋)，取12.258mm2。
2.2 計算方法二
參考美國鋁合計設計手冊[10]計算公式，利用式(3)及式(4)計算自攻螺釘抗拉拔承載力容許值，總安全系數為3.0，未考慮型材的補償厚度。因此其抗拉拔承載力許用值見式(6)：
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