影響石材幕墻鋼橫梁承載力的因素

雷力

摘 要：本文基于某商業(yè)綜合體的石材幕墻，利用SAP 軟件建立計(jì)算模型，模擬分析了影響石材幕墻鋼橫梁承載力因素。在計(jì)算模型中，考慮了石材面板掛件位置對(duì)鋼橫梁強(qiáng)度的影響;軟件模擬計(jì)算結(jié)果顯示：當(dāng)石材面板掛件支點(diǎn)位置不同時(shí)，對(duì)其鋼橫梁承載力有較為顯著影響。

關(guān)鍵詞：石材幕墻;鋼橫梁;承載力

石材作為一種天然材質(zhì)，在遠(yuǎn)古時(shí)代就被用應(yīng)用于建筑上。石材具有其它任何材料無(wú)法代替的天然紋路，能給人一種莊嚴(yán)的視覺(jué)，因此，它廣泛應(yīng)用于建筑上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年大約有2500萬(wàn)平方米左右的石材面板應(yīng)用于建筑工程^[1]。

但隨著石材作為建筑材料被越來(lái)越多的工程所應(yīng)用，隨之出現(xiàn)的問(wèn)題也更加明顯，其中以石材幕墻的橫梁受力更為突出。主要體現(xiàn)在橫梁設(shè)計(jì)、選材或安裝不合理等因素，導(dǎo)致其自身的強(qiáng)度不足以抵抗其面板在荷載作用下產(chǎn)生的效應(yīng)值。

雖然目前存在一些關(guān)于研究石材幕墻鋼橫梁的文獻(xiàn)，但現(xiàn)存的文獻(xiàn)均局限于橫梁與立柱之間的怎樣連接^[2]，對(duì)面板掛件位置對(duì)橫梁承載力的研究缺乏，因此，本文的研究能彌補(bǔ)此領(lǐng)域的缺陷。本文將基于某商業(yè)綜合體（簡(jiǎn)稱本工程）的工程案例出發(fā)，考慮錯(cuò)縫面板對(duì)鋼橫梁產(chǎn)生效應(yīng)的影響。本次研究能為后續(xù)類似工程提供理論基礎(chǔ)，也可為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定提出意見(jiàn)。

1 工程情況

本文主要目的是建立一個(gè)簡(jiǎn)支梁為基礎(chǔ)的計(jì)算模型，分析石材掛件位置不同和對(duì)鋼橫梁產(chǎn)生效應(yīng)的影響。

暫定石材面板厚度為25mm、規(guī)格為1.2×0.6m、上下錯(cuò)位布置，立柱間距1200mm，橫梁材質(zhì)為L(zhǎng)50×4mm Q235B角鋼。為簡(jiǎn)化研究，在模擬分析中暫不考慮地震作用等其它次要荷載。本工程研究位置風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值w_k如下：

石材自重標(biāo)準(zhǔn)值G_ak：

G_ak=28×25/1000=0.7kN/m²

龍骨自重通過(guò)SAP軟件自導(dǎo)，荷載組合按《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133第5.1.8、5.1.9條和《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068等進(jìn)行組合。通過(guò)轉(zhuǎn)換石材面板承受的荷載轉(zhuǎn)換每個(gè)掛點(diǎn)承受的荷載值如下表所示：

2 鋼橫梁承載力分析

2.1掛件位置分析

本工程錯(cuò)縫石材幕墻布置方式如圖1所示。本部分將在其它外部條件一致情況下，對(duì)橫向膠縫上、下兩根橫梁（下文簡(jiǎn)稱A、B橫梁）的承載力建立計(jì)算模型進(jìn)行分析;在模型中：A橫梁的2個(gè)掛點(diǎn)分別位于鋼橫梁的380mm和740mm處，B橫梁的2個(gè)掛點(diǎn)分別位于鋼橫梁的150mm和990mm處，然后在上述2根鋼橫梁上分別施加自重和風(fēng)荷載（圖2.A、B）。

通過(guò)軟件計(jì)算分析，從圖2.C、D可知：橫梁的最大應(yīng)力值分別為0.853和0.386。

從上述計(jì)算結(jié)果可知：兩種不同掛件位置在相同荷載作用下，應(yīng)力值相差竟達(dá)到2.21倍;從計(jì)算結(jié)果可知：距離支撐點(diǎn)越遠(yuǎn)，其撓度值和強(qiáng)度值越大，此情況與實(shí)際一致。因此，對(duì)于錯(cuò)縫石材幕墻、石材幕墻立柱間距與面板寬度不一致的情況，鋼橫梁的受力點(diǎn)不能簡(jiǎn)單加載在靠近支座兩端，需按實(shí)際考慮。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要建立了以石材幕墻鋼橫梁為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)支梁模型，運(yùn)用SAP軟件進(jìn)行有限元模擬分析;在模型中，分析了石材掛件位置不同對(duì)鋼橫梁承載力的影響。本文的計(jì)算結(jié)果表明：在其它條件一致情況下，石材掛件位置對(duì)其鋼橫梁的承載力起決定作用。本文的研究還可以推廣到鋼橫梁純懸挑、石材面板厚度等多因素對(duì)其承載力影響的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]???? 童俊. 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外石材產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況[J]. 石材，2018，09.

[2]???? 趙西安. 幕墻工程鋼橫梁和鋼立柱的焊接問(wèn)題[J]. 建筑技術(shù)，2011，42（4）.