影響石材幕墻鋼橫梁承載力的因素

雷力

摘 要：本文基于某商業綜合體的石材幕墻，利用SAP 軟件建立計算模型，模擬分析了影響石材幕墻鋼橫梁承載力因素。在計算模型中，考慮了石材面板掛件位置對鋼橫梁強度的影響;軟件模擬計算結果顯示：當石材面板掛件支點位置不同時，對其鋼橫梁承載力有較為顯著影響。

關鍵詞：石材幕墻;鋼橫梁;承載力

石材作為一種天然材質，在遠古時代就被用應用于建筑上。石材具有其它任何材料無法代替的天然紋路，能給人一種莊嚴的視覺，因此，它廣泛應用于建筑上。據不完全統計，我國每年大約有2500萬平方米左右的石材面板應用于建筑工程^[1]。

但隨著石材作為建筑材料被越來越多的工程所應用，隨之出現的問題也更加明顯，其中以石材幕墻的橫梁受力更為突出。主要體現在橫梁設計、選材或安裝不合理等因素，導致其自身的強度不足以抵抗其面板在荷載作用下產生的效應值。

雖然目前存在一些關于研究石材幕墻鋼橫梁的文獻，但現存的文獻均局限于橫梁與立柱之間的怎樣連接^[2]，對面板掛件位置對橫梁承載力的研究缺乏，因此，本文的研究能彌補此領域的缺陷。本文將基于某商業綜合體（簡稱本工程）的工程案例出發，考慮錯縫面板對鋼橫梁產生效應的影響。本次研究能為后續類似工程提供理論基礎，也可為相關標準制定提出意見。

1 工程情況

本文主要目的是建立一個簡支梁為基礎的計算模型，分析石材掛件位置不同和對鋼橫梁產生效應的影響。

暫定石材面板厚度為25mm、規格為1.2×0.6m、上下錯位布置，立柱間距1200mm，橫梁材質為L50×4mm Q235B角鋼。為簡化研究，在模擬分析中暫不考慮地震作用等其它次要荷載。本工程研究位置風荷載標準值w_k如下：

石材自重標準值G_ak：

G_ak=28×25/1000=0.7kN/m²

龍骨自重通過SAP軟件自導，荷載組合按《金屬與石材幕墻工程技術規范》JGJ133第5.1.8、5.1.9條和《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068等進行組合。通過轉換石材面板承受的荷載轉換每個掛點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，對橫向膠縫上、下兩根橫梁（下文簡稱A、B橫梁）的承載力建立計算模型進行分析;在模型中：A橫梁的2個掛點分別位于鋼橫梁的380mm和740mm處，B橫梁的2個掛點分別位于鋼橫梁的150mm和990mm處，然后在上述2根鋼橫梁上分別施加自重和風荷載（圖2.A、B）。

通過軟件計算分析，從圖2.C、D可知：橫梁的最大應力值分別為0.853和0.386。

從上述計算結果可知：兩種不同掛件位置在相同荷載作用下，應力值相差竟達到2.21倍;從計算結果可知：距離支撐點越遠，其撓度值和強度值越大，此情況與實際一致。因此，對于錯縫石材幕墻、石材幕墻立柱間距與面板寬度不一致的情況，鋼橫梁的受力點不能簡單加載在靠近支座兩端，需按實際考慮。

3 結語

本文主要建立了以石材幕墻鋼橫梁為基礎的簡支梁模型，運用SAP軟件進行有限元模擬分析;在模型中，分析了石材掛件位置不同對鋼橫梁承載力的影響。本文的計算結果表明：在其它條件一致情況下，石材掛件位置對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其承載力影響的研究。

參考文獻：

[1]???? 童俊. 近年來國內外石材產業發展概況[J]. 石材，2018，09.

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