影响石材幕墙钢横梁承载力的因素

雷力

摘 要：本文基于某商业综合体的石材幕墙，利用SAP 软件建立计算模型，模拟分析了影响石材幕墙钢横梁承载力因素。在计算模型中，考虑了石材面板挂件位置对钢横梁强度的影响;软件模拟计算结果显示：当石材面板挂件支点位置不同时，对其钢横梁承载力有较为显著影响。

关键词：石材幕墙;钢横梁;承载力

石材作为一种天然材质，在远古时代就被用应用于建筑上。石材具有其它任何材料无法代替的天然纹路，能给人一种庄严的视觉，因此，它广泛应用于建筑上。据不完全统计，我国每年大约有2500万平方米左右的石材面板应用于建筑工程^[1]。

但随着石材作为建筑材料被越来越多的工程所应用，随之出现的问题也更加明显，其中以石材幕墙的横梁受力更为突出。主要体现在横梁设计、选材或安装不合理等因素，导致其自身的强度不足以抵抗其面板在荷载作用下产生的效应值。

虽然目前存在一些关于研究石材幕墙钢横梁的文献，但现存的文献均局限于横梁与立柱之间的怎样连接^[2]，对面板挂件位置对横梁承载力的研究缺乏，因此，本文的研究能弥补此领域的缺陷。本文将基于某商业综合体（简称本工程）的工程案例出发，考虑错缝面板对钢横梁产生效应的影響。本次研究能为后续类似工程提供理论基础，也可为相关标准制定提出意见。

1 工程情况

本文主要目的是建立一个简支梁为基础的计算模型，分析石材挂件位置不同和对钢横梁产生效应的影响。

暂定石材面板厚度为25mm、规格为1.2×0.6m、上下错位布置，立柱间距1200mm，横梁材质为L50×4mm Q235B角钢。为简化研究，在模拟分析中暂不考虑地震作用等其它次要荷载。本工程研究位置风荷载标准值w_k如下：

石材自重标准值G_ak：

G_ak=28×25/1000=0.7kN/m²

龙骨自重通过SAP软件自导，荷载组合按《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133第5.1.8、5.1.9条和《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068等进行组合。通过转换石材面板承受的荷载转换每个挂点承受的荷载值如下表所示：

2 钢横梁承载力分析

2.1挂件位置分析

本工程错缝石材幕墙布置方式如图1所示。本部分将在其它外部条件一致情况下，对横向胶缝上、下两根横梁（下文简称A、B横梁）的承载力建立计算模型进行分析;在模型中：A横梁的2个挂点分别位于钢横梁的380mm和740mm处，B横梁的2个挂点分别位于钢横梁的150mm和990mm处，然后在上述2根钢横梁上分别施加自重和风荷载（图2.A、B）。

通过软件计算分析，从图2.C、D可知：横梁的最大应力值分别为0.853和0.386。

从上述计算结果可知：两种不同挂件位置在相同荷载作用下，应力值相差竟达到2.21倍;从计算结果可知：距离支撑点越远，其挠度值和强度值越大，此情况与实际一致。因此，对于错缝石材幕墙、石材幕墙立柱间距与面板宽度不一致的情况，钢横梁的受力点不能简单加载在靠近支座两端，需按实际考虑。

3 结语

本文主要建立了以石材幕墙钢横梁为基础的简支梁模型，运用SAP软件进行有限元模拟分析;在模型中，分析了石材挂件位置不同对钢横梁承载力的影响。本文的计算结果表明：在其它条件一致情况下，石材挂件位置对其钢横梁的承载力起决定作用。本文的研究还可以推广到钢横梁纯悬挑、石材面板厚度等多因素对其承载力影响的研究。

参考文献：

[1]     童俊. 近年来国内外石材产业发展概况[J]. 石材，2018，09.

[2]     赵西安. 幕墙工程钢横梁和钢立柱的焊接问题[J]. 建筑技术，2011，42（4）.