【干掛石材】石材幕墻深化設(shè)計

在為一個工程項目的石材做試驗建立設(shè)計指標(biāo)時，必須取能代表所用石材的試樣，或者直接從將要用于建筑物的石材中挑選試樣。干掛石材的物理性能主要包括彎曲強(qiáng)度、斷裂模量、壓縮強(qiáng)度、吸水率及體積密度，這些指標(biāo)均可通過標(biāo)準(zhǔn)試驗方法獲得，而相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中都有指定的最小物理性能指標(biāo)。
 

板材中的最大應(yīng)力可通過簡化計算方法或有元程序計算得出。值得強(qiáng)調(diào)的是，有些特殊的石材由于其獨(dú)特的紋理特性而使石材在沿板長及板高方向的強(qiáng)度具有非常明顯廠的差異，須分別對這兩個不同的強(qiáng)度方向進(jìn)行計算。另外，在計算石材于某一點(diǎn)達(dá)到某方向的最大應(yīng)力的同時，必須計算其在垂直方向上的應(yīng)力。

1.石材的允許應(yīng)力

根據(jù)前述石材物理性能試驗，可得到相應(yīng)的石材強(qiáng)度指標(biāo)。通常用于建筑物干掛石材的有花崗巖、大理石和石灰石等，根據(jù)各種石材特有的性能特征及施工經(jīng)驗在對上述石材進(jìn)行力學(xué)計算是采用的安全系數(shù)應(yīng)有所不同。美國各種石材的工業(yè)協(xié)會對于相應(yīng)的石材都給出了推薦使用的安全系數(shù)。如對于石灰石，美國石灰石行業(yè)推薦的設(shè)計安全系數(shù)值為8.用實驗的出的石材彎曲強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度除以相應(yīng)的設(shè)計安全系數(shù)，即可得到時常的允許應(yīng)力。

2.石材板塊自身的抗彎驗算

對于各向異性的石材，石材板塊姿勢的抗彎驗算分為兩種情況。一是石材板塊中發(fā)生最大彎曲應(yīng)力的點(diǎn)在另一方向上的應(yīng)力為零，只要此最大應(yīng)力小于對應(yīng)方向上的石材允許應(yīng)力則石材板塊自身的抗彎性能滿足要求，反之則不滿足。二是石材板塊中發(fā)生最大彎曲應(yīng)力的點(diǎn)在另一方向上的應(yīng)力不為零，則驗算時也應(yīng)該同時考慮此應(yīng)力。這時可以應(yīng)用內(nèi)摩擦理論，設(shè)一個方向為X,另一個垂直的方向為Y,在滿足下列公式時，則石材板塊自身的抗彎性能滿足要求，反之則不滿足。

3.銷釘孔處石材的抗剪驗算

先根據(jù)銷釘孔的深度、石材板塊的厚度等幾何參數(shù)算出銷釘孔處的深度、石材板塊的厚度等幾何參數(shù)反之則不滿足。
 

首先確定幕墻所受的荷載及作用形式，然后確定石材的干掛方式，進(jìn)而確定石材板塊的計算模型，進(jìn)行受力安全性計算，最后根據(jù)干掛體系所受荷載值確定干掛體系的構(gòu)造形式和所用掛件、連接件、埋件及橫豎龍骨的規(guī)格尺寸。石材及其干掛體系的設(shè)計應(yīng)符合國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001的要求。

1荷載的確定

計算時通?？紤]材料的自重、所受風(fēng)荷載及地震荷載，并根據(jù)荷載作用方式對其進(jìn)行組合。其相應(yīng)分項系數(shù)及組合系數(shù)都應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求取用，對某些特殊的建筑物，設(shè)計說明書中對相應(yīng)荷載計算取值會有特殊要求，在計算時應(yīng)和規(guī)范對照取其最大值。對干掛體系進(jìn)行計算時，應(yīng)根據(jù)剛體的力的傳遞的特性，確定其所受荷載進(jìn)行力學(xué)計算。有時。一些荷載不易確定時，可通過模擬試驗來確定其大小。

2石材的計算

石材的計算主要包括掛板板塊自身的抗彎計算和掛板與掛件銷釘連接處的抗剪計算。有時還應(yīng)計算石材的熱裂應(yīng)力。計算方式與石材的干掛方式有關(guān)，本文以背栓式干掛石材固定體系來說明。石材板所受荷載包括水平向的風(fēng)荷載和地震荷載，豎向的地震荷載和石材自重。以及溫度變化產(chǎn)生的熱裂應(yīng)力。背栓式干掛石材典型的安裝體系是通過上下各2組(共4組)掛件將石材固定，其中石材上邊兩組掛件起支承石材重量及在垂直于石材平面的方向上約束石材的作用，下邊的兩組掛件只是在垂直于石材平面的方向上起約束石材的作用。對石材進(jìn)行抗彎計算時，應(yīng)按四點(diǎn)支撐板計算其應(yīng)力。其計算邊長a0、b0.所得最大彎曲應(yīng)力設(shè)計值不應(yīng)超過石材板的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值 ;對背栓掛件在石材板上產(chǎn)生的剪應(yīng)力進(jìn)行抗剪計算時，一般根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗公式進(jìn)行計算，要求石板所受剪應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 不大于板材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值。應(yīng)注意的是，豎向剪應(yīng)力只有上排的兩組掛件承擔(dān)，而不是由全部四組掛件共同承擔(dān)。

3干掛體系的設(shè)計

在石材幕墻工程中，石材干掛體系的設(shè)計一般由施工單位獨(dú)立完成，由于幕墻作為懸掛體系的特性，干掛體系的設(shè)計決定著幕墻的結(jié)構(gòu)安全，有著特殊的重要性，而又因為其屬于隱蔽工程，尤其應(yīng)得到足夠的重視。