石材干挂构件计算书
北京北站改扩建工程－北京北站主站房室内干挂石材工程约10000m2，采用25mm厚的花岗岩作为干挂石材。其中主龙骨方钢（截面50×70mm）（纵向放置），最大间距为L主=1200mm。次龙骨为50*50*4等边角钢（横向放置），间距为660mm，次龙骨的最大间距为L2=660 mm。主龙骨与结构墙间通过节点连接件（12mm厚、250×200mm镀锌钢板），连接件用M12的膨胀螺栓固定，膨胀螺栓横向最大间距为 L横=2400mm，纵向最大间距为L纵=1200mm，因内墙石材干挂风荷载不做计算。主要荷载为石材及钢架自重和在抗震裂度为80裂度作用下的水平地震荷载，对此进行主次龙骨和膨胀螺栓的安全荷载计算。
1、计算依据
1）金属与石材幕墙工程技术规范（JGJ133-2001）；
2）北京北站主站房干挂石材节点详图；
2、使用材料的特性
1）石材自重：25mm厚石材重量为0.625KN/m2；
2）附件自重：0.05KN/m2；
3）钢材：
（1）50×70方钢： A=6.61cm2 q=5.189kg/m W X=4.457cm3
W y=17.62cm3 I X=26.1cm4 I g=44.05cm4（3）50*50*4角钢 A=3.897cm2 q=3.059kg/m W X=2.558cm3
W y =1.957cm3 I X=9.26cm4 I g=3.82cm4
3、安全计算
1）地震荷载的计算：根据该建筑抗震等级以地震裂度为80裂度计算。
q EK1=βE*a max*G/A
其中：βE——地震放大系数βE=5
a max——水平地震影响系数最大值80裂度 a max=0.16
G——石材、龙骨重 G=0.675KN/m2
A——计算面积 m2
q EK1=5×0.16×0.77=0.54KN/m2
考虑荷载分项系数1.3
q EK=1.3×0.54=0.702KN/m2
2）主龙骨安装荷载计算
主龙骨的计算跨距L=1.2m，可简化为均布荷载简支梁计算
线荷载: q=1.2×0.702=0.842KN/m
M=1/8×0.842×1.22=0.152KN.m=0.152×106N.mm
2.1）强度计算（50*70方钢）
W X=4.457cm3
σ=M/W =0.152×106/4.457×103 =34.104Mpa≤[σ]=215 Mpa
W y=1.957cm3
σ= M/W =0.152×106/1.957×103=77.67Mpa≤[σ]=215 Mpa
2.2）刚度计算
I X=26.1cm4 (方钢立放)
μx= (5qL^4) /(384EI).
μx=（5×84.2×1.24×1012）/（384×2.1×1011×26.1）
=0.414mm≤[μ]=L
300
=2 mm
结论：按1.2m计算跨度布置方钢立放强度和刚度，结果都是安全的。 3）次龙骨的安全计算：（简化为均布简支梁计算）
线载 Q=0.66×3.059=2.019KN/m
弯矩 M=1/8×2.019×0.662=0.115×105N.mm
3.1）强度计算（50*50*4等边角钢）
W X=2.558cm3σ=M/W=1.15×105/2.558×103=44.957Mpa≤[σ]=215 Mpa
3.2）刚度计算（50*50*4等边角钢）
I X=9.26cm4
μx =（5×201.9×0.664×1012）/（384×2.1×1011×9.26）
=0.257mm≤[μ]=L
300
=2mm
结论：方钢主龙骨、50*50*4等边角钢次龙骨的强度和刚度均安全。
4）水平地震力验算
G eg=0.83G g=0.85*0.702*3.168=1.89KN
F EK=1.2*1.89=2.268KN
每个M12膨胀螺栓承担水平拉力: P=2.268/4=0.567KN
5）受剪承载力
一个膨胀螺栓的承载力（受剪承载力设计值），根据《混凝土结构构造手册》P704-706，选用FAZ型膨胀螺栓按最小受剪承载力计算：V=5.1KN ，现场实际施工为了固定连接铁板，每块铁板至少由4个M12螺栓固定，每平方米至少4个M12膨胀螺栓。
V E=4×5.1=20.4KN/m2，石材及附件自重为0.49KN/m2,远远符合要求.
结论：每个M12膨胀螺栓承受拉力为P=0.567KN ，而拉拔试验中，膨胀螺栓承受最大拉力且被拉出的拉力值(23.8KN)远远大于0.567KN，因此结构受力为安全受力。
计算人：
2008年11月15日
