本文接上文《石材干掛幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)（2）》。

3.1 石材

  石材的計(jì)算主要包括掛板板塊自身的抗彎計(jì)算和掛板與掛件銷釘連接處的抗剪計(jì)算，有時(shí)還應(yīng)計(jì)算石材的熱裂應(yīng)力。計(jì)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為例說明)。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，石材上面2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，下面的2組掛件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(jì)算時(shí)，應(yīng)按支撐板上4個(gè)點(diǎn)計(jì)算其應(yīng)力，所得最大彎曲應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng)超過石材板的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)算時(shí)，一般根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)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(jì)值。應(yīng)注意的是，豎向剪應(yīng)力應(yīng)由上排的2組掛件承擔(dān)，而非全部4組掛件共同承擔(dān)。

3.2 荷載的確定

  計(jì)算時(shí)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(xiàng)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(jì)說明書中對相應(yīng)荷載計(jì)算取值會(huì)有特殊要求，在計(jì)算時(shí)應(yīng)對照規(guī)范取其最大值。對干掛體系進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)剛體的力的傳遞特性，確定其所受荷載并進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。當(dāng)有些荷載不易確定時(shí)，可通過模擬試驗(yàn)來確定其大小。

3.3 石材的允許應(yīng)力

  根據(jù)前述石材物理性能試驗(yàn)，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(yàn)，對上述石材進(jìn)行力學(xué)計(jì)算時(shí)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(huì)對相應(yīng)的石材都給出了推薦使用的安全系數(shù)，如對石灰石，美國石灰石行業(yè)推薦的設(shè)計(jì)安全系數(shù)值為8。由實(shí)驗(yàn)得到的石材彎曲強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度除以相應(yīng)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，即可得到時(shí)常的允許應(yīng)力。

3.4 干掛體系的設(shè)計(jì)

  在石材幕墻工程中，石材干掛體系的設(shè)計(jì)一般由施工單位獨(dú)立完成。由于幕墻具有懸掛體系的特性，干掛體系的設(shè)計(jì)決定著幕墻的結(jié)構(gòu)安全，有著特殊的重要性，而又因?yàn)槠鋵儆陔[蔽工程，尤其應(yīng)得到足夠的重視。

  板材中的最大應(yīng)力可通過簡化計(jì)算方法或有元程序計(jì)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)度具有非常明顯的差異，須分別對這2個(gè)不同的強(qiáng)度方向進(jìn)行計(jì)算。另外，在計(jì)算石材于某一點(diǎn)達(dá)到某方向的最大應(yīng)力的同時(shí)，必須計(jì)算其在垂直方向上的應(yīng)力。

3.5 石材板塊自身的抗彎驗(yàn)算

  對各向異性的石材，石材板塊姿勢的抗彎驗(yàn)算有以下兩種情況:

(1) 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。

(2) 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(yàn)算時(shí)也應(yīng)同時(shí)考慮此應(yīng)力。這時(shí)可應(yīng)用內(nèi)摩擦理論，設(shè)一個(gè)方向?yàn)?X，另一個(gè)垂直的方向?yàn)?Y，則石材板塊自身的抗彎性能能滿足要求，反之則不能滿足。

3.6 銷釘孔處石材的抗剪驗(yàn)算

  根據(jù)銷釘孔的深度、石材板塊的厚度等計(jì)算公式，算出銷釘孔處的深度、石材板塊的厚度等幾何參數(shù)，使銷釘孔處石材的抗剪能力能基本符合規(guī)范要求。以滿足石材抗剪應(yīng)有的強(qiáng)度。

  后續(xù)文章請見《石材干掛幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)（3）》。