北京北站改擴建工程－北京北站主站房室內乾掛石材工程約10000m2，採用25mm厚的花崗岩作為乾掛石材。其中主龍骨方鋼（截面50×70mm）（縱向放置），最大間距為l主=1200mm。次龍骨為50*50*4等邊角鋼（橫向放置），間距為660mm，次龍骨的最大間距為l2=660 mm。
主龍骨與結構牆間通過節點連線件（12mm厚、250×200mm鍍鋅鋼板），連線件用m12的膨脹螺栓固定，膨脹螺栓橫向最大間距為 l橫=2400mm，縱向最大間距為l縱=1200mm，因內牆石材乾掛風荷載不做計算。主要荷載為石材及鋼架自重和在抗震裂度為80裂度作用下的水平**荷載，對此進行主次龍骨和膨脹螺栓的安全荷載計算。
1、 計算依據
1） 金屬與石材幕牆工程技術規範（jgj133-2001）；
2） 北京北站主站房乾掛石材節點詳圖；
2、 使用材料的特性
1） 石材自重：25mm厚石材重量為0.625kn/m2；
2） 附件自重：0.05kn/m2；
3） 鋼材：
（1）50×70方鋼： a=6.61cm2 q=5.189kg/m wx=4.457cm3
wy=17.62cm3 ix=26.1cm4 ig=44.05cm4
（3）50*50*4角鋼 a=3.897cm2 q=3.059kg/m wx=2.558cm3
wy =1.957cm3 ix=9.26cm4 ig=3.82cm4
3、安全計算
1）**荷載的計算：根據該建築抗震等級以**裂度為80裂度計算。
qek1=βe*amax*g/a
其中：βe——**放大係數 βe=5
amax——水平**影響係數最大值80裂度 amax=0.16
g——石材、龍骨重 g=0.675kn/m2
a——計算面積 m2
qek1=5×0.16×0.77=0.54kn/m2
考慮荷載分項係數1.3
qek=1.3×0.54=0.702kn/m2
2）主龍骨安裝荷載計算
主龍骨的計算跨距l=1.2m，可簡化為均布荷載簡支梁計算
線荷載: q=1.2×0.702=0.842kn/m
m=1/8×0.842×1.22=
2.1）強度計算（50*70方鋼）
wx=4.457cm3
σ=m/w =0.152×106/4.457×103 =34.104mpa≤[σ]=215 mpa
wy=1.957cm3
σ= m/w =0.152×106/1.957×103=77.67mpa≤[σ]=215 mpa
2.2）剛度計算
ix=26.1cm4 (方鋼立放)
μx= (5ql^4) /(384ei).
μx=（5×84.2×1.24×1012）/（384×2.1×1011×26.1）
=0.414mm≤[μ]= =2 mm
結論：按1.2m計算跨度布置方鋼立放強度和剛度，結果都是安全的。
3）次龍骨的安全計算：（簡化為均布簡支梁計算）
線載 q=0.66×3.059=2.019kn/m
彎矩 m=1/8×2.019×0.662=0.115×
3.1）強度計算（50*50*4等邊角鋼）
wx=2.558cm3 σ=m/w=1.15×105/2.558×103=44.957mpa≤[σ]=215 mpa
3.2）剛度計算（50*50*4等邊角鋼）
ix=9.26cm4
μx =（5×201.9×0.664×1012）/（384×2.1×1011×9.26）
=0.257mm≤[μ]= =2mm
結論：方鋼主龍骨、50*50*4等邊角鋼次龍骨的強度和剛度均安全。
4）水平**力驗算
geg=0.83gg=0.85*0.702*3.168=1.89kn
fek=1.2*1.89=2.268kn
每個m12膨脹螺栓承擔水平拉力: p=2.268/4=0.567kn
5）受剪承載力
乙個膨脹螺栓的承載力（受剪承載力設計值），根據《混凝土結構構造手冊》p704-706，選用faz型膨脹螺栓按最小受剪承載力計算：v=5.1kn ，現場實際施工為了固定連線鐵板，每塊鐵板至少由4個m12螺栓固定，每平方公尺至少4個m12膨脹螺栓。
ve=4×5.1=20.4kn/m2，石材及附件自重為0.49kn/m2,遠遠符合要求.
結論：每個m12膨脹螺栓承受拉力為p=0.567kn ，而拉拔試驗中，膨脹螺栓承受最大拉力且被拉出的拉力值(23.8kn)遠遠大於0.567kn，因此結構受力為安全受力。
計算人：
2023年11月15日
乾掛石材設計計算書
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