某综合服务中心篮球场花岗岩雨篦子受弯破坏理论研究

【摘要】本文以某篮球场边花岗岩雨水篦子为例，研究花岗岩压弯破坏时的集中力的与花岗岩石材厚度、跨度的关系，为花岗岩石材设计提供一些参考建议。

【关键词】花岗岩雨篦子;集中力;压弯破坏;厚度;跨度

【中图分类号】TU323.4

【文献标识码】A

花岗岩石材作为天然酸性石材，广泛应用于室外硬质铺装、雨水篦子等，花岗岩的受压性能良好，但是受弯性能较差，且目前对花岗岩受弯性能与石材规格研究较少，本文以花岗岩雨篦子为例研究花岗岩受弯性能。

1、案例简介

1.1 结构形式

本文以某篮球场排水明沟为研究对象，排水明沟宽度为300mm、深300mm，上侧由花岗岩雨水篦子覆盖，雨水篦子规格为300mm×450mm×30mm，将雨篦子简化为单向板。

2、受力分析

2.1 材料性能

花岗岩在力学、热学性质等方面，构造致密、强度大、密度大、吸水率极低、质地坚硬、耐磨，属酸性硬石材。主要物理力学性能见表1.

2.2 模型简化

假设花岗岩雨水篦子受力模型为简支梁，受力破坏时，该模型受自重荷载和集中荷载作用，考虑最危险受力状态为跨中作用荷载时，受力计算如下图1、图2：

1）均布荷载作用下，花岗岩沿跨度方向均布荷载：q=a×h×ρ0，跨中最大弯矩：

2）集中荷载作用下，跨中最大弯矩：

3）跨中截面总弯矩：

2.3 截面受力

计算中作如下假定：1）花岗岩截面符合应变平截面假定;2）石材为拉压各向同性线弹性材料，忽略各向异性对受弯性能影响;3）石材破坏为受拉区达到材料抗拉强度设计值;4）中性轴位于截面中心【2】。当受拉截面边缘受力达到花岗岩材料弯曲强度设计值frb，则截面承受最大弯矩：

2.4 最大集中力计算

根据构件破坏平衡公式：R≥S ，即 Ma ≥Mz，

结论：

经过对比分析可知，1）当石材跨度不变时，不同的石材厚度与最大允许集中力荷载呈二次函数关系，厚度越大允许最大集中力越大。2）当石材厚度不变时，石材跨度与最大允许集中力荷载为混合函数关系，跨度增大允许最大集中力变小。3）根据集中作用力公式可以求出不同规格石材可以承受的集中力。

参考文献：

[1]JGJ133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》

[2]GB/T21086-2007《建筑幕墙》

[3]GB/T18601-2009《天然花岗石建筑板材》

[4]《花崗岩石楼板的受弯性能试验》华侨大学学报（自然科学版）Vol.33 No.2

作者简介：

李鸿运（1987-），男，汉，河南开封，土地工程初级工程师，硕士研究生，陕西省土地工程建设集团有限责任公司渭南分公司，土地市场综合开发研究。