浅谈石材幕墙深化设计

浅谈石材幕墙深化设计

汪红阳

上海晶驷建筑工程有限公司   200433

摘要：在现代的建筑工程发展过程中，人们不仅仅只关心建筑工程的建设质量，对美观和外立面立体造型也提出了更高的需求,尤其是在办公楼、商业中心等建筑领域。传统的建筑多以混凝土及涂料来体现外观造型，但有局限性，而幕墙外立面装饰可以更好的满足人们的要求和想象。基于此，文章结合实际设计经验，对干挂石材幕墙中的石材、龙骨、挂件系统等设计工作进行逐一分析。

关键词：石材幕墙；深化设计；铝合金干挂；背栓干挂

前言：石材建筑装饰幕墙以其独特的风格、高雅亮丽的外形，使建筑物更具时代感和艺术感，已成为城市建筑步入现代化的重要标志之一。目前石材幕墙的应用体量很大并具逐年上升趋势。使用的石材品种也由原来单一的花岗岩发展到大理岩、石灰岩、砂岩等品种。石材幕墙工程的竞争越来越激烈，不断催生出新技术以降低造价，提升安全性能。伴随着石材幕墙的迅猛发展，因选材不合理，施工方法不当等因素而引起的石材干挂幕墙安全性问题也普遍存在。笔者主持或参与的幕墙工程以石材幕墙居多，现对设计过程中需注意的问题做一个小结，希望对石材幕墙的设计有所帮助。

1石材及主要安装方式的选择

1.1石材材质及颜色的选择

对于深化设计而言，应配合建筑设计单位和建设方的工作，根据建筑设计师对幕墙分格形式及材质颜色等建筑效果的要求，向建设方提供必要的石材样本，以协助其尽快确定所需要用的石材。在向建筑设计单位和建设方推荐选择石材时，应依据所掌握的石材资料并根据石材的表面特征、颜色、厚度及纹理等技术性能指标进行比较选择。因花岗石具有构造致密、强度高、质地坚硬、吸水率极低的特点，而且花岗石的颜色、品种及外观样式也多种多样，如：锈石、霞红、卡拉麦里金等，所以宜推荐使用花岗石。有时候石材供应商也会提供石材的物理性能指标，但石材作为一种天然材料其物理性质变化很大，因此需要重新确认，以便为石材的设计确立相应的设计指标。

1.2石材主要安装方式的选择

1.2.1短槽连接

石材面板支撑可选用短槽式连接，当石材板块较小时，为了便于挂件固定与安装，短槽可做成通槽。短槽连接方式构造简单，安装方便，也便于后期维护与更换。挂件可以选用不锈钢材质或者铝合金材质，挂件通过不锈钢螺栓与横向龙骨相连，挂件具体厚度需要经过计算确定，而挂件的长度、具体插入石材面板内的实际插入深度、短槽到石材板端的距离、挂件表面处理等要符合相应规范要求。

1.2.2背栓式干挂法

背栓式干挂法是在石材面板的背面采用专用拓孔设备在石材上钻孔、拓孔，然后安装无应力螺栓锚固在石材背面，再通过铝合金挂件与骨架连接。其属新一代石材干挂方式，技术先进，每块石材的固定点按合理的方法布置受力点使石材受力更均匀，板材独立安装，独立受力，板块间不会发生荷载传递。但背栓式干挂法也存在一些问题：锚固孔的质量不易控制；锚固点的接触面积小，在包装运输安装过程中易造成连接点失效；机械连接在敲击时会造成孔底击通或开裂；脆性板材与硬性锚栓直接连接,在地震的强力反复震动下容易破坏。

随着对石材幕墙的质量、安全及造价成本越来越重视的情况下，多数石材幕墙在设计时会采用短槽和背栓两种相结合的固定方式。即，整个石材大面在设计时采用短槽连接，在石材墙面的最上部及最下部采用背栓连接，这样在满足安全的情况下相对于全部采用背栓来说可以适当的节约工程造价。

2龙骨选型及表面处理

2.1竖向主龙骨选型

石材幕墙越来越多地应用在大型公共建筑上，有些商品住宅楼的二层以下也会采用干挂石材来提高住房品质。那么如何确保石材幕墙的安全及施工质量成为了一个关键性的问题。

主龙骨作为主受力杆件，不仅要承受石材的重量，还要承受风荷载、地震荷载等作用的影响，因此竖向主龙骨在石材幕墙中承担着非常重要的角色。在进行主龙骨选型时，需要结合主体建筑的结构形式、建筑层高、建筑总高度、地面粗糙度、局部体型系数、龙骨布置间距等参数进行选择。上述均为基本参数，还要结合力学模型进行龙骨间的比选，力学模型主要是选择单跨简支还是双跨梁的区别，如果选择单跨简支梁会增大龙骨的断面尺寸，如果选择双跨梁会增加埋件的费用，不同的选择可能会对工程造价有一定的影响。主龙骨材质可以选择钢材或者铝合金，因钢材在抗弯强度、抗剪强度等方面要比铝合金高出不少，价格也相对便宜，所以在目前的石材幕墙设计中，钢材是首选。

2.2横向龙骨选型

在选择横向龙骨时，应根据石材的分格高度、龙骨的横向跨度及受力模型来选择，不同的石材参数对横龙骨的影响会比较大。在进行受力分析时，横向龙骨应按集中力模型考虑，当石材造型比较复杂时，横向龙骨会有转折或者进出位关系，因此还应计算横向龙骨的抗扭能力。

石材幕墙所用钢材以Q235B冷弯薄壁型钢构件较多。隐蔽钢材应采取热侵镀锌处理等有效防腐措施，当采用热侵镀锌处理时，镀膜厚度应符合《金属覆盖层钢铁制件热侵镀锌层技术要求及实验方法》

GB/T 13912的规定，即钢厚度t≥6mm时，镀锌层局部厚度≥70um，镀锌层平均厚度≥85um；钢厚度3≤t＜6mm时，镀锌层局部厚度≥55um，镀锌层平均厚度≥70um。

3埋件设计

在石材幕墙体系中埋件是重要且不可缺少的一部分，它承担者整个幕墙体系的安全，埋件可以分为预埋件和后置埋件。当采用预埋件时，应当在主体结构施工时埋入，此时的埋件与建筑主体结构形式完整的一体，有较好的承载能力，但埋件的埋设位置需要相对精准，如有偏位可能会造成材料的浪费，存在间接增加工程造价的风险，因此这就对埋设时的要求提出了更高的标准。当有其他原因导致预埋件无法埋设时，可以采用后置埋件。后置埋件是通过合适数量的固定锚栓将钢件固定在主体结构上，这种埋件可以根据主龙骨的布置间距进行安装定位，因此利用率比预埋件要高。后置埋件的固定锚栓可以选用化学锚栓或者机械锚栓，因化学锚栓在施工时如果受热会降低化学粘接剂的粘接性能，从而影响幕墙工程的安全，所以化学锚栓的使用率在逐步降低。目前的后置埋件多以机械锚栓固定为主，机械锚栓不受温度的影响，它主要靠锚栓与混凝土之间的咬合摩擦力来传递荷载。为了保证埋件系统的安全，后置埋件还需要做现场拉拔试验。无论采用哪种形式的埋件，其规格尺寸、厚度、锚栓数量、锚栓的规格都应经过计算确定，并应符合相关规范要求。

4整体施工图深化

根据上述情况确定一些参数后再对原建筑立面图、平面图及剖面图进行进一步的深化，包括石材分格的细化、大样图的设计、节点图的设计、埋件图的设计等工作。其中石材分格的细化应结合建筑设计意见确定，大样图应能反应出具体的控制尺寸，节点图具体反应的是细部安装构造做法，埋件图需要体现具体埋件的布置位置及控制尺寸。在上述工作中，节点图的设计相比其他工作要更重要些，因为节点图反应的是具体构造、规格尺寸、交接收口、防火设置、防雷设置等重要信息。上述设计工作完成后再结合力学计算整理出完整的一套施工图。

结束语：

设计理念是幕墙发展的灵魂，幕墙材料的质量是幕墙发展的基础和保障，合格的产品不仅可以保证幕墙具有安全性、功能性、艺术性，其外观还具有层次感、立体感，又可以满足建筑物“百年大计，质量第一”的要求。幕墙设计中如果采用石材幕墙，要根据工程的实际需要，并结合石材特点，保证幕墙材料的质量同时不断完善我们的设计理论，努力开创各种先进的技术和工艺，给这个领域注入新的活力，使整个行业领域健康的发展，给人民一座座环保、健康、安全的现代化城市。

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