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隨著社會的不斷進步,也帶動了建筑、裝飾行業的發展。在我們身邊隨處可見大型建筑幕墻設計的都相當美觀。建筑幕墻是現代建筑科學、新型建筑材料和現代建筑施工技術的產物,目前在我國,石材幕墻的石材使用量年均超過2500萬㎡。但是石材也有明顯的缺點及不足,如石材幕墻首先質量很重;其次,它的安全性值得考慮;最后,石材幕墻的防火性能欠佳,這些都嚴重影響著人們生命安全。

一、石材幕墻結構設計的一般規定

1、石材幕墻按外圍護結構進行設計,石材幕墻石板宜選用火成巖。

2、天然石材幕墻不宜應用于高層及超高層建筑中。當設計要求采用時,應按相關規范規定增設石材防碎裂措施。

3、石材幕墻的骨架應綜合考慮建筑立面效果、土建結構形式、石材幕墻的安裝形式等方面進行設計,既要保證幕墻系統的安分可靠,又要考慮施工工藝的可行性;4、石材幕墻及其連接件應有足夠的承載力、剛度和相對于主體結構的位移能力。幕墻骨架的立柱應通過金屬角碼與主體結構相效接,立柱與角碼之間應采用螺栓連接,螺栓墊板應有防松動和防滑移措施。

5、非抗震設計的石材幕墻,在風力作用下石材不得破損;抗震設計的石材幕墻,在設防烈度地震作用下經修理后幕墻仍可使用;在罕遇地震作用下幕墻骨架不得脫落。

6、在石材幕墻構件設計時,應充分考慮到幕墻系統在重力荷載、風荷載、地震作用、溫度作用和主體結構位移影響下,具有的安全性。

二、石材幕墻結構設計的常見錯誤

1、預(后)埋件設在砌體結構或輕質隔墻上

在《金屬與石材幕墻工程技術規范》(JGJ133)規定:與幕墻立柱相連的主體混凝土構件的混凝土強度等級不宜低于C3O。參考《玻璃幕墻工程技術規范》(JGJ 102)中規定:幕墻與砌體結構連接時,宜在連接部位的主體結構上增設鋼筋混凝土或鋼結構梁、柱。輕質填充墻不應作為幕墻的支承結構。砌體結構平面外支承能力差,輕質隔墻承載力和變形能力差,都不能作為幕墻的支承結構。對于層高較大的樓層,設計者為解決幕墻立柱的受力問題,除了增大立桿截面尺寸或采用高強材料外,有的工程在樓層結構梁之間的墻體上增加一個支承點,這一支承點應是在鋼筋混疑土(或鋼結構)構造梁(柱)上才能可靠有效。

2、龍骨全焊接

在《金屬與石材幕墻工程技術規范》( CJ 133 )中,橫梁和立柱采用螺栓連接,是強制性條文不容許焊接,但工程中經常采用全部焊接的構造,在技術層面,焊接是可行的;在現行規范層面;焊接是必須禁止的。從技術角度出發,橫梁一端焊接,另一端螺栓連接是比較一好的力一案:

3、T型掛件和蝴蝶扣掛件

這兩種掛件在一市場的占有率較高,價格比較便宜,平整度好,但在安裝完成后形成大片連續不可錯動的墻面,一方面維修更換困準,另一方面抗風震、抗地震性能較差,在《建筑幕墻》(GB/T21086一2007)中,已經明確不宜采用;在振動抗震試驗中,也發現該一類掛件存在缺陷。

4、開放石材保溫系統

開放石材懸空保溫系統無抗風能力,由于石材面板間膠縫可能會對石材造成污染(硅油污染或吸灰污染),使一些建筑寧愿一沒計開縫式石材系統,如果按照《金屬與石材幕墻工程技術規范》(JGJ133)的觀定,保溫材料與主體結構之間應留有50mm的空問,即保溫材料懸空布置,由于外層石材板為開縫式系統,風壓會部分的作用在保溫材料上,即要求保溫層應具有抗風壓性能。

5、8MPa以下石材無加強構造

在《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)中規定:彎曲強度標準值小于8.0MPa的石材面板,應采取附加構造措施保證面板的可靠性。

6、板塊粘接

石材面板不宜采用粘接、宜采用機械連接,確保其耐久性和可靠性;7、SE掛件傳力途徑應明確SE掛件是比較成熟的掛件系統,但應設計好傳力途徑,否則,仍然會出問題,一般應采用下部兩點:即S形掛件作為承載點,E型掛件不承受重力荷載,僅承受風載,設計時,應留有足夠的間隙,即使石材面板發生沉降,E型掛件仍然不承受重力荷載。

8、短橫梁

短橫梁可以節省幕墻的材料用量,尤其對面板比較小的工程,效果比較明顯,特別適合于輕質面板,在石材幕墻的應用中,不值的推薦,會存在間隙調整、平面度差等問題,盡可能不用;

9、大面石材幕墻層間封堵問題根據公安部、住房和城鄉建設部聯合發布的《民用建筑保溫系統及外墻裝飾防火暫時規定》:

(1)建筑高度大于等于24m時,保溫材料的燃料性能應為A級;(2)建筑高度小于24m時,保溫材料的燃料性能應為A級或Bl級,其中,當采用Bl級保溫材料時,每層應設置水平防火隔離帶;(3)保溫材料應采用不燃料作防護層,防護層應保溫材料完全覆蓋。防護層厚度不應小于3mm,大面積石材幕墻采用Bl級保溫材料時,層間應進行封堵;(4)基層墻體內部空腔及建筑幕墻與基層墻體、窗間墻、窗檻墻及裙墻之間的空間,應在每層樓板處采用防火封堵材料封堵。

10、面板與龍骨無橫向定位

與單元幕墻掛點一樣,石材面板的掛接也應遵循一定的規定,四點之中應該有一點與龍骨相對固定,其余三點能夠吸收溫度變形,承受垂直幕墻表面的荷載。

11、面板厚度不滿足標準

花崗石面板厚度至少為25mm,其他石材GB21086有明確的規定,一些業外人士開發的幕墻板材系統,在15mm厚的石材后部附加一下保溫材料,或一些可靠性不高的支承構造,面板仍然為主要受力構件,這種系統工程用后,由于沒有標準支持,無法進行驗收,造成大量的浪費,實踐中,石材厚度不滿足要求的工程,有些會出現安全問題,會破裂脫落。

12、伸縮縫不能傳遞彎矩

采用角鋼或槽鋼制作的立柱,在伸縮縫部位應進行專門設計,否則不能傳遞彎矩。

13、h形掛件的保護套設計

H形掛件是比較簡單的一種掛件,在瓷板幕墻中有較為廣泛的應用,一些設計為了防止滑動時產生噪音,并避免鋼鋁直接接觸產生雙金屬接觸腐蝕,在其搭接部位設置U形襯墊,由于設計不當,導致掛件承載部分壁厚大大削弱,存在安全隱患。

14、金屬掛件與石材間膠粘劑選用

規范明確要求石材干掛必須使用環氧樹脂類膠粘劑做為石材幕墻干掛結構膠。干掛膠質量的好壞直接關系著石材幕墻的安裝質量和效果。石材干掛結構膠是用于石材與金屬粘接的專用膠,其成分是環氧樹脂,配合固化劑組合使用,屬于柔性結合,防腐蝕、耐高溫、抗老化、強度高、牢固性好。在溫差和震動條件的作用下,伸縮、沉降產生的位移較小,且不易滲油,不污染石材。而云石膠是一種石材修補膠,其主要成分是不飽和樹脂。主要用于石材與石材的粘接和石材的修補定位,屬于剛性結合。由于本身存在不飽合鍵,導致其耐氣候老化性能較干掛膠差,受氣溫的影響比較大,其粘接強度低于石材干掛膠很多倍,且怕潮濕不耐高溫、易風化,剪切力不夠,尤其用于潮濕和陽光照射的墻體,使用壽命更短,沒有安全保障。

結束語

合理的掛件設計與嚴格的施工工藝是保證外飾石材安全美觀的關鍵。石材幕墻在一些公共建筑及住宅建筑中應用較多,涉及到千家萬戶,在設計階段應盡可能考慮全面,規避掉一些常犯的錯誤,將安全隱患扼殺在設計之初。