石材幕墻設(shè)計(jì)常見(jiàn)錯(cuò)誤解析

權(quán)永貴

摘要：本文通過(guò)對(duì)建筑幕墻的概念與特點(diǎn)以及石材幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定的闡述，著重對(duì)石材幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見(jiàn)錯(cuò)誤進(jìn)行了分析，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：幕墻的概念與特點(diǎn) 石材幕墻設(shè)計(jì)規(guī)定 常見(jiàn)錯(cuò)誤

引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，也帶動(dòng)了建筑、裝飾行業(yè)的發(fā)展。在我們身邊隨處可見(jiàn)的大型建筑及大廈等，幕墻的設(shè)計(jì)都是相當(dāng)?shù)拿烙^的。建筑幕墻是現(xiàn)代建筑科學(xué)、新型建筑材料和現(xiàn)代建筑施工技術(shù)的產(chǎn)物，目前在我國(guó)，石材幕墻的石材使用量年均使用量超過(guò)2500萬(wàn)方。但是石材也具有明顯的缺點(diǎn)及不足，如石材幕墻首先質(zhì)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(yán)重影響著人們的生命安全。

一、建筑幕墻的概念與特點(diǎn)

1.概念

懸掛在主體結(jié)構(gòu)上由支承結(jié)構(gòu)體系和面板組成的，不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)荷載和作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、裝飾性結(jié)構(gòu)。

1.1懸掛：支承體系中的立柱通常是長(zhǎng)細(xì)比較大的構(gòu)件，它承受抗拉能力大大超過(guò)承受抗壓能力。設(shè)計(jì)建筑幕墻時(shí)，將桿件上端固定下端可以伸縮的懸掛狀態(tài)；當(dāng)必須設(shè)計(jì)成座立式受壓桿件時(shí)，應(yīng)對(duì)桿件進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

1.2主體結(jié)構(gòu)：指建筑物框架結(jié)構(gòu)的梁、柱，多為鋼筋混凝土；近些年發(fā)展了輕鋼結(jié)構(gòu)。通過(guò)它將建筑幕墻上承受的荷載傳遞給基礎(chǔ)。

1.3支承體系：由框架（立柱與橫梁）：桿、索、桁架等構(gòu)成。將幕墻面板通過(guò)壓板、掛勾、駁接爪、五金件等固定在其上的構(gòu)件，它承受與傳遞面板上的荷載給主體結(jié)構(gòu)。

1.4面板：直接與室外接觸的外圍護(hù)構(gòu)件：有玻璃、 金屬板，石材、人造板等，承受自然界的作用，平面外的風(fēng)荷載、平面內(nèi)重力荷載、地震作用等。

1.5裝飾性結(jié)構(gòu)：建筑幕墻豐富多彩的立面造型成為城市絕大多數(shù)標(biāo)志性建筑的首選：如賓館、酒店、醫(yī)院、銀行、商場(chǎng)、政府大樓、寫字樓、商務(wù)樓、會(huì)所等都因建筑幕墻有美麗的外觀而被廣泛采用。

2.特點(diǎn)：

2.1建筑幕墻它是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，它不是填充墻，填充墻是構(gòu)造件，幕墻為結(jié)構(gòu)件，建筑幕墻自身具有完整的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通常包封主體結(jié)構(gòu)。

2.2在自身平面內(nèi)可承受較大的變形，相對(duì)主體結(jié)構(gòu)有足夠的變形能力。

2.3只承受本身的荷載且傳給主體結(jié)構(gòu)，不分擔(dān)、也不傳遞主體結(jié)構(gòu)的荷載作用。

2.4重量輕，節(jié)省主體結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的費(fèi)用。

2.5保護(hù)主體結(jié)構(gòu)溫度變化時(shí)應(yīng)力小。

2.6高層建筑需要建筑幕墻。

2.7降低了勞動(dòng)力。

2.8降低建筑物的整體造價(jià)。

2.9維修簡(jiǎn)單可替換性強(qiáng)。

三、石材幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

1、石材幕墻按外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，石材幕墻石板宜選用火成巖。

2、天然石材幕墻不宜應(yīng)用于高層及超高層建筑中。當(dāng)設(shè)計(jì)要求采用時(shí)，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范規(guī)定增設(shè)石材防碎裂措施。

3、石材幕墻的骨架應(yīng)綜合考慮建筑立面效果、土建結(jié)構(gòu)形式、石材幕墻的安裝形式等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要保證幕墻系統(tǒng)的安全可靠，又要考慮施工工藝的可行性。

4、石材幕墻及其連接件應(yīng)有足夠的承載力、剛度和相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)的位移能力。幕墻骨架的立柱應(yīng)通過(guò)金屬角碼與主體結(jié)構(gòu)相連接，立柱與角碼之間應(yīng)采用螺栓連接，螺栓墊板應(yīng)有防松動(dòng)和防滑移措施。

5、非抗震設(shè)計(jì)的石材幕墻，在風(fēng)力作用下石材不得破損；抗震設(shè)計(jì)的石材幕墻，在設(shè)防烈度地震作用下經(jīng)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(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮到幕墻系統(tǒng)在重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用、溫度作用和主體結(jié)構(gòu)位移影響下，具有的安全性。

四、石材幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見(jiàn)錯(cuò)誤

4.1預(yù)（后）埋件設(shè)在砌體結(jié)構(gòu)或輕質(zhì)隔墻上

在JGJ133《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：與幕墻立柱相連的主體混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。參考JGJ102《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定：幕墻與砌體結(jié)構(gòu)連接時(shí)，宜在連接部位的主體結(jié)構(gòu)上增設(shè)鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)梁、柱。輕質(zhì)填充墻不應(yīng)作為幕墻的支承結(jié)構(gòu)。砌體結(jié)構(gòu)平面外支承能力差，輕質(zhì)隔墻承載力和變形能力差，都不能作為幕墻的支承結(jié)構(gòu)。對(duì)于層高較大的樓層，設(shè)計(jì)者為解決幕墻立柱的受力問(wèn)題，除了增大立桿截面尺寸或采用高強(qiáng)材料外，有的工程在樓層結(jié)構(gòu)梁之間的墻體上增加一個(gè)支承點(diǎn)，這一支承點(diǎn)應(yīng)是在鋼筋混疑土（或鋼結(jié)構(gòu)）構(gòu)造梁（柱）上才能可靠有效。

4.2 龍骨全焊接

在GJ133《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中，橫梁和立柱采用螺栓連接，是強(qiáng)制性條文不容許焊接，但工程中經(jīng)常采用全部焊接的構(gòu)造，在技術(shù)層面，焊接是可行的；在現(xiàn)行規(guī)范層面；焊接是必須禁止的。從技術(shù)角度出發(fā)，橫梁一端焊接 ，另一端螺栓連接是比較好的方案；

4.3 T型掛件和蝴蝶扣掛件

這兩種掛件在市場(chǎng)的占有率比較高，結(jié)構(gòu)比較便宜，平整度好，但在安裝完成后形成大片連續(xù)不可錯(cuò)動(dòng)的墻面，一方面維修更換困難，另一方面抗風(fēng)震、抗地震性能較差，在GB/T21086-2007《建筑幕墻》中，已經(jīng)明確不宜采用；在振動(dòng)抗震試驗(yàn)中，也發(fā)現(xiàn)該類掛件存在缺陷。

4.4開(kāi)放石材保溫系統(tǒng)

開(kāi)放石材懸空保溫系統(tǒng)無(wú)抗風(fēng)壓能力，由于石材面板間膠縫可能會(huì)對(duì)石材造成污染（硅油污染或吸灰污染）是一些建筑寧愿設(shè)計(jì)開(kāi)縫式石材系統(tǒng)，如果按照J(rèn)GJ133《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，保溫材料與主體結(jié)構(gòu)之間應(yīng)留有50mm的空間，即保溫材料懸空布置，由于外層石材面板為開(kāi)縫式系統(tǒng)，風(fēng)壓會(huì)部分的作用在保溫材料上，即要求保溫層應(yīng)具有抗風(fēng)壓性能。

4.5 8MPa以下石材無(wú)加強(qiáng)構(gòu)造

在GB/T21086-2007《建筑幕墻》中規(guī)定：彎曲強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值小于8.0MPa的石材面板，應(yīng)采取附加構(gòu)造措施保證面板的可靠性。

4.6板塊粘接

石材面板不宜采用粘接、宜采用機(jī)械連接，確保其耐久性和可靠性；

4.7 SE掛件傳力途徑應(yīng)明確

SE掛件是比較成熟的掛件系統(tǒng)，但應(yīng)設(shè)計(jì)好傳力途徑，否則，仍然會(huì)出問(wèn)題，一般應(yīng)采用下部?jī)牲c(diǎn)：即S形掛件作為承載點(diǎn)，E型掛件不承受重力荷載，僅承受風(fēng)載，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)留有足夠的間隙，即使石材面板發(fā)生沉降，E型掛件仍然不承受重力荷載。

4.8短橫梁

短橫梁可以節(jié)省幕墻的材料用量，尤其對(duì)面板比較小的工程，效果比較明顯，特別適合于輕質(zhì)面板，在石材幕墻的應(yīng)用中，不值的推薦，會(huì)存在間隙調(diào)整、平面度差等問(wèn)題，盡可能不用；

4.9大面石材幕墻層間封堵問(wèn)題

根據(jù)公安部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的《民用建筑保溫系統(tǒng)及外墻裝飾防火暫時(shí)規(guī)定》（1）建筑高度大于等于24m時(shí)，保溫材料的燃料性能應(yīng)為A級(jí)，（2）建筑高度小于24m時(shí)，保溫材料的燃料性能應(yīng)為A級(jí)或B1級(jí)，其中，當(dāng)采用B1級(jí)保溫材料時(shí)，每層應(yīng)設(shè)置水平防火隔離帶。（3）保溫材料應(yīng)采用不燃料作防護(hù)層，防護(hù)層應(yīng)保溫材料完全覆蓋。防護(hù)層厚度不應(yīng)小于3mm，大面積石材幕墻采用B1級(jí)保溫材料時(shí)，層間應(yīng)進(jìn)行封堵。（4）基層墻體內(nèi)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(yīng)在每層樓板處采用防火封堵材料封堵。

4.10面板與龍骨無(wú)橫向定位

與單元幕墻掛點(diǎn)一樣，石材面板的掛接也應(yīng)遵循一定的規(guī)定，四點(diǎn)之中應(yīng)該有一點(diǎn)與龍骨相對(duì)固定，其余三點(diǎn)能夠吸收溫度變形，承受垂直幕墻表面的荷載。

4.11 面板厚度不滿足標(biāo)準(zhǔn)

花崗巖面板厚度至少為25mm，其他石材GB21086有明確的規(guī)定，一些業(yè)外人士開(kāi)發(fā)的幕墻板材系統(tǒng)，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(gòu)造，面板仍然為主要受力構(gòu)件，這種系統(tǒng)工程用后，由于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)支持，無(wú)法進(jìn)行驗(yàn)收，造成大量的浪費(fèi)，實(shí)踐中，石材厚度不滿足要求的工程，有些會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，會(huì)破裂脫落；

4.12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(yīng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，否則不能傳遞彎矩。

4.13 h形掛件的保護(hù)套設(shè)計(jì)

H形掛件是比較簡(jiǎn)單的一種掛件，在瓷板幕墻中有較為廣泛的應(yīng)用，一些設(shè)計(jì)為了防止滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生噪音，并避免鋼鋁直接接觸產(chǎn)生雙金屬接觸腐蝕，在其搭接部位設(shè)置U形襯墊，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)，導(dǎo)致掛件承載部分壁厚大大削弱，存在安全隱患

4.14 金屬掛件與石材間膠粘劑選用

規(guī)范明確要求石材干掛必須使用環(huán)氧樹脂類膠黏劑做為石材幕墻干掛結(jié)構(gòu)膠。干掛膠質(zhì)量的好壞直接關(guān)系著石材幕墻的安裝質(zhì)量和效果。石材干掛結(jié)構(gòu)膠是用于石材與金屬粘接的專用膠 ，其成分是環(huán)氧樹脂 ，配合固化劑組合使用，屬于柔性結(jié)合 ，防腐蝕 、耐高溫 、抗老化 、強(qiáng)度高、牢固性好。在溫差和震動(dòng)條件的作用下 ，伸縮、沉降產(chǎn)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(bǔ)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(bǔ)定位，屬于剛性結(jié)合。由于本身存在不飽合鍵 ，導(dǎo)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(qiáng)度低于石材干掛膠很多倍 ，且怕潮濕不耐高溫 、易風(fēng)化 ，剪切力不夠 ，尤其用于潮濕和陽(yáng)光照射的墻體，使用壽命更短 ，更沒(méi)有安全保障。

結(jié)束語(yǔ)

合理的掛件設(shè)計(jì)與嚴(yán)格的施工工藝是保證外飾石材安全美觀的關(guān)鍵。石材幕墻在一些公共建筑及住宅建筑中應(yīng)用較多，涉及到千家萬(wàn)戶，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)盡可能考慮全面，規(guī)避掉一些常犯的錯(cuò)誤，將安全隱患扼殺在設(shè)計(jì)之初。

參考文獻(xiàn)：

[1]于賢育 淺談某工程幕墻施工質(zhì)量控制措施[J]建材與裝飾：中旬- 2011；

[2] 江芙蓉 淺談石材幕墻的結(jié)構(gòu)形式史英麒[J] 門窗- 2010

[3]李俊華 孫晉 常永奇 建筑幕墻新型石塑復(fù)合面板的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析[J]門窗- 2010

[4]周白霞 建筑外墻保溫系統(tǒng)火災(zāi)防范對(duì)策周白霞[J] 保溫材料與節(jié)能技術(shù)- 2011