深圳中航裙房石材幕墻工程

于義梅

（上海恒利益建裝潢工程有限公司，中國 上海200070）

1 深圳中航項(xiàng)目裙房石材工程概況

深圳中航項(xiàng)目，位于深圳市福田區(qū)深南大道、中航路路口。本項(xiàng)目主樓分為公寓樓和住宅樓，為深圳市深南大道標(biāo)志性建筑，有水晶大廈之稱，將超越已有建筑“地王大廈”的影響。本大廈工程分為一期、二期，裙房部位采用石材幕墻，石材完成面標(biāo)高為32.300m，外裝飾面積約5400m2，工程造價(jià)為人民幣2100萬元。石材選用進(jìn)口意大利羅馬洞石，石材厚度為40mm(內(nèi)襯1.5mm厚玻璃纖維板)，石材標(biāo)準(zhǔn)塊尺寸為500mm*1250mm,本石材幕墻為單元板塊，每4塊石材作為一個(gè)單元，通過慧魚牌M8不銹鋼背栓將石材與鋼架連接，每單元板塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸為1000mm寬*2500mm高，每單元含鋼架重約371kg。

2 石材幕墻中石材的技術(shù)要求

2.1 石材幕墻工程規(guī)范

建筑外墻上使用的石材是按照《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)、《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ133-2001)的要求實(shí)施。從工藝上，其驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按照《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50210-2001)進(jìn)行。目前石材行業(yè)沒有出臺(tái)國際標(biāo)準(zhǔn)，主要的標(biāo)準(zhǔn)體系有美國ASTM石材標(biāo)準(zhǔn)、歐洲EN石材專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 羅馬洞石

2.2 洞石選用的技術(shù)要求

不論哪種洞石，其物理性能指標(biāo)均低于我國大理石國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。原因是洞石實(shí)際上為一種變質(zhì)不完全的石灰?guī)r，其結(jié)晶程度不高，加上孔洞和紋理，使得其體積密度、吸水率、彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度等物理性能指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上我國國產(chǎn)大理石，而且在使用過程中還存在繼續(xù)變質(zhì)，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)顏色慢慢加深等現(xiàn)象。本項(xiàng)目的洞石按照業(yè)主要求采用美國ASTM石材標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試和提供，計(jì)算書按照測(cè)試值進(jìn)行計(jì)算。據(jù)此，業(yè)主進(jìn)行評(píng)判。根據(jù)業(yè)主要求，本項(xiàng)目的洞石進(jìn)行的相關(guān)檢測(cè)有：

1）吸水率（百分比）ASTMC97每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

2）密度 ASTMC97每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

3）抗壓強(qiáng)度ASTMC170每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

4）斷裂模數(shù)（濕時(shí)）ASTMC99每種類型石材，至少6件試塊，每600平方增加1件試塊。

5）斷裂模數(shù)（干時(shí)）ASTMC99每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

6）彎曲強(qiáng)度（濕時(shí)）ASTMC880每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

7）彎曲強(qiáng)度（干時(shí)）ASTMC880每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

8）體積及化學(xué)穩(wěn)定性ASTMC295每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

9）凍融測(cè)試ASTMC666每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

10）巖相檢查4件試塊。

3 洞石的不足之處

洞石本身的真密度是比較高的，但是由于存在大量孔洞使得本身體積密度偏低、吸水率升高、強(qiáng)度下降，因此物理性能指標(biāo)是低于正常的大理石標(biāo)準(zhǔn)的。由于同時(shí)還存在大量的紋理、泥質(zhì)線、泥質(zhì)帶、裂紋等天然缺陷，這種材料的性能均勻性很差。天然缺陷也是造成這種料的抗凍性能差的主要原因，許多樣品在25個(gè)凍融循環(huán)性能還未結(jié)束時(shí)就已經(jīng)凍裂成了一堆碎石。該類石材屬于碳酸鹽結(jié)構(gòu)的石灰?guī)r，碳酸性較差，用在亞洲這類污染較重的地區(qū)，酸雨侵蝕會(huì)很嚴(yán)重，更會(huì)加速石材的破壞。

圖2 洞石背襯纖維粘結(jié)，石材被拉破

圖3 洞石背襯纖維粘結(jié)，石材、纖維被拉破

這類石材還含有大量的裂紋。本項(xiàng)目洞石在將荒料鋸切成的時(shí)候，用膠粘劑填補(bǔ)并在背面粘結(jié)玻璃纖維網(wǎng)布，用以增加強(qiáng)度。大的裂紋會(huì)用膠粘劑進(jìn)行粘結(jié)修補(bǔ)，粘結(jié)技術(shù)好并且使用好的膠粘劑后，一般不會(huì)有外觀質(zhì)量和強(qiáng)度問題。一些細(xì)小的裂紋不僅沒有被注入膠粘好，而且膠粘劑掩蓋了其表面特征，使得更不容易察覺。對(duì)于這類問題，應(yīng)該從每塊板材的下面進(jìn)行近距離的肉眼觀察，配合水澆找出存在的細(xì)小裂紋，給予更換，尤其在干掛槽、背栓孔及其附近部位應(yīng)堅(jiān)決避免出現(xiàn)任何裂紋。必要時(shí)，可將板材下面向下支空平放在地面，人員在上面進(jìn)行走動(dòng)來檢查存在的隱裂。板材正常能承受幾百公斤的壓力，不到100kg的人員如果能將其踩斷則說明斷裂處存在隱裂或者泥質(zhì)線等彎曲強(qiáng)度低的問題，應(yīng)從開裂處使用環(huán)氧樹脂型干掛膠進(jìn)行粘結(jié)修補(bǔ)，并且不得影響外觀質(zhì)量。

4 計(jì)算書

計(jì)算書中石材的抗彎曲強(qiáng)度及背栓抗拉、抗剪力均采用測(cè)試值的均值，以測(cè)試值作為計(jì)算參數(shù)。

4.1 典型石材計(jì)算

4.1.1 石材分格簡圖如下：（石材4點(diǎn)簡支）

1000*1250

圖4

4.1.2 40mm石材的強(qiáng)度校核

石材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

其中：fg1——大理石材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fg2——大理石材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fgm——大理石材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取測(cè)試值fgm=8.3 N/mm2。

由通用有限元軟件計(jì)算結(jié)果如下：

圖5

石材所受的應(yīng)力：

即石材應(yīng)力滿足要求。

單個(gè)背栓點(diǎn)受水平拉力設(shè)計(jì)值為：Nt=3.85×1.0×1.25/4=1.20kN

單個(gè)背栓點(diǎn)受石材自重剪力設(shè)計(jì)值為：V=1.2×0.92×1.0×1.25/2=0.69kN

4.2 典型石材2計(jì)算

4.2.1 石材分格簡圖如下：（石材6點(diǎn)簡支）

1500×1380

圖6

4.2.2 40mm石材的強(qiáng)度校核

石材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

由通用有限元軟件計(jì)算結(jié)果如圖7所示。

σw：石材所受應(yīng)力；

圖7

即石材應(yīng)力滿足要求。

單個(gè)背栓點(diǎn)受水平拉力設(shè)計(jì)值為：Nt=3.85×1.5×1.38/6=1.33kN

單個(gè)背栓點(diǎn)受石材自重剪力設(shè)計(jì)值為：V=1.2×0.92×1.5－1.38/3=0.76kN

4.3 慧魚M8石材專用背栓計(jì)算

1）抗拉計(jì)算：

采用慧魚M8背栓固定，設(shè)計(jì)抗拉能力為：

錨固深度：hv=25mm

石材抗彎能力取3倍安全系數(shù)8.3/3=2.77 N/mm2

單個(gè)錨栓拉力設(shè)計(jì)承載力（取最小錨固深度）：

根據(jù)慧魚公司試驗(yàn)部門測(cè)試結(jié)果，M8背栓配合本工程使用的洞石，抗拉能力設(shè)計(jì)值為1.975kN(考慮2.5倍的安全系數(shù))。亦滿足＞Nt=1.33kN

根據(jù)廣州檢測(cè)中心檢測(cè)數(shù)據(jù)，順紋、橫紋和荔枝面檢測(cè)結(jié)果抗拉最小為6.615kN，考慮2.5倍的安全系數(shù)6.615/2.5=2.65kN，亦滿足＞Nt=1.33kN

即背栓滿足抗拉要求。

2）抗剪計(jì)算：

根據(jù)慧魚公司提供的抗剪設(shè)計(jì)值，M8背栓設(shè)計(jì)抗剪能力為［Nv］=2.0kN

＞2v=2x0.76=1.52kN（考慮2倍安全系數(shù)）根據(jù)廣州檢測(cè)中心檢測(cè)數(shù)據(jù)，順紋、橫紋和荔枝面檢測(cè)結(jié)果抗剪最小為11.9kN，考慮2.5倍的安全系數(shù)11.9/2.5=4.76kN，亦滿足＞2v=2x0.76=1.52kN

即背栓滿足抗剪要求。

5 石材的防護(hù)

洞石以上的不足之處，使很多石材建筑工程施工后產(chǎn)生了石材病變，如水斑、吐黃、泛堿等，所以，石材防護(hù)工作相當(dāng)重要。

一是有意識(shí)地進(jìn)行石材出廠前的防護(hù)處理。天然石材是礦物質(zhì)，內(nèi)部的毛細(xì)孔粗大，各種污染源如水、酸、堿、油污等會(huì)滲入形成石材病變，我們?cè)谑陌宄鰪S前使用滲透性石材防護(hù)劑。防護(hù)劑克服了蠟的缺點(diǎn),同時(shí)具有很好的防水、防油、防污效果,提高石材抗環(huán)境侵蝕、抗風(fēng)化的能力。

二是石材的后期保養(yǎng)也很重要。為了保持石材的亮麗,細(xì)心的保養(yǎng)是必要的。我們?cè)诠こ桃平粯I(yè)主前，會(huì)對(duì)業(yè)主進(jìn)行專門的培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容包括石材的日常清洗、污染清除及上光三個(gè)方面。

6 小結(jié)

將洞石用于幕墻工程，安全問題是頭等大事。盡管目前我國相關(guān)的施工規(guī)范中不支持像洞石這類石材用在外墻干掛工程中，介于商業(yè)的需求，并吸取了國外的成功經(jīng)驗(yàn)，越來越多的建筑工程使用了洞石，適應(yīng)了一種多元文化發(fā)展的需要。正確認(rèn)識(shí)洞石，并經(jīng)過專家的技術(shù)論證，建立在足夠的安全考慮和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過嚴(yán)格質(zhì)量把關(guān)降低安全風(fēng)險(xiǎn)，洞石可以很好地在建筑物的裝飾上。