砂巖與洞石幕墻10版

1、砂巖和洞石幕墻砂巖和洞石幕墻中國(guó)建筑科學(xué)研究院中國(guó)建筑科學(xué)研究院 趙西安趙西安2007.4 第第 1.0 版版 n 一、概一、概 述述非花崗巖石材應(yīng)用日漸增多非花崗巖石材應(yīng)用日漸增多n 2003年以后，砂巖、大理巖、石灰年以后，砂巖、大理巖、石灰n巖、洞石等非花崗巖石材在幕墻中應(yīng)用巖、洞石等非花崗巖石材在幕墻中應(yīng)用n日益增多。有些工程用量達(dá)日益增多。有些工程用量達(dá)7萬(wàn)平方米，萬(wàn)平方米，n有些工程用到有些工程用到200米以上的高度。米以上的高度。n 目前規(guī)范并未對(duì)非花崗巖幕墻作出設(shè)目前規(guī)范并未對(duì)非花崗巖幕墻作出設(shè)n計(jì)和施工規(guī)定，新情況帶來(lái)了許多新問(wèn)計(jì)和施工規(guī)定，新情況帶來(lái)了許多新問(wèn)n題。題。 n

2、 石灰?guī)r、大理石幕墻石灰?guī)r、大理石幕墻 n n n n以色列特拉維夫銀行大廈以色列特拉維夫銀行大廈. n 洞石面板幕墻洞石面板幕墻新保利大廈n n n 砂巖面板幕墻砂巖面板幕墻 廣州白云會(huì)展中心n 上海藍(lán)生大廈n 廣東發(fā)展大廈n n 二、二、 材材 料料1.石材面板地質(zhì)學(xué)分類（GB/T13890）分分類類巖巖 漿漿 巖巖沉沉 積積 巖巖變變 質(zhì)質(zhì) 巖巖地表凝固地表凝固地殼內(nèi)部凝固地殼內(nèi)部凝固鈣鎂質(zhì)鈣鎂質(zhì)硅硅 質(zhì)質(zhì)鈣鎂質(zhì)鈣鎂質(zhì)硅硅 質(zhì)質(zhì)噴出巖噴出巖淺成巖淺成巖深成巖深成巖代代表表性性巖巖石石玄武巖玄武巖輝綠巖輝綠巖花崗巖花崗巖橄欖巖橄欖巖輝長(zhǎng)巖輝長(zhǎng)巖閃長(zhǎng)巖閃長(zhǎng)巖石灰?guī)r石灰?guī)r白云巖白云巖凝灰?guī)r凝灰

3、巖頁(yè)頁(yè) 巖巖砂砂 巖巖礫礫 巖巖大理巖大理巖片麻巖片麻巖2.常見(jiàn)幕墻石材面板的類型（GB/T17670）商業(yè)分類類型商業(yè)分類類型花崗石花崗石大理石大理石板石板石編號(hào)方式編號(hào)方式GXXXXMXXXXSXXXX類型中包含的類型中包含的巖石巖石變質(zhì)巖中的片麻巖變質(zhì)巖中的片麻巖巖漿巖巖漿巖沉積巖中的石灰?guī)r、白云巖沉積巖中的石灰?guī)r、白云巖變質(zhì)巖中的大理巖變質(zhì)巖中的大理巖頁(yè)巖、板巖、砂頁(yè)巖、板巖、砂巖、凝灰?guī)r等巖、凝灰?guī)r等 非非 花花 崗崗 巖巖 石石 材材 n一、石材的種類 n 大理石（MXXXX）包括大理巖、石灰?guī)r、白云巖n 板 石（SXXXX） 只用砂巖、凝灰?guī)rn 洞 石 石灰?guī)r、砂巖、凝灰?guī)r中含有

4、許n多孔洞的石材n 上述石材中，大理巖和石灰?guī)r的材質(zhì)相對(duì)n較好，用于幕墻問(wèn)題不大。n 但目前國(guó)內(nèi)工程，喜歡用砂巖和洞石。 材材 性性n二、砂巖和洞石的材性特點(diǎn)n 1、 材質(zhì)疏松，軟弱。有時(shí)夾雜松軟的條n紋、礦脈。容易破損、開(kāi)裂。n 2、 強(qiáng)度一般較低，強(qiáng)度分布分散，不同產(chǎn)地或n礦山、不同開(kāi)采點(diǎn)、甚至同一開(kāi)采點(diǎn)不同荒石開(kāi)出的n板材強(qiáng)度相差甚遠(yuǎn)。品質(zhì)較難控制。n 3、 吸水率高，甚至可大于6%。有些還遇水軟化。n 4、 孔隙率高，抗凍融性能差。n 5、 耐久性差，容易被腐蝕和風(fēng)化。 砂巖和洞石類型石材砂巖和洞石類型石材n最低采用條件最低采用條件n 受彎強(qiáng)度試驗(yàn)值：受彎強(qiáng)度試驗(yàn)值：n 平均不小于平均

5、不小于5 N/mm2;n 單個(gè)值不小于單個(gè)值不小于4 N/mm2。n 無(wú)折斷，無(wú)裂縫，無(wú)掉渣，無(wú)軟弱部無(wú)折斷，無(wú)裂縫，無(wú)掉渣，無(wú)軟弱部n分和軟弱條紋，無(wú)大孔、通孔。分和軟弱條紋，無(wú)大孔、通孔。n 凍融系數(shù)不宜小于凍融系數(shù)不宜小于0.8 . n 經(jīng)防水處理后，吸水率不大于經(jīng)防水處理后，吸水率不大于1%。 n當(dāng)不得已之時(shí)當(dāng)不得已之時(shí) .n 由于某種原因，不得不受命采用n強(qiáng)度很低、性能很差的石材時(shí)，事n前應(yīng)進(jìn)行充分可行性研究，進(jìn)行足n夠的實(shí)驗(yàn)，采取非常規(guī)的加強(qiáng)和安n全措施。承建商要考慮是否值得付n如此大的的代價(jià)，冒如此大的風(fēng)險(xiǎn)。超高洞石幕墻的特殊要求超高洞石幕墻的特殊要求n 一 提高對(duì)抗彎強(qiáng)度的要求

6、:n 100米以下 平均值大于 5N/mm2n 最小值大于 4N/mm2n 100米以上 平均值大于 6N/mm2 n 最小值大于 5N/mm2 n 二 加強(qiáng)管理,嚴(yán)格控制石材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),每批石板均n進(jìn)行檢驗(yàn)抗彎強(qiáng)度,每塊板材均進(jìn)行外觀檢查.超高洞石幕墻的特殊要求超高洞石幕墻的特殊要求n 三 加厚背面書樹(shù)脂復(fù)合層的厚度.n 四 采用注膠板縫,防止石板破碎后墜落.n 五 表面進(jìn)行封孔,六面防水處理. 石石 材材 防防 水水 劑劑n 可采用有機(jī)硅或有機(jī)氟防水材料,要求:n *無(wú)色透明,不改變石材外觀、顏色、n光澤。n *耐候性好。n *防水、防污、保持石材歷久如新。n *能防止腐蝕物質(zhì)對(duì)石材的侵蝕。

7、n *良好的透氣性。n *施工性好，與硅酮石材密封膠相容。 n三、三、 建建 筑筑 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 千方百計(jì)千方百計(jì) 確保安全確保安全n 砂巖和洞石應(yīng)用安全是第一位砂巖和洞石應(yīng)用安全是第一位n 一一 、 嚴(yán)把石材質(zhì)量關(guān)嚴(yán)把石材質(zhì)量關(guān)n 1 選用礦山之前，要進(jìn)行考察和材性試n驗(yàn)，確保石材符合規(guī)定。n 2 供貨過(guò)程每批進(jìn)行抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)。n 3 每塊板材檢查無(wú)破損、開(kāi)裂方可上墻。n 4 開(kāi)孔、開(kāi)槽等必須用機(jī)械進(jìn)行。n 5 表面防水應(yīng)按規(guī)定工藝嚴(yán)格執(zhí)行。 n二、二、 注意石板分格尺寸注意石板分格尺寸n 1 石板尺寸不宜過(guò)大，一般控制在n1.0m2之內(nèi)。n 2 盡量避免長(zhǎng)條板。長(zhǎng)寬比控制在n3:1以下。否則

8、宜用長(zhǎng)邊支承，增加橫梁n或立柱。 n三、采取多道安全防范措施三、采取多道安全防范措施n 1 槽口內(nèi)灌注環(huán)氧膠粘劑（符合標(biāo)準(zhǔn)nJC 887的要求）。n 2 石板背面加粘玻璃纖維織物。n 3 采用注膠式板縫。n 4 幕墻底下設(shè)綠化、水池等隔離帶。 防防 煙煙 封封 堵堵n一、層間隔煙封堵，可用巖棉（厚度一、層間隔煙封堵，可用巖棉（厚度100mm）、防火板等，要密封不透煙。）、防火板等，要密封不透煙。n二、實(shí)體墻面可不每層封堵，但門窗洞口周邊二、實(shí)體墻面可不每層封堵，但門窗洞口周邊n應(yīng)用應(yīng)用 100mm厚巖棉封堵。厚巖棉封堵。 n四、四、 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)可以焊接鋼結(jié)構(gòu)可以焊接n 焊接

9、是鋼結(jié)構(gòu)最可靠的連接方式之一，大型、厚焊接是鋼結(jié)構(gòu)最可靠的連接方式之一，大型、厚n壁、重載、高壓、振動(dòng)、沖擊等最不利受力都用焊。壁、重載、高壓、振動(dòng)、沖擊等最不利受力都用焊。n 石板幕墻從面板到主體結(jié)構(gòu)，中間有許多環(huán)節(jié)可提石板幕墻從面板到主體結(jié)構(gòu)，中間有許多環(huán)節(jié)可提n供位移和變形，其中一些環(huán)節(jié)用焊接是完全可以的。供位移和變形，其中一些環(huán)節(jié)用焊接是完全可以的。n 振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)和平面內(nèi)變形振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)和平面內(nèi)變形 實(shí)驗(yàn)表明，焊接的幕墻實(shí)驗(yàn)表明，焊接的幕墻 n承受達(dá)承受達(dá)1/50的面內(nèi)變形。的面內(nèi)變形。n 許多焊接的幕墻經(jīng)歷了許多焊接的幕墻經(jīng)歷了12級(jí)以上臺(tái)風(fēng)的多次吹襲，級(jí)以上臺(tái)風(fēng)的多次吹襲，n沒(méi)有問(wèn)題

10、。理論和實(shí)踐都表明，不許焊接沒(méi)有道理。沒(méi)有問(wèn)題。理論和實(shí)踐都表明，不許焊接沒(méi)有道理。n 國(guó)外也有許多幕墻用焊接，并非全用螺栓。歐美國(guó)外也有許多幕墻用焊接，并非全用螺栓。歐美n用螺栓是因?yàn)楹腹べM(fèi)用太高，用不起。韓國(guó)和香港幕用螺栓是因?yàn)楹腹べM(fèi)用太高，用不起。韓國(guó)和香港幕n墻的鋼結(jié)構(gòu)很多采用焊接。墻的鋼結(jié)構(gòu)很多采用焊接。 上上 下下 柱柱 的的 連連 接接n 上下柱并不是必須連接上下柱并不是必須連接n 上下柱之間并不是非連接不可，連接與否、連接方上下柱之間并不是非連接不可，連接與否、連接方n式完全取決于設(shè)計(jì)考慮和采用的計(jì)算簡(jiǎn)圖。式完全取決于設(shè)計(jì)考慮和采用的計(jì)算簡(jiǎn)圖。n 通常采用多跨鉸接梁的計(jì)算模式，

11、上下柱之間是鉸通常采用多跨鉸接梁的計(jì)算模式，上下柱之間是鉸n接點(diǎn)，要保證上下位移一致，可傳遞剪力，應(yīng)連接。接點(diǎn)，要保證上下位移一致，可傳遞剪力，應(yīng)連接。n 如果設(shè)計(jì)按簡(jiǎn)支考慮，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，則可以不連如果設(shè)計(jì)按簡(jiǎn)支考慮，按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，則可以不連n接，接， 只須留出間隙。只須留出間隙。n 實(shí)體墻上的幕墻可以按分段設(shè)置橫梁和立柱，各自實(shí)體墻上的幕墻可以按分段設(shè)置橫梁和立柱，各自n單獨(dú)計(jì)算，各自單獨(dú)受力，這時(shí)各段之間也可不連接單獨(dú)計(jì)算，各自單獨(dú)受力，這時(shí)各段之間也可不連接.芯柱連接主要用于鋁型材n JGJ133-2001中關(guān)于型材用芯柱連接的規(guī)定是針對(duì)鋁n型材的。該規(guī)范是在19962000年間編制的

12、，當(dāng)時(shí)幕n墻基本上只用鋁型材，一般不考慮用鋼型材。n 鋁型材開(kāi)模方便，又是高精度和超高精度產(chǎn)品，可n以做到緊密滑動(dòng)配合。因此用芯柱是恰當(dāng)?shù)摹 2000年以后，鋼型材大量使用，JGJ133-2001的規(guī)n定就不適應(yīng)鋼型材了。鋼型材大量是開(kāi)口斷面，無(wú)法n插芯；鋼型材不能隨便定尺寸，軋輥不能隨便改，無(wú)n法緊密配合；精度做不到高精級(jí)，滑動(dòng)不了，或者空n隙很大，芯柱晃動(dòng)。 新問(wèn)題要有新辦法新問(wèn)題要有新辦法n 對(duì)鋼型材還照搬老規(guī)定，還硬要按對(duì)鋼型材還照搬老規(guī)定，還硬要按JGJ133-2001n的規(guī)定執(zhí)行，必定的規(guī)定執(zhí)行，必定 要出問(wèn)題。要出問(wèn)題。n 鋼型材有鋼型材的特點(diǎn)，要針對(duì)具體情況具體鋼型材有鋼型材

13、的特點(diǎn)，要針對(duì)具體情況具體 選選用用n連接方式。只要達(dá)到兩個(gè)要求就可以了：保證上下柱連接方式。只要達(dá)到兩個(gè)要求就可以了：保證上下柱n位移一致；能傳遞剪力。位移一致；能傳遞剪力。n 通常，可采用型鋼或鋼板作為連接板，一端焊接或通常，可采用型鋼或鋼板作為連接板，一端焊接或n用圓孔螺栓；另一端用長(zhǎng)圓孔用圓孔螺栓；另一端用長(zhǎng)圓孔 螺栓。當(dāng)然，如果能做螺栓。當(dāng)然，如果能做n到配合良好，管材也可以用芯管連接。到配合良好，管材也可以用芯管連接。n 修訂后的新修訂后的新JGJ133將采用上述規(guī)定。將采用上述規(guī)定。 高二百米 廣州合銀大廈 立柱下焊上螺接n 冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用n 原規(guī)范只涉及熱軋型鋼，目前冷成

14、型薄壁型鋼已在幕墻中應(yīng)用。n 冷成型薄壁型鋼構(gòu)件的設(shè)計(jì)，可按冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)范 GB50018執(zhí)行。n 截面最小壁厚：n 梁： 不應(yīng)小于 2.0mm；n 柱： 不宜小于2.5mm；n 不應(yīng)小于2.0mm。 后 加 錨 栓n一、可采用機(jī)械錨栓或化學(xué)錨栓。兩者誰(shuí)優(yōu)尚無(wú)定論。n二、化學(xué)錨栓要防止焊接引起升溫，只可做定位點(diǎn)焊，n 不可進(jìn)行連續(xù)焊接。不得不焊時(shí)采用濕毛巾保護(hù)。n 要在錨栓附近焊接連接時(shí)，宜選用機(jī)械錨栓。 n三、通過(guò)拉拔實(shí)驗(yàn)決定承載力標(biāo)準(zhǔn)值Nk,以Nk/k2作為n 承載力設(shè)計(jì)值N。n四、安全系數(shù)：n 風(fēng)和地震 K=3.0 k2=2.15;n 自重 K=3.5 k2=2.5。 背部連接的石

15、材面板背部連接的石材面板n 采用背栓、背卡、背槽連接的石材面板，應(yīng)n通過(guò)試驗(yàn)決定其連接承載力和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。n 背栓和背卡應(yīng)采用規(guī)范規(guī)定牌號(hào)的不銹鋼，背槽應(yīng)采用規(guī)范規(guī)定牌號(hào)的鋁合金型材。n 背卡和背槽在開(kāi)縫和開(kāi)槽處應(yīng)灌注環(huán)氧膠粘劑（JC887)；多孔石材上用背栓，宜灌注環(huán)n氧膠粘劑。n 背部連接件試驗(yàn)中應(yīng)為石材破壞或連接件拉斷，不應(yīng)出現(xiàn)連接件拔出，拔出意味失敗。 背部連接石板設(shè)計(jì)背部連接石板設(shè)計(jì)n面板設(shè)計(jì)面板設(shè)計(jì)n1 面板按多點(diǎn)支承外挑彈性板設(shè)計(jì)。n2 可以用有限元計(jì)算，也可以查計(jì)算用表。n連接件設(shè)計(jì)連接件設(shè)計(jì)n1 連接件的承載力標(biāo)準(zhǔn)值取承載力試驗(yàn)平均值減去n 1.645倍標(biāo)準(zhǔn)差，但不小于試驗(yàn)

16、的最小值。試驗(yàn)數(shù)量n 較少時(shí)可取試驗(yàn)最小值。n2 連接件承載力設(shè)計(jì)值取承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)2.15n 后采用。相當(dāng)于總安全系數(shù)約為3.0。n 連接件設(shè)計(jì)連接件設(shè)計(jì)n3 抗拉壓設(shè)計(jì)時(shí)，每一個(gè)連接件平均拉壓力應(yīng)n 乘以受力不均勻系數(shù)1.25，其設(shè)計(jì)值不應(yīng)大n 于連接件拉壓承載力設(shè)計(jì)值。n4 進(jìn)行自重下的抗剪設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按構(gòu)造情況決n 定承受自重的連接件數(shù)量。每一個(gè)連接件的n 平均剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以受力不均勻系數(shù)1.25，n 且重力荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)取1.35。連接件的n 剪力設(shè)計(jì)值不應(yīng)大于抗剪承載力設(shè)計(jì)值。 穿穿 透透 式式 連連 接接n 對(duì)于特別軟弱的石材,用金屬件穿過(guò)石n板,直接固定板材,是比較可靠的連接方式. n 石板用螺栓穿透式固定 開(kāi)開(kāi) 放放 式式 板板 縫縫n 幕墻采用開(kāi)放式板縫，應(yīng)考慮以下要求：n1 應(yīng)采取措施排除板后的積水；n2 應(yīng)保持背后空間的通風(fēng)；n3 背部要有連續(xù)密封的防水板，可用鋁板、鍍 n 鋅薄鋼板；n4