石材幕墻設計及應用

石材幕墻設計計及應用目錄錄概念、分類、、特點構造設計加工制作施工與安裝一.概念、分分類、特點1.概念念石材幕墻是由由金屬構架與與石材板塊組組成的、不承承擔主體結構構荷載與作用用的獨立的建建筑圍護結構構系統(tǒng)。1.分類類根據(jù)施工方法法分：濕貼（使用水水泥砂漿將石石材與墻體粘粘結）干掛（利用金金屬掛件將石石材面板吊掛掛在與主體結結構連接的金金屬骨架上））在當今施工中中應用得最多多是干掛石材材幕墻，雖然然干掛相對于濕濕貼造價稍高高，但是干掛掛安全可靠度度較高，不容容易墜落，所所以較高的墻墻面都采用干掛。外墻墻濕貼容易出出現(xiàn)泛堿現(xiàn)象象，影響幕墻墻觀感。濕貼貼的抗凍融性性能也差一些些，在冰凍地地區(qū)容易出問問題。干掛石材按照照安裝方式分分：掛鉤式：利用用不銹鋼掛件件（或鋁合金金掛件）插入入開好的石材材邊槽中，用用環(huán)氧樹脂膠膠粘接在槽內(nèi)內(nèi)，再用螺栓栓固定掛勾在在安裝好的金金屬骨架上背栓式：采用用專用的柱錐錐式錨栓，在在石材的背面面上鉆孔（必必須采用專用用錐式鉆頭和和鉆機）并保保證準確的鉆鉆孔深度和尺尺寸，錨柱被被無膨脹力地地裝入圓錐形形孔內(nèi)緊固，，然后掛于安安裝好的骨架架上。T型掛件蝴蝶型掛件R型掛件L型掛件SE型掛件掛鉤式按掛件件形式可分為為：SE掛件T型掛件蝴蝶掛件R型掛件150米以上花崗巖巖幕墻應采用用背栓連接；；150米以下的花崗崗巖幕墻推薦薦使用背栓連連接，但可以以采用短槽連連接。短槽連接應采采用L形掛件，不建議采用T形掛件（蝶形形掛件）。軟弱的非花崗崗巖板應采用用背栓連接。3.

優(yōu)點a、天然材質(zhì)、光亮晶瑩、堅硬永久、高貴典雅；b、

耐凍性：石材在潮濕狀態(tài)下，能抵抗凍融而不發(fā)生顯著之破壞者，此性能稱為耐凍性。巖石孔隙內(nèi)的水份在溫度低到攝氏零下20時，發(fā)生凍結，孔隙內(nèi)水份膨脹比原有體積大1/10，巖石若不能抵抗此種膨脹所產(chǎn)生的力量，便會出現(xiàn)破壞現(xiàn)象；c、抗壓強度：石材的抗壓強度會因礦物成份、結晶粗細、膠結物質(zhì)的均勻性、荷重面積、荷重作用與解理所成角度等因素，而有所不同。若其他條件相同，通常結晶顆粒細小而彼此粘結一起的致密材料，具有較高強度。4.

缺點a、幕墻用石材一般比比玻璃要重3倍，而且是一種脆脆性材料，容容易產(chǎn)生崩邊邊或者斷裂而而造成石材脫脫落，尤其是高層會會存在很大安安全隱患。b.石材容易易受污染和"病變"：如如水斑、吐黃黃、泛堿、滲滲油等c.石材存在在嚴重色差問問題，影響幕幕墻外觀d.石材幕墻防火火性能很差，，尤其在高層層建筑，火災災一般均在室室內(nèi)燃起，樓樓內(nèi)的大火會會使掛石板的的不銹鋼板和和金屬結構溫溫度升高，使使鋼材軟化，，失去強度，，石板將會從從高層形成石石板“雨”落落下，不僅對對行人造成危危險，也給消消防救火造成成困難。二.構造設計計2.1石材材板塊設計2.1.1石石材材料介介紹建筑用石材主主要為大理石石和花崗巖。。由于大理石石易風化、耐磨磨性差，長期期暴露在室外外條件下會逐逐漸失去光澤澤，掉色甚至至裂縫。因此此大理石在建筑筑中一般多用用于室內(nèi)墻面面。而花崗巖巖結構細蜜、耐耐磨、耐壓、、耐腐，幾乎乎可用于室內(nèi)內(nèi)外各種條件件下，其表觀觀一般為均勻勻顆粒狀以及及發(fā)光云母顆顆粒。2.1.2石石材的表面面處理1>拋光將從大塊石料料上鋸切下的的板材通過粗粗磨、細磨、、拋光的工序序使板材具有有良好的光滑滑度及較高的的反射光線的的能力。拋光光后的石材其其固有的顏色色、花紋得以以充分顯示，，裝飾效果更更佳。拋光石石材常根據(jù)其其反射光線能能力的強弱即即鏡面光澤度度指標衡量其其拋光的程度度。拋光石材材在建筑內(nèi)外外裝飾中采用用較多。2>啞光將石材表面研研磨，使石材材具有良好的的光滑度，有有細膩光澤但但反射光線較較少。3>燒毛用火焰噴射器器灼燒鋸切下下的板材表面面，利用組成成花崗石的不不同礦物質(zhì)顆顆粒熱膨脹系系數(shù)的差異，，使其表面一一定厚度的表表皮脫落，形形成表面整體體平整但局部部輕微凹凸起起伏的形式。。燒毛石材反反射光線少，，視覺柔和，，與拋光石材材相比石材的的明度提高，，色度下降。。4>機刨紋紋理通過專用刨石石機器將板面面加工成特定定凹凸紋理的的方法。5>噴砂用砂和水高壓壓射流將砂子子噴到石材上上，形成有光光澤但不光滑滑的表面。6>剁斧剁斧是傳統(tǒng)的的加工方法，，常用斧頭鏨鏨鑿石材表面面形成特定的的紋理?，F(xiàn)代代剁斧石概念念的外延大大大延伸了，常常指人工打造造出不規(guī)則紋紋理狀的石材材。剁斧石一一般用手工工工具加工，如如花錘、斧子子、鏨子、鑿鑿子等通過錘錘打、鑿打、、劈剁、整修修、打磨等辦辦法將毛胚加加工成所需的的特殊質(zhì)感，，其表面可以以是網(wǎng)紋面、、錘紋面、巖巖礁面、隆凸凸面等多種形形式?，F(xiàn)在，，有些加工過過程可以使用用劈石機、自自動錘鑿機、、自動噴砂機機等完成。a、用于石材材幕墻的石板板，厚度不應應小于25mm；單塊石石材板面面積積不宜大于1.5m2b、幕墻所用用花崗巖應選選用同一礦脈脈的火成巖石石板,體積密度不小小于2.80g／cm，干燥壓縮強強度不小于60.0Mpa，彎曲強度不不小于8.0Mpa（即石材的彎彎曲強度設計計值不小于3.7N/mm），石材吸水水率應小于0.8%，鏡面板材的的鏡面光澤度度值應不低于于75光澤單位。2.1.3石石材板塊選選材c、為滿足等等強度計算的的要求,外裝飾火燒石石板的厚度應應比拋光石板板厚3mm。d、石材表面面應采用機械械進行加工,加工后的表面面應用高壓水水沖洗和刷子子清理,嚴禁用溶劑型型的化學清潔潔劑清洗石材材。e、石材采用用有機硅防污污抗?jié)B劑六面面浸泡兩遍。。石材板塊選材材2.2掛件和和背栓的設計計雖然在整個石石材幕墻中掛掛件只是一個個小小的配件件，但它卻起起著四兩拔千千斤的作用，，也可以說在在整個石材幕幕墻的質(zhì)量與與安全問題中中掛件是最關關鍵的配件之之一。a.短槽槽支撐石板不不銹鋼掛鉤的的厚度不應小小于3.0mm，鋁合金掛鉤鉤的厚度不應應小于4.0mm。b.石材材以干掛法安安裝時，要慎慎選不銹鋼掛掛件，避免掛掛件因生銹斷斷裂而造成石石材脫落。S304，只只適合用于室室內(nèi)正常工作作條件，不適適合室外開放放式石材連接接；S316，含合金鉬鉬，有較高的的防銹性能，，可用于室外外開放式石材材連接。c、盡量量避免采用T型掛件和蝴蝶蝶扣掛件，雖然這兩種種掛件價格便宜，平平整度好，但是安裝完成后形形成大片連續(xù)續(xù)不可錯動墻墻面，一方面面維修更換困困難，另一方方面抗風振、、抗地震性能能較差。鐵掛件2.3干掛石材幕墻系統(tǒng)統(tǒng)介紹1>背背栓式干掛石石材幕墻（（開縫式）2>S.E型組合合掛件小單元元干掛石材幕幕墻3>T型掛件式干干掛石材幕墻墻干掛石材幕墻墻部分1>背栓式干掛石石材幕墻（開縫式）—標準節(jié)點介介紹標準橫剖節(jié)點點標準豎剖節(jié)點點1.采用背拴系統(tǒng)統(tǒng)連接。2.板塊開縫式設設計。干掛石材幕墻墻部分1>背栓式干掛石石材幕墻（開縫式）背栓干掛石材材幕墻，工廠廠化加工程度度高，板材上上墻后調(diào)整工工作量少，提提高了施工安安全性；可有有效的利用機機械化施工，，提高施工工工藝水平，降降低施工難度度。板塊小單單元浮動式連連接，大大提提高其平面內(nèi)內(nèi)的變形性能能。干掛石材材幕墻部部分1>背栓式干干掛石材材幕墻（開縫式式）幕墻內(nèi)外外等壓對對流開縫縫原理示示意圖外部環(huán)境境室內(nèi)環(huán)境境室內(nèi)潮氣氣背栓式連連接可以以不用打打耐候密密封膠（（因為橫橫梁不在在膠縫位位），板板縫設計計為開敞敞式。所以以石板后后面的空空間與室室外是連連通的，，形成成了內(nèi)外外的等壓壓腔，減減少了雨雨水滲入，便便于空氣氣流通和和潮濕的的揮發(fā)(見左圖）。本本方案采采用石材材開縫式式設計。干掛石材材幕墻部部分1>石材開縫縫式設計計的特點點（一）—雨水滲滲入問題題由于板后后的空間間形成一一體，壓壓力相等等，自然然形成等等壓的防防雨屏，，只有少少量雨水水濺入背背后的空空間中。。所以通通過背面面的墻面面防水完完全可以以解決。。濺入的的雨水也也很容易易在雨后后蒸發(fā)從從空縫中中排出潮潮氣，很很快干燥燥，不會會存在積積存雨水水的問題題。水平縫及垂直縫為開放式水平縫為開放式幕墻內(nèi)外外等壓對對流開縫縫墻體系系防雨屏屏原理干掛石材材幕墻部部分1>石材開縫縫式設計計的特點點（二）—保溫隔隔熱效果果開縫石材材幕墻背背后留有有大量的的空間，，有較強強的空氣氣活動，，可帶走走部分從從外部傳傳入的熱熱量，使使結構墻墻表面溫溫度有所所降低，，因而有有較好的的保溫節(jié)節(jié)能效果果。下圖圖是對室室外溫度度高于室室內(nèi)溫度度時，封封閉墻和和開縫墻墻兩種溫溫度分布布的對比比。幕墻內(nèi)外外等壓對對流體系系保溫節(jié)節(jié)能功效效溫度外外墻墻空空氣層層墻墻面面外外墻墻空空氣層墻墻面面溫差封閉無對對流層做做法對流開縫縫做法干掛石材材幕墻部部分1>石材開縫縫式設計計的特點點（二）—轉(zhuǎn)交板板的安裝裝角連接件件的運用用：錨拴采用用齊平式式角連接件件已通過過計算還適用于于不同板板高的連連接采用開縫縫體系，，掛件不不可見轉(zhuǎn)角連接接的基本本技術要要求干掛石材材幕墻部部分2>S.E型型組合掛掛件小單單元干掛掛石材幕幕墻1〉鋁合合金掛件件1為母母件，先先與鋁角角碼連接接并調(diào)好好位置，，鋁合金金掛件2和3為為子件與與石材在在地面組組裝成小小單元。。再掛在在母件的的溝槽上上。2〉三維維可調(diào)，，保證石石材板塊塊的安裝裝精度。。3〉可無無序安裝裝。4〉維修修更換方方便簡單單。鋁合金掛掛件三維維圖掛件1掛件2掛件3干掛石材材幕墻部部分2>S.E型型組合掛掛件小單單元干掛掛石材幕幕墻通過對支支座X、、Y、Z三個方方向的自自由調(diào)節(jié)節(jié)，保證證了安裝裝的精度度，消除除了安裝裝時產(chǎn)生生的誤差差，可有有效的保保證石材材的安裝裝質(zhì)量。。角鋼橫梁梁鋁合金掛掛座前后調(diào)節(jié)節(jié)上下調(diào)節(jié)左右調(diào)節(jié)節(jié)E型掛件件S型掛件件干掛石材材幕墻部部分2>S.E型型組合掛掛件小單單元干掛掛石材幕幕墻橫、豎龍龍骨的連連接采用用可伸縮縮結構，，滿足了了橫梁因因溫差作作用而產(chǎn)產(chǎn)生的伸伸縮效應應，同時時提高了了幕墻的的抗震變變位能力力。角鋼橫梁梁幕墻立柱柱干掛石材材幕墻部部分2>S.E型型組合掛掛件小單單元干掛掛石材幕幕墻石材面板板可自由由拆換，，不受施施工順序序的影響響，且更更換后外外觀不受受影響。(S.E掛件拆拆裝示意意圖）干掛石材材幕墻部部分3>T型掛件件式干掛掛石材幕幕墻節(jié)點安裝裝三維圖圖T型掛件件1〉4mm厚鋁鋁矽鎂掛掛件與不不銹鋼掛掛件價格格差不多多。3〉強度度高于不不銹鋼。。4〉安裝裝步驟少少，方便便快捷，，但平整整度稍差差。5〉必需需從下到到上安裝裝，維修修更換較較麻煩。。2〉表面面鍍鋅，可與鋼鋼龍骨直直接接觸觸。干掛石材材幕墻部部分3>T型掛件件式干掛掛石材幕幕墻干掛石材材幕墻部部分3>T型掛件件式干掛掛石材幕幕墻干掛石材材幕墻部部分S.E型型掛件與與其他類類型掛件件性能、、經(jīng)濟性性分析表表類型

項目

T型掛件

背拴式掛

SE小單元式掛件

備注

石材板可拆換性

相鄰板材用一個掛件,可拆裝性較差

相鄰板塊獨立支撐,可內(nèi)拆裝

相鄰板塊(單元)支撐,外拆裝容易

SE小單元式使用于高層裝飾

安裝

質(zhì)量

根據(jù)板材的加工精度,隨層變形能力較小

相鄰板材平整度一般定位切槽,相鄰板材平整度較好

SE掛件小單元適當工廠化生產(chǎn),適合工期短

抗震

性能

一般較好

較好

石板抗風強度

低層較好

高.低層較好

高.低層較好

掛件

強度

一般較好

較好

SE型掛件

屬鋁矽鎂擠壓成型,強度高.

經(jīng)濟性

較低較高較低2.4立立柱與橫橫梁的設設計在JGJ133《《金屬與石石材幕墻墻工程技技術規(guī)范范》中，強制性條條文規(guī)定定橫梁應通過角角碼、螺螺釘或螺螺栓與立立柱連接接，角碼碼應能承承受橫梁梁的剪力力。螺釘釘直徑不不得小于于4mm，每處處連接螺螺釘數(shù)量量不應少少于3個個，螺栓栓不應少少于2個個。橫梁梁與立柱柱之間應應有一定定的相對對位移能能力。但工程中中經(jīng)常采采用全部部焊接的的構造。。從技術層層面上來來說，焊焊接是可可行的，，但是從從法律上上說是通通不過的的，最好好的做法法是一端端焊接一一端螺接接。避免采用用短橫梁梁，盡管管短橫梁可可以節(jié)省省幕墻的的材料用用量，尤尤其對面面板比較較小的工工程，效效果比較較明顯，，特別適適合與輕輕質(zhì)面板板，如瓷瓷板、陶陶板和千千思板等等，但是在石材幕幕墻的應應用中，，不值得得推薦，，首先，橫橫梁安裝裝麻煩，，不容易易平整，，間隙調(diào)整整困難，，其次，平面外穩(wěn)定性性差，有有一定安安全隱患患，還有有，如果果橫向分分格小的的話，就就需要增增加立柱柱，不一一定會節(jié)節(jié)省材料料。JGJ133的的規(guī)定：：上下立立柱之間間應有不不小于15mm的縫隙隙，并應應采用芯芯柱連結結。芯柱柱總長度度不應小小于400mm。芯柱柱與立柱柱應緊密密接觸。。芯柱與與下立柱柱之間應應采用不不銹鋼螺螺栓固定定一般豎向向龍骨的的作用是是給橫向向龍骨當當支座而橫向龍龍骨按照照標高方方向分格格布置（（掛鉤式和背栓栓式，龍龍骨和分分格線的的關系有有不同））。豎向龍骨骨按照龍龍骨的跨跨度和計計算模型型（簡支支梁還是是雙跨或或者連續(xù)續(xù)梁）計計算。一般豎向向龍骨的的間距1200（注意意區(qū)分墻墻角和墻墻面區(qū)，，同時考考慮橫向向龍骨型型材壁厚厚對于不不同跨度度有不一一樣的要要求）。。橫梁與立立柱的分分格布置置幕墻與主主體結構構的連結結連接件應應進行承承載力計計算。受受力螺栓栓每處不不得少于于2個連接件與與主體結結構的錨錨固強度度應大于于連接件件本身承承載力設設計值與連接件件直接相相連的主主體結構構件，其其承載力力應大于于連接件件承載力力連接件的的螺栓、、焊縫強強度和局局部承壓壓，應符符合GBJ17的有關關規(guī)定石材轉(zhuǎn)角角的連結結設計和和附加小小裝飾石石板附加小石石板用AB膠粘粘貼和鋼鋼銷連接接附加石板板比較大大，除了了用鋼銷銷連接外外，還需需要用金金屬角碼碼和背栓栓連接在在大石板板上陽角板板邊宜宜倒角角，防防止板板邊崩崩壞。。吊掛石石材的的設計計防范吊掛石板掉掉落的的措施施:采用鋁鋁蜂窩窩石板板、印印花鋁鋁板；；石板背背面貼貼玻璃璃纖維網(wǎng)網(wǎng)；采用背背栓、、長螺螺栓連連接；；石材幕幕墻的的防火火封堵堵2009年，TVCC大火給給幕墻墻行業(yè)業(yè)帶來來巨大大的震震動。。根據(jù)據(jù)公安安部、、住房房和城城鄉(xiāng)建建設部部聯(lián)合合發(fā)布布的《民用建建筑外外保溫溫系統(tǒng)統(tǒng)及外外墻裝裝飾防防火暫暫行規(guī)規(guī)定》（公通通字[2009]46號）的的文件件精神神：（1）建筑筑高度度大于于等于于24m時，保保溫材材料的的燃燒燒性能能應為為A級。（2）建筑筑高度度小于于24m時，保保溫材材料的的燃燒燒性能能應為為A級或B1級。其其中，，當采采用B1級保溫溫材料料時，，每層層應設設置水水平防防火隔隔離帶帶。（3）保溫溫材料料應采采用不不燃材材料作作防護護層。。防護護層應應將保保溫材材料完完全覆覆蓋。。防護護層厚厚度不不應小小于3mm。，大面石石材幕幕墻采采用B1級保溫溫材料料時，，層間間應進進行封封堵石材幕幕墻后后面如如為實實體墻墻,可可以不不每層層做層層間防防煙封封堵,但需要要間隔隔2~3層層做一一道層層間防防煙封封堵；；門窗洞洞口周周邊必須做防煙煙封堵堵.通通常用用100毫毫米厚厚的防防火巖巖棉.洞口口封堵堵的目目的是是防止止幕墻墻后面面的煙煙通過過洞口口周邊邊的空空隙竄竄入室室內(nèi).石材的的防水水設計計開縫石石材幕幕墻與與門窗窗洞口口周邊邊需做做批水水板當石材材幕墻墻為開開縫式式時，，需要要在石石材背背后用用防水水板做做一道道防水水層。。石材幕幕墻的的防雷雷設計計幕墻是是主體體建筑筑的維維護體體系，，幕墻墻的金金屬框框架一一般不不單獨獨做防防雷接接地，，而是是利用用主體體結構構的防防雷體體系，，與建建筑本本身的的防雷雷設計計相結結合，，因此此要求求與具具體結結構的的防雷雷體系系可靠靠連接接，并并保持持導電電通暢暢。建筑幕幕墻的的防雷雷一般般屬于于二級級防雷雷。橫橫向避避雷帶帶由上上下連連通的的豎骨骨料構構成，，其間間距不不大于于8m或10m，縱向向間隔隔高度度不大大于12m或10m（或3層樓樓層））設計計￠12的鍍鍍鋅圓圓鋼均均壓環(huán)環(huán)(即即為8x12或或10x10的的防雷雷網(wǎng)格格)，，與埋埋件和和防雷雷引出出線焊焊接，，搭接接焊縫縫長度度大于于100mm1、在石石材中中，花花崗巖巖的強強度、、硬度度、耐耐磨性性、耐耐腐蝕蝕性明明顯的的高于于大理理石，，因此此其應應用更更廣泛泛。2、工程程上一一般采采用厚厚度為為25mm、30mm。3、按金金屬與與石村村幕墻墻工程程技術術規(guī)范范（JGJ133-2001）要求求石材材板塊塊面積積不宜宜大于于1.5㎡。4、石材短短邊尺尺寸在在600mm以內(nèi)內(nèi)稱為為工程程板，價格格是最最經(jīng)濟濟的；；短邊邊尺寸寸在600~800mm價格是是比較較適中中的；；長邊邊尺寸寸在1200mm以內(nèi)價格最最為經(jīng)經(jīng)濟；；當長長邊尺尺寸大大于1200mm時，其其價格格將會會大幅幅上升升，尺尺寸越越大價價格會會以幾幾何級級數(shù)翻翻倍。5、短邊邊與長長邊的的比為為0.5—1之間對對于受受力來來說最最為合合適。。設計中中應注注意的的問題題三.加加工制制作幕墻在在制作作前，，應對對建筑筑物的的設計計施工工圖進進行核核對，，并應應對已已建的的建筑筑物進進行復復測，，按實實測結結果調(diào)調(diào)整幕幕墻圖圖紙中中的偏偏差，，經(jīng)設設計單單位同同意后后方可可加工工組裝裝；石材幕幕墻的的龍骨骨基本本上都都是鋼鋼結構構，都都在現(xiàn)現(xiàn)場加加工制制作，，所以以要做做好現(xiàn)現(xiàn)場的的防護護措施施。鋼鋼結構構焊接接、螺螺栓連連接應應符合合《鋼鋼結構構設計計規(guī)范范》和和《鋼鋼結構構焊接接技術術規(guī)程程》的的有關關規(guī)定定。石板的的加工工制作作先按施施工圖圖做好好石材材幕墻墻分布布圖然后制制作訂訂單和和加工工圖最后下下發(fā)給給石材材廠家家加工工制作作四.施施工與與安裝裝石材幕幕墻施施工安安裝的的工藝操操作流流程施工準準備檢查驗驗收石石材板板塊將板塊塊按順順序堆堆放初安裝裝加固驗收基本操操作說說明：：（a）施工工準備備：由于板板塊安安裝是是整個個幕墻墻安裝裝中最最后的的成品品環(huán)節(jié)節(jié)，在在施工工前要要做好好充分分的準準備工工作。。準備備工作作包括括人員員準備備、材材料機機具準準備、、施工工現(xiàn)場場準備備。在在安排排計劃劃時首首先根根據(jù)實實際情情況及及工程程進度度計劃劃要求求排好好人員員，一一般情情況下下每組組安排排生產(chǎn)產(chǎn)3――6人人。安安排時時要注注意新新老搭搭配，，保證證正常常施工工及老老帶新新的原原則，，材料料工器器具準準備是是否充充分，，要檢檢查施施工工工作面面的板板塊是是否到到場，，是否否有沒沒有到到場或或損壞壞的板板塊，，另外外要檢檢查扣扣件、、石材材膠等等材料料及易易耗品品是否否滿足足使用用。施施工現(xiàn)現(xiàn)場準準備要要在施施工