蜂窩板及石材蜂窩板幕墻性能介紹

PAGEPAGE1蜂窩板及石材蜂窩板幕墻性能介紹

蜂窩板是由兩塊表板和充填其中用以保證兩塊表板砌合在一起共同工作的蜂窩中間層所組成。表板可以選用不同的材料:當(dāng)兩塊表板都是鋁板或鋼板時，稱為鋁蜂窩板或鋼蜂窩板當(dāng)其中一塊表板為石材、欽合金板、搪瓷板、木材、玻璃鋼、塑料時，分別稱為石材蜂窩板、鈦合金蜂窩板、搪瓷蜂窩板、木材蜂窩板、玻璃鋼蜂窩板、塑料蜂窩板等。中間蜂窩層采用鋁箔、紙箔和塑料時，分別稱之為鋁蜂窩、紙峰窩、塑料蜂窩。

蜂窩板結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想來源工字梁結(jié)構(gòu):表板相當(dāng)于工字梁的翼板，主要承受正應(yīng)力;中間蜂窩層相當(dāng)于工字梁的腹板，主要承受剪應(yīng)力。兩個表板的結(jié)構(gòu)高度大，有較大的剖面慣性矩，因而剛度好、彎曲強度大;中間夾心層仿生于天然蜂巢結(jié)構(gòu)，所用材料少，但剪切強度大、穩(wěn)定性好;表板和蜂窩中間層優(yōu)化組合，使得蜂窩板具有重量輕、強度大、剛度好等優(yōu)點。表板與蜂窩選擇適當(dāng)，還可獲得良好的抗震、隔熱、隔音等性能，做成防火蜂窩板、隔熱蜂窩板、隔音蜂窩板等。由于有以上優(yōu)點，蜂窩板在航空、航天部門率先使用，隨后在裝飾、幕墻、屋頂、樓板等建筑領(lǐng)域，汽車、火車、輪船、輕軌、地鐵、電梯等工業(yè)部門廣泛應(yīng)用。

外表層為3-5mm厚的超薄型天然石材板，中間層為鋁蜂窩，內(nèi)表層為鋁板或玻璃絲網(wǎng)增強樹脂板，中間層和內(nèi)、外表層之間為玻璃絲網(wǎng)載體膠膜。它和傳統(tǒng)的石材相比，具有下列優(yōu)點:

1.重量輕:標準板每平方米僅重16cg，與6mm厚玻璃的重量相當(dāng)，僅是外墻干掛用25mm厚石材重量的1/5。

2.抗沖擊:抗沖擊強度比大30mm厚的石材大10倍以上。

3.安全性好；受強力沖擊后，石材表面只是局部破裂，不會產(chǎn)生輻射性裂紋，更不會整體破裂、脫落。

4.加工性好使用普通加工工具，可以輕易地進行切割、安裝。能制成各種不同類型的造型，線條流暢、美觀大方。

5)選擇性強:可以根據(jù)市場發(fā)展和建筑需要，選擇國內(nèi)、外任意的石材面料。保持了天然石材的主要性能指標，耐用年限長。

(6)節(jié)約天然石材:由于表面石材僅為3-mm厚，大大提高了天然石材的利用率，減少了石材色差，節(jié)約了天然資源。

(7)力學(xué)性能好:采用法國宇航專利復(fù)合技術(shù)及專用膠粘劑，強度高、韌性好。

(8)具有隔熱、隔音的性能。石材蜂窩板的破壞模式

石材蜂窩板設(shè)計的基本要求是，必須能抵制表1所列各種模式的破壞，結(jié)構(gòu)的破壞可能是表1所述的一種模式，也可能是表1所述幾種模式的組合，在實際幕墻工程設(shè)計和石材蜂窩板開發(fā)生產(chǎn)時，應(yīng)對可能發(fā)生的各種破壞模式進行校核，達到安全合格。根據(jù)以上所述，石材蜂窩板及石材蜂窩板幕墻工程的如下指標要符合要求:①整個板材的彎曲剛度、彎曲強度、剪切強度。②鋁蜂窩剪切強度、壓縮強度。③表板的厚度和強度。④表板和鋁蜂窩之間的剪切強度和剝離強度。

這里有三個方面的技術(shù)設(shè)計:①石材蜂窩板作為一個新的建材品種開發(fā)時，以上全部指標均進行設(shè)計。②建筑幕墻工程選用生產(chǎn)廠家的標準石材蜂窩板時，允許對其中的一些重要指標進行設(shè)計。③建筑幕墻工程采用非標準板時，應(yīng)根據(jù)工程實際對部分指標或全部指標進行設(shè)計。二、材料的選擇

1、表板石材。

(1)選擇《天然花崗石建筑板材》(Jc205)的優(yōu)等品。

(2)吸水率應(yīng)小于0.8%，體積密度不小于2.

5g/cm2。

(3巧板的強度應(yīng)經(jīng)法定檢測機構(gòu)確定，彎曲強度不小于8.

OMPa，干燥壓縮強度不小于6OMPa。

(4)石材表板和另一表板的厚度、強度應(yīng)滿足工程設(shè)計的要求。

2.蜂窩夾心鋁箔材料選擇見表2。3.膠粘劑的選擇。

(1)為了滿足石材蜂窩板夾層結(jié)構(gòu)中不同部位的膠結(jié)要求，應(yīng)配套解決四種膠粘劑:①夾芯膠粘劑，②表板膠粘劑，③封邊膠粘劑，④接頭膠粘劑。正確地選擇膠粘劑，尤其是表板的膠粘劑是石材蜂窩板的質(zhì)量關(guān)鍵，也是開發(fā)的難點，對此生產(chǎn)廠家都是專利。

(2)結(jié)構(gòu)膠粘劑的基本要求:①結(jié)構(gòu)膠粘劑應(yīng)滿足有關(guān)現(xiàn)行標準的有關(guān)規(guī)定。②選用膠粘劑時，不宜追求過高的單項指標，而要注意綜合性能，特別是經(jīng)過長期使用后，韌性和強度仍能滿足便用要求。③盡量選用一次固化的膠粘劑，如選用多次固化的膠粘劑，則其多次固化對粘結(jié)強度的影響甚微。④兩種不同膨脹系數(shù)的材料膠結(jié)時，加熱固化會產(chǎn)生變形和殘留應(yīng)力，故應(yīng)選用固化溫度較低或常溫固化膠結(jié)劑。例如鋁蜂窩板的表板和蜂窩都是鋁材，故可選用固化溫度較高的膠結(jié)劑;石材蜂窩板的石材表板與鋁蜂窩宜選用固化溫度較低或常溫固化膠接劑。⑥盡量選用填充性能好、固化壓力對膠接性能影響不大的膠接劑，例如聚醋型膠接劑。⑥膠接劑固化后形成膠膜，分為純膠膜和載體膠膜選擇見表3。(3)蜂窩夾芯膠粘劑:用于蜂窩鋁箔間的膠接，其強度指標是夾芯的節(jié)點膠接強度，要求節(jié)點強度高(反映為較高的抗剝離強度)，韌性和工藝性要好。夾芯膠需在液態(tài)使用，要求粘度適中，活性期長，對鋁箔膠接表面狀態(tài)不敏感。其工作溫度應(yīng)能經(jīng)受表板與夾芯膠接時的固化溫度和重復(fù)固化工藝。由于夾芯膠工作環(huán)境封閉，對其耐介質(zhì)及耐老化性能的要求可適當(dāng)放寬。

(4)表板膠粘劑:是膠粘劑的主要品種，對石材蜂窩校結(jié)構(gòu)的強度和使用性能起決定作用。要求優(yōu)異的綜合性能，包括較高的抗剝離強度，抗疲勞強度及耐介質(zhì)、耐老化、耐熱等性能。為了改善工藝性，要求表板膠固化時自動填角性要好恨口能自動在夾芯端面形成膠梗，以提高膠接強度，盡量不在夾芯端面預(yù)浸膠瘤。石材蜂窩板的表板膠粘劑特殊樹脂制成的玻璃絲網(wǎng)載膜，大部分都是生產(chǎn)廠家的專利。常州長青公司采用的是:0.4mm無堿玻璃絲網(wǎng)加107M型阻燃樹脂和歐洲進口聚氨脂類雙組份膠粘劑，用微電腦自動攪拌噴膠系統(tǒng)噴涂，常溫21天或80度時烘烤8小時固化而成。

(5)封邊膠粘劑，主要用于夾芯側(cè)緣與封閉件的膠接。要求具有一定的綜合性能，應(yīng)突出固化壓力小(接觸壓力下固落)，填充性能好，固化揮發(fā)物少，單位體積重量輕及工藝簡便等性能。固化溫度與表板一致，固化后有一定的剛性。封邊膠的使用強度性能以撥出強度、抗剪強度及抗壓強度等指標來衡量。

(6)接頭膠粘劑，主要用于接或鑲嵌件的膠接，基本要求與封邊膠相同，但因具有更高的坑壓強度、抗剪強度及剛性以傳遞集中載荷。固化后不應(yīng)成泡沫狀。常州長青公司采用的是環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠。三、性能及設(shè)計

1.力學(xué)性能。

(1)玻汽壓強度:代表翻蜂窩材料在垂直方向上加載時極限抗壓強度，它是蜂窩板抗壓弓雖度的直接體現(xiàn)，當(dāng)減小蜂窩孔徑和增大鋁箔厚度時，抗壓強度會成倍增加。

(2)抗剪強度:蜂窩材料的剪切強度與其極限應(yīng)力有關(guān)，并且其強度值隨蜂窩厚度的變化而變化，剪切力分縱向剪切和橫向剪切二種，與蜂窩板有關(guān)的主要是縱向剪切。

(3)分層強度:蜂窩材料節(jié)點分層強度是蜂窩試樣沿長度方向受拉力時，芯格同一橫排多節(jié)點膠接而所能承受的最大破壞荷載。

(4)剝離強度及其耐久性能。

2.設(shè)計原則。

面板設(shè)計必須使其在設(shè)計荷載作用下，滿足強度和剛度的要求。

(1)內(nèi)、外兩表板的厚度必須足以承受正、負水平設(shè)計荷載(主要是正、負風(fēng)荷載〕。

(2)蜂窩芯子必須有足夠的強度，以承受設(shè)計荷載下的剪力。

(3)蜂窩芯子的彈性模量和表板的強度也都必須足以防止表板在設(shè)計荷載下起皺或破裂。

(4)合理選擇蜂窩格子參數(shù)，以防止表板在設(shè)計荷載作用下產(chǎn)生蜂窩凹陷。

(5)蜂窩芯子必須有足夠的抗壓強度，以防止設(shè)計荷載或撓曲變形所產(chǎn)生的壓塌破壞。

(6)石材蜂窩板必須有足夠的彎曲剛度和剪切剛度，蜂窩芯子必須有足夠的厚度和剪切模量，以防止設(shè)計荷載下產(chǎn)生過度的撓曲變形。

(7)石材蜂窩板預(yù)埋螺栓拉拔力要符合設(shè)計要求。

3、蜂窩板幕墻的面板設(shè)計計算目前有兩種方法一種是用彈性力學(xué)雙向板彎矩除以材料力學(xué)梁的抗彎截面系數(shù)另一種是完全套用各向同性薄板的彈性力學(xué)計算公式。以上兩種計算均未考慮夾層結(jié)構(gòu)及蜂窩板正交各向異性的特點，不夠嚴密。對