建筑干挂石材幕墙的技术应用

建筑干挂石材幕墙的技术应用金薇林1张君成2（1.南京市建筑安装工程质量监督站210016；2.深圳市方大装饰工程有限公司）[摘要]本文通过干挂石材幕墙在建筑工程中的实例应用，简单介绍了幕墙主体骨架的螺栓连接技术的应用、节点构造（同样也适用于金属幕墙），及主要工艺要求。[关键词]干挂石材幕墙骨架螺栓连接密封胶一、石材幕墙概述建筑幕墙是指悬吊挂于主体结构外侧的轻质围护墙。石材幕墙是利用金属挂件将石材饰面板直接悬挂在主体结构上。石材幕墙是一个完整的围护结构体系，它具有承受自重荷载、风荷载、地震荷载和温度应力的作用，还应能适应主体结构位移影响。近年来，在高级建筑装饰幕墙工程中，用得最多的当属干挂石材幕墙。随着《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133—2001）（以下简称规范）的颁布实施，其中幕墙骨架的螺栓连接作为强制性条文要求，已成为一种应用技术被广泛采用。在某工程石材幕墙施工中，骨架全部采用螺栓机械连接方式，骨架节点施工基本无焊接作业。但是，在相当一部分石材及金属板幕墙工程施工中，特别是作为幕墙主体的骨架施工，从其设计方案到工程实施，仍大量采用节点焊接操作，严格来说，这种设计图纸和施工方法是不符合《规范》强制性条文精神的。二、石材幕墙的适用范围根据《规范》规定，石材幕墙适用于建筑高度不大于100m，设防烈度不大于8度的民用建筑工程。对于超适用范围的幕墙工程，应从设计制作安装等进行充分的可行性技术论证，从严控制掌握。建筑外装饰石材幕墙，目前普遍采用干挂法，其设计必须保证建筑物的结构安全和使用功能，对其安全性必须征得原设计单位或具备相应资质的设计单位进行核验确认。三、建筑工程石材幕墙构造要求1.幕墙预埋件对实施干挂法施工的高层建筑，应随着主体结构的施工按设计要求进行幕墙预埋件的埋设工作。对于改造工程或主体结构已完工而没有埋设预埋件的建筑，可以采用其他可靠的连接措施，应通过试验决定其承载力。例如植化学锚栓或者不锈钢膨胀螺栓以取代预埋。预埋件的埋设应根据幕墙设计单位提供的预埋件布置图施工埋设。根据我国近年来对幕墙施工所积累的经验，幕墙骨架与预埋件的连接应采取螺栓机械连接，所以预埋件一般设计成带有螺栓槽。比较通用的预埋件见图（1）。预埋件的埋设应随着主体结构砼的施工而同时进行，安装时考虑到砼振捣影响，应对预埋件进行有效固定。由于预埋件外露面和空气接触，应进行防腐处理。预埋件安装位置应准确，标高偏差不应大于10mm，位置偏差不应大于20mm。2.骨架式构造采用钢筋混凝土框架结构和高层建筑工程，框架墙一般采用轻质材料，不能承受石材幕墙的荷载，而采用金属骨架来全部承受幕墙的自重荷载、风荷载、地震荷载等。首先应根据建筑物高度计算出风压值并根据支承点间距确定所用金属骨架材料的规格或连接方式，以保证其刚度达到并超过设计要求。江苏检验检疫综合楼石材幕墙工程，建筑总高度100.5m，采用双跨梁力学模型，石材幕墙采用横槽式预埋件，竖骨料采用80×40×4镀锌钢通，横料采用L50×4镀锌角钢，竖骨料之间采用镀锌插接件插接连接，竖料与预埋件用镀锌角码螺栓连接。按最不利计算（考虑本地区风压），竖料与竖料、横料与竖料间强度于刚度均满足设计要求。图（2）骨架竖向连接简图预埋件镀锌矩形钢通镀锌钢插接件镀锌角钢耐侯密封胶石材图（2）骨架竖向节点简图图（2）、（3）所示是该工程石材幕墙骨架横向、纵向节点详图。按照《规范》要求：本图（1）预埋件简图图（1）预埋件简图工程横料通过角码、螺栓与立柱连接，螺栓直径为8mm，每处螺栓为2个，横料上角码螺栓孔一边为腰形孔，保证横料与竖料之间的相对位移能力；30mm石材连接件连接件连接件不锈钢挂件镀锌角钢镀锌钢通预埋件图（3）骨架横向连接简图图（3）骨架横向连接简图竖料与竖料之间采用镀锌钢插接件连接，为保证每支竖料因温度伸缩而产生的变形，插接件一端采用螺栓固定，另一端与竖料插接，上下竖料之间缝隙为20mm；竖料采用螺栓与角码连接，通过角码与预埋件连接，螺栓直径为12mm。石材幕墙骨架施工采用螺栓连接技术，主要运用在立柱与角码连接，并再通过角码与预埋件或钢构件连接，上下立柱之间以及立柱与横梁之间。该要求已作为《规范》的强制性条文，应全面贯彻推广执行，作为幕墙行业发展的趋势，和焊接节点相比较，螺栓连接存在以下优势：a.螺栓连接和焊接连接相比，耐久性好。焊接连接经过长时间使用后，焊缝容易腐蚀，使强度降低，产生隐患。b.螺栓连接和焊接连接相比，相对位移性能好。螺栓连接的节点具有相对位移能力，相对位移可以消除幕墙骨架产生的内应力，然而焊接节点根本不具有相对位移能力。c.螺栓连接和焊接连接相比，骨架的整体耐腐蚀性强。螺栓连接不会影响骨架的防腐层，而焊接连接必然破坏骨架防腐层，即使焊接部位补刷防腐涂料，也会降低骨架的防腐性能，影响幕墙的使用寿命。d.螺栓连接和焊接连接相比，操作简单。焊接操作复杂、容易存在质量隐患。3.楼层层间防火防火棉防火板土建结构图（4）防火层简图图（4）防火层简图高层建筑幕墙层间一般存在间隙，根据防火要求，需要在幕墙和结构之间在楼层的位置设置防火层。防火层一般采用1.5mm镀锌钢板，防火板沿楼层封闭设置，用防火密封胶密封，在防火板上满铺防火棉作为隔离措施，防火棉厚度一般不小于100mm。图（4）为防火层的一般做法。4.幕墙防雷石材幕墙应进行防雷设计，幕墙防雷体系一般由金属骨架组成，形成分格不大于10m的网格，并与主体结构的防雷装置可靠连接。同时还应按建筑设计单位的要求，对幕墙窗、屋面钢架等进行防雷施工。保证体系的防雷要求。5.石材面板安装e.运到现场的石材，要分类堆放、摆放可靠；f.根据幕墙基准线安装好底层第一皮石材；g.每安装一层，要及时调整垂直误差，不能累积误差；h.一幅石材幕墙要严格控制平面度、垂直度，使之符合规范要求；i.安装好的石材要留缝匀直；j.对于同一种规格的石材，要严格控制色差，保持外观美感。6.嵌缝封胶石材与石材之间缝隙采用耐候胶嵌缝，目前一般采用进口耐侯密封胶，如美国道康宁（DC系列）、德国威凯等品牌。近年来，我国国产耐侯密封胶产品发展迅速，国产品牌也逐渐应用于工程实际，如广州白云、郑州中原等品牌。打胶施工注意事项：a.密封胶要采用正品，有产品质保书、产地合格证明。对于进口的密封胶，要有进口产品商检证明。b.石材胶缝间应嵌入泡沫塑料圆条，且用带凸头的刮板刮胶，保证胶缝的深度和均匀性。c.石材胶缝两侧贴纸面胶带纸保护，避免密封胶污染石材。d.打胶工人应受过专业训练，打胶均匀无流淌，边打胶边用刮板刮缝，使嵌缝胶成型后呈微弧形凹面。e.对于毛面板石材，为保证成型后的胶缝光滑无横纹，应在刮胶过后用中性洗洁精擦缝，使其光滑美观。f.大雨、大风天气，不能打胶。7.石材幕墙的保养与维修k.根据幕墙面积和污染程度，确定幕墙的清洗周期，同时保证每年应清洗一次。l.幕墙在正常使用期间，应每隔五年进行一次全面检查。对板材、密封胶等检查。发现问题，及时更换或整改，并作好检查记录。四、对干挂石材幕墙的几点看法干挂石材幕墙自成体系，不受结构施工偏差影响，骨架传力效果好，建筑整体外观庄严、高贵，幕墙安全性能较高，耐久性能较长，是目前一些建筑比较流行的外装饰方式。但是，干挂石材幕墙仍存在不足之处：1.骨架、面板自重大，对主体结构来说，是个较严重的负担。2.幕墙使用寿命相对建筑使用寿命来说，比较短，一般在三十年左右。故存在幕墙的拆除问题，这也是所有建筑幕墙工程存在的问题。3.石材幕墙拆除难度大，更换困难。石材的安装采用环氧胶拈结，拆除属于破坏性的。干挂石材幕墙采用应进行充分的可行性分析；幕墙设计应进行严格审查，保证严谨完善；幕墙采用的主要材料应符合要求，复试合格；幕墙施工应精心组织，确保质量；幕墙的保养应定期、全面，及时发现隐患予以整改。以保证幕墙工程在使用期内的功能。五、结论随着建筑干挂石材幕墙的施工技术日趋成熟、认真贯彻执行《规范》，切实抓好工程质量，应引起设计、施工、监理等单位的重视。幕墙骨架的螺栓连接技术，虽然在制作、施工工艺中会带来一定难度，但成功的经验值得大家借鉴总结、不断推陈出新。本文干挂石材幕墙主体骨架的螺栓连接技术同样应在金属幕墙的设计、施工中予以运用。参考文献[1]陈建东主编.玻璃幕墙工程技术规范应用手册.北京：中国建筑工业出版社，1996.[2]中国建筑科学研究院.金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133—2001.北京：中国建筑工业出版社，2001.[3]中华人民共和国建设部.建筑装饰装修工程质量验收规范.GB5020—2001.北京：中国建筑工业出版社，2001.[4]中国建筑科学研究院主编.玻璃幕墙工程技术规范JGJ102—96.北京：中国建筑工业出版社，1996.