开放式石材在单元幕墙上的应用
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摘 要：随着经济发展水平的提高，建筑行业迎来了蓬勃发展，幕墙作为建筑的外围结构，幕墙从传统装饰幕墙走向现代真意义上的节能环保绿色幕墙。本文就此针对开放式石材单元进行概述，结合实际工程分析开放式单元石材的应用。
关键词：开放式石材;单元幕墙;应用;背栓连接
1 前言
幕墙近年来的蓬勃发展，逐步提出发展绿色施工、绿色幕墙，其理念主要是通过模块化作业及减少现场施工。石材幕墙有其自然，厚重及华贵的特征受到人们的青睐，传统的构件式幕墙的局限在无法满足建筑的发展需求的情况下，开放式石材幕墙受业主欢迎，市场反馈较好。
2 开放式石材单元幕墙结构简介
石材幕墙，其多有着比较复杂的轮廓线，石材与其他材料相比，自重较大，安装局限性较大。传统的石材都是以构件式幕墙为主，其单价较低，计算模型简单，能承受较大的安装误差，但普遍存在的问题是石材占用场地大，安装费时费力，安装后密封处理，胶油污染比较普遍，幕墙质量参差不齐。因此传统构件式石材幕墙有其优点，也有弊端。
石材单元幕墙通过轻型结构连接，不但可以用于施工周期相对较短的高层建筑的实体结构墙结构柱部位，同样也适用于常规的构件式幕墙所无法实现的异型石材幕墙部位，开放式石材幕墙无胶缝，外观立体效果好，不使用密封胶，无胶油渗漏腐蚀石材和吸附灰尘，立面可以长期保持清洁。通过精心设计，开放式石材单元整体的各项性能一流，无噪音，是一种理想的结构体系。
石材单元幕墙的安装形式主要有a，不锈钢钢销式;b，托板式固定;c，背栓连接。这三种形式，第一种形式目前主要用于石材的拼接及各种石材造型上，本文仅针对后两种应用形式进行讨论。
3 工程中的应用
3.1 上海合景广场
本工程标准石材尺寸为：1467mm×894mm，石材位于层间。石材采用了托板式安装，石材开短槽，上端及两侧托板长度为50mm，下边的挂件长度为中间150mm，两端各设一个120mm长的挂件。上下为挂钩，左右两侧是4mm铝合金角片。由于石材尺寸较大，四周都安装挂件保证了安全可靠满足规范，也防止了板块运输颠簸导致的石材损坏。
采用托板式安装可实现三维调整，先安装上下的挂件，预先开好槽开的石材装到单元板块上后调整到正确的位置，装上石材挂件，然后在挂件与石材槽口内嵌入胶粘剂，最终完成固定，由于石材槽口靠手工加工，为了保证石材开槽的质量，要选择加工有质量保证的石材生产厂家。
此开放式单元不仅仅要处理单元十字交叉缝处的防水，还需处理单元体内部的防水。开放式单元防水不限于幕墙完成面，而是退到了竖框前端及背衬板位置，因此防水线变得更复杂。背衬板承担部分幕墙风荷载，背衬板厚度、连接方式、固定位置成为影响幕墙防水的因素，通过实验采用2mm背衬板固定在竖框的前腔，背衬板周圈保留6mm胶缝可以保证单元的防水性能，进入石材内侧的水通过下披水板排除室外，竖剖方向上公母框插接位置的第一道披水胶皮隔绝大量雨水进入竖框外腔。
通过本案例中托板式安装简单，成本优势明显，但石材调节功能较差，石材现场破损后不易更换。另外还有石材槽口加工问题和单元的防水问题，解决好这这几个问题，托板安装是一种很好的方案。
3.2 上海浦东世纪大都会
本工程石材造型为开放式，通过钢铝结合，由背栓通过可调节的托板转接到钢龙骨上，使得石材与单元构成一个整体。特点如下：
（1）此项目的石材没有局限于铝合金型材作为受力构件，而且用了碳素结构钢作为主受力构件，由于石材自重较大，铝合金龙骨不能满足石材自重作用下的强度要求，在此情况下，工厂做好焊接成型的龙骨预制件，预制件再和竖框机制钉固定。
（2）石材的后端依次是1.5mm镀锌钢板、80mm厚保温岩棉（带锡箔纸）。镀锌钢板安装在单元框的前壁上，在前壁打密封胶较好的解决了单元的漏水隐患，从石材上方进入的雨水，雨水借助龙骨形成的空腔，保证了石材后端的空气流通。结构上具有较好的防水和防潮性能。
（3）与此同时，当室外温度提高，幕墙的石材会将热量传给背后的空气带，通过空气带的流动带走一定的热量，使其减少对饰面内层的热交换，而饰面内的保温岩棉和空气层又有机组合，形成整体系统，进一步阻碍了热量穿透，起到明显的隔热保温效果。因此，在冬夏两季均有显著的节约能源的效果。
4 小结
本案例采用了背栓式连接，并且采用了可靠的机械连接，受力更加可靠，使设计更加合理。背栓干挂采取的是物理锁定，而不是化学粘合，综合性能更加优良。
开放式石材的应用，可以节约大量的密封胶，石材后端的镀锌板固定位置及方式设置得当，让幕墙防水及保温达到优良的特性。
宝钢总部基地项目。该工程采用石材与玻璃作为面材。全都为单元式幕墙。其特点如下：
（1）标准石材单元为分格1300mm×4200mm，全石材单元石材呈“田”字格布置，石材之间缝隙5mm和10mm，标准单元上有十块石材组合而成，石材最大尺寸为560×2250。石材通过背栓采用干挂形式固定在单元框上。
（2）在本案例中竖框上利用角码与石材的转接件连接。与竖框连接的角码悬挑出的一段距离使得背栓中心距离石材的边距满足规范，竖框上的角码通过M6机制螺钉固定，然后石材通过一个石材挂件和一个转接件、一个锯齿垫片进行调节装配。石材组装过程中，先将竖框上的转接角码固定，再将石材转接件和锯齿垫片调节到位，石材装上背栓及固定挂件后，就可以将石材挂在石材转接件上。通过完成锯齿垫片及调节螺钉的调节，限位角片固定后，完成一块石材的安装。
（3）石材后端为2mm铝背板，保温岩棉150mm，满足挂件和保温岩棉的安装尺寸要求。石材挂件与转接件之间设置胶条，防止了产生噪音。
5 小结
此案例与第一个案例类似，与其相比，石材类型更多，用量也较大。石材采用背栓连接方式，背栓的设置位置更加灵活，干挂形式还可以三维调节使得单元质量更有保障，并且做到了石材可更换，难点在于石材转接系统的设计，而采用类似构件式幕墙的横梁的方式，石材分格多会增加设计难度，单元造价也将增加许多。此案例采用转接方式，满足了开放式幕墙的要求。
6 总结
开放式石材安装于单元上，脱离了传统意义上的装饰性幕墙，不再局限于钢龙骨，其演变成真正意义上的结构型的轻型幕墙，而且变得可移动，可拆卸，后期维护保养方便。
开放式石材单元除了单元的的防水要重视，石材自身需要做到六面防水，由于防水面不局限在幕墙完成面。因此设计过程中需要考虑幕墙的防水线，避免材料的封堵造成的雨水积累不能及时排出的问题。
开放式石材采用背栓安装方式时，虽然四点受力可以满足较大面积的石材，根据石材自身特性及加工特点，花岗岩石材面积不宜超过1.5㎡，其他石材不宜超过1㎡，在工程中的应用过程中，应避免使用双边都大于600mm的石材。
参考文献：
[1] DGJ08—56—2012.建筑幕墙工程技术规范[S].
[2] 《石材幕墻实用技术手册[M].中国建材工业出版社，2013.
[3] JGJ 133—2013.金属与石材幕墙工程技术规范[S].
[4] JGJ 102—2013.玻璃幕墙工程技术规程[S].
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