丁偉

當(dāng)前建筑外墻裝飾施工非常流行石材幕墻，由于石材具有耐腐、耐磨、耐用的性能，再加上外墻裝飾干掛法施工工藝的簡(jiǎn)單性，施工方和業(yè)主都推崇這種裝飾工藝和裝飾風(fēng)格。然而在具體的施工過(guò)程中，干掛法沒(méi)有剖面展示立面分割和節(jié)點(diǎn)圖的詳細(xì)部位，從而照造成了施工難點(diǎn)，加大幕墻節(jié)點(diǎn)控制難度。本文將對(duì)石材幕墻干掛體系進(jìn)行設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析，再通過(guò)舉例論述設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1.背栓式幕墻施工的實(shí)踐分析

在石材背面開孔的方式稱為背栓式，用于連接鋁合金掛件的不銹鋼錨栓一般采用的是無(wú)應(yīng)力的錨固石材，進(jìn)而可以形成獨(dú)立的干掛系統(tǒng)，在石材板面與板面之間留有一定的縫隙，可以根據(jù)需要來(lái)確定是否要打密封膠。在幕墻內(nèi)側(cè)往往需要采取防水保溫措施，且為了防止火災(zāi)的發(fā)生往往還需要設(shè)計(jì)防火層，可以在各個(gè)房間樓板頂板處，沿著墻壁來(lái)設(shè)計(jì)防火層，防火材料可以使用保溫礦棉板下側(cè)可以使用鍍鋅銅板進(jìn)行支撐，可以將其設(shè)置在剪力墻的預(yù)留位置處，可以防止火災(zāi)的發(fā)生，并且在火災(zāi)發(fā)生后可以抑制火災(zāi)的蔓延。

2.荷載的計(jì)算

在干掛體系設(shè)計(jì)的過(guò)程中要針對(duì)幕墻進(jìn)行應(yīng)力與載荷分析，根據(jù)分析的結(jié)果確定干掛的方式，也才能夠?qū)⑹挠?jì)算模型的確定下來(lái)，接著就可以就系統(tǒng)的安全性進(jìn)行計(jì)算分析，最終根據(jù)載荷值來(lái)確定干掛體系所使用的材料以及結(jié)構(gòu)。受力分析應(yīng)該將載荷分析作為重點(diǎn)，來(lái)確定系統(tǒng)的承載能力，在計(jì)算的過(guò)程中相關(guān)參數(shù)的取值要留有一定的余量。通過(guò)剛度的傳遞來(lái)計(jì)算載荷進(jìn)而確定干掛體系。在建筑幕墻使用的過(guò)程中，幕墻要承受來(lái)自各方面的載荷，風(fēng)的作用所形成的載荷、地震所形成的載荷、石材自重所形成的載荷都是重要的組成部分。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，在石材幕墻設(shè)置的過(guò)程中需要保留一定的間隙作為緩沖，通過(guò)設(shè)置緩沖區(qū)可以在很大程度上消除由于構(gòu)件自身因素以及環(huán)境因素所造成的熱脹冷縮效應(yīng)。風(fēng)與地震是造成墻面立體載荷主要組成部分，幕墻本身需要考慮所選材料所形成的自重，通過(guò)這些比較風(fēng)在這些載荷中所占據(jù)的作用最大，因而往往將風(fēng)看做是一種不利的載荷。

在幕墻構(gòu)件、構(gòu)件連接以及結(jié)構(gòu)載荷計(jì)算的過(guò)程中，需要考慮到各種可能存在的載荷以及不利因素，且設(shè)計(jì)值往往要保留一定的余量，計(jì)算位移和擾度的過(guò)程中，要合理選擇分項(xiàng)系數(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)風(fēng)載荷的計(jì)算規(guī)范，垂直于幕墻表面的載荷數(shù)值可以按照下列的方式進(jìn)行計(jì)算：風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值=陣風(fēng)系數(shù)*風(fēng)載荷體形系數(shù)*風(fēng)壓高度變化系數(shù)*基本風(fēng)壓

按照設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)構(gòu)件、連接以及結(jié)構(gòu)載荷計(jì)算的過(guò)程中，可以將風(fēng)載荷的數(shù)值按照1.4倍的風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算地震對(duì)幕墻的作用可按照下面的計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算：即石材垂直幕墻平面的分布水平地震作用與地震動(dòng)力放大系數(shù)以及單位面積石材幕墻自重的乘積合理選擇地震作用的分項(xiàng)系數(shù)，可以將地震的作用值設(shè)計(jì)為：1.3倍的石材垂直幕墻平面的分布水平地震作用。可以按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)石材幕墻的自重，可以將石材幕墻結(jié)構(gòu)的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)定為γG=1.2，要計(jì)算作用于幕墻同一方向上各種不同幕墻的組合。

（1）現(xiàn)場(chǎng)受力性能試驗(yàn)

對(duì)干掛石材進(jìn)行受力分析，一般需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的受力情況和結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析，為了得到石材應(yīng)用準(zhǔn)確性的數(shù)值，一般在施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)確定干掛石材的結(jié)構(gòu)的確定，再設(shè)計(jì)完成之后依次對(duì)其施加載荷，并且查看結(jié)構(gòu)的受力與變化情況，要達(dá)到較為準(zhǔn)確受力分析結(jié)果，且要和實(shí)際結(jié)果保持一致。在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，可以在之前理論設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行，最大限度的保證干掛石材在使用的過(guò)程中更加的安全。

（2）石材的計(jì)算

要對(duì)石材幕墻所選的石材進(jìn)行計(jì)算，要對(duì)石材面板自身的抗彎能力進(jìn)行計(jì)算，在板材與構(gòu)件的連接處來(lái)計(jì)算抗剪能力，如果存在較為特殊的要求，比如對(duì)石材熱應(yīng)能力的計(jì)算，由于在石材幕墻使用的過(guò)程中，拓孔的過(guò)程中由于高速的摩擦?xí)a(chǎn)生較高的溫度，如果熱應(yīng)力數(shù)值較低那么石材很容易在使用的過(guò)程中損壞。且計(jì)算模型的選擇還與干掛結(jié)構(gòu)有關(guān)，本本文僅以背栓式的結(jié)構(gòu)為例，再設(shè)計(jì)計(jì)算的過(guò)程中，石材幕墻自身的重力以及所承受的風(fēng)載荷和地震載荷以及熱應(yīng)力都是需要考慮進(jìn)去的，背栓式干掛一般是通過(guò)上下的個(gè)背栓點(diǎn)來(lái)確定，所以在石材表面進(jìn)行抗彎計(jì)算的過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)支撐板上的支撐點(diǎn)來(lái)計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力，所得到的最大不能超過(guò)石材表面的最大抗彎數(shù)值，在計(jì)算被涮掛件面板后廁所產(chǎn)生的抗剪力的過(guò)程中，目前可以結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算，要使得石材所承受的建立不得超過(guò)石材的最大抗剪力數(shù)值。

在目前現(xiàn)有的施工條件下，施工過(guò)程中石材的計(jì)算主要是掛板自身重力以及抗剪計(jì)算。且在某些工程項(xiàng)目中，還需要對(duì)石材的熱裂力進(jìn)行計(jì)算。從石板目前所受力的大小以及主要形式的分析，目前的計(jì)算方式存在著一定程度不合理的地方，比如有些方法沒(méi)有考慮到溫度所造成的熱裂力的計(jì)算。背栓式的石材計(jì)算的方式一般都會(huì)被分為上下兩組來(lái)分別進(jìn)行，要考慮到垂直于石材表面的約束力，并且也要在其下方設(shè)定一定的支撐空間。

（3）干掛體系的設(shè)計(jì)

在干掛體系設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往石材幕墻整體以及干掛體系都是由一個(gè)單位來(lái)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的，由于干掛的懸掛體系主要是幕墻，幕墻懸掛系統(tǒng)的質(zhì)量對(duì)干掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著很大的影響，由于結(jié)構(gòu)安全與施工質(zhì)量有著較為密切的關(guān)系。并且干掛體系的特殊性要求較強(qiáng)，存在不少隱蔽施工的環(huán)節(jié)，需要在施工監(jiān)理的過(guò)程中給予其足夠的重視。

（4）施工圖設(shè)計(jì)

要根據(jù)上述計(jì)算的實(shí)際結(jié)果結(jié)合建筑的結(jié)構(gòu)來(lái)繪制出較為詳細(xì)的施工設(shè)計(jì)圖，并且要根據(jù)石材自身的重力以及風(fēng)載荷作用以及地震載荷作用的標(biāo)準(zhǔn)值，來(lái)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的載荷分析與計(jì)算，確定石材要采用的干掛方式，以及龍骨、埋件等的尺寸與規(guī)格。本工程為多棟樓體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的單體建筑，為了看圖的方面，應(yīng)該在干掛石材的安裝表面設(shè)置相應(yīng)的索引，較為詳細(xì)的標(biāo)記出各個(gè)組成部分的詳細(xì)的編號(hào)。對(duì)于建筑物中較為復(fù)雜的部分比如房檐、邊角等需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，將各個(gè)部分具體的結(jié)構(gòu)與參數(shù)描述清楚。

（5）石材幕墻的防火設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的過(guò)程中要規(guī)范與實(shí)際相結(jié)合，最大程度的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。幕墻設(shè)計(jì)最為關(guān)鍵的一個(gè)原則就是安全原則，在滿足安全性原則的基礎(chǔ)上在按照工程實(shí)際的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求來(lái)對(duì)石材進(jìn)行防火的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的過(guò)程中幕墻表面采用防火材料并使用鍍鋅銅板對(duì)其起到支撐作用。

3.示例論述

通過(guò)上圖的設(shè)計(jì)情況來(lái)看存在著不合理的地方：比如石材幕墻的掛件的位置設(shè)計(jì)明顯不合理。根據(jù)金屬與石材幕墻的相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)看：短槽邊距離石板兩個(gè)邊的距離應(yīng)該大于等于石板厚度的三倍且應(yīng)該大于85mm，但是要小于180mm。下圖所選擇的斜撐掛件不合理。

可以為倒掛的石材選擇不銹鋼的T形狀的掛件，從安全的角度來(lái)看最好選擇背栓式的掛件。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)石材幕墻干掛體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)中的理論問(wèn)題進(jìn)行了探討包括對(duì)背栓式幕墻實(shí)際的施工過(guò)程中進(jìn)行了分析，對(duì)幕墻所承受的載荷進(jìn)行了分析和計(jì)算，且進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)的受力實(shí)驗(yàn)，對(duì)石材的抗彎能力以及連接處的抗剪能力計(jì)算方式的選擇進(jìn)行了分析，詳細(xì)的分析了石材計(jì)算過(guò)程中所應(yīng)該包含的內(nèi)容，闡述了干掛體系設(shè)計(jì)的流程，施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，幕墻的防火設(shè)計(jì)方面等進(jìn)行了重點(diǎn)的分析與探究，并且進(jìn)行了實(shí)例的分析，對(duì)于我國(guó)石材幕墻干掛體系的設(shè)計(jì)與施工具有重要的借鑒意義。

（作者單位：深圳市洪濤裝飾股份有限公司）