砂巖和洞石幕墻10版

砂巖和洞石幕墻中國建筑科學(xué)研究院趙西安2007.4第1.0版

一、概述非花崗巖石材應(yīng)用日漸增多2003年以后，砂巖、大理巖、石灰?guī)r、洞石等非花崗巖石材在幕墻中應(yīng)用日益增多。有些工程用量達(dá)7萬平方米，有些工程用到200米以上的高度。目前規(guī)范并未對非花崗巖幕墻作出設(shè)計和施工規(guī)定，新情況帶來了許多新問題。

石灰?guī)r、大理石幕墻

以色列特拉維夫銀行大廈..

洞石面板幕墻新保利大廈

砂巖面板幕墻廣州白云會展中心

上海藍(lán)生大廈

廣東發(fā)展大廈

二、材料1.石材面板地質(zhì)學(xué)分類（GB/T13890）分類巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖地表凝固地殼內(nèi)部凝固鈣鎂質(zhì)硅質(zhì)鈣鎂質(zhì)硅質(zhì)噴出巖淺成巖深成巖代表性巖石玄武巖輝綠巖花崗巖橄欖巖輝長巖閃長巖石灰?guī)r白云巖凝灰?guī)r頁巖砂巖礫巖大理巖片麻巖2.常見幕墻石材面板的類型（GB/T17670）商業(yè)分類類型花崗石大理石板石編號方式GXXXXMXXXXSXXXX類型中包含的巖石變質(zhì)巖中的片麻巖巖漿巖沉積巖中的石灰?guī)r、白云巖變質(zhì)巖中的大理巖頁巖、板巖、砂巖、凝灰?guī)r等非花崗巖石材一、石材的種類大理石（MXXXX）包括大理巖、石灰?guī)r、白云巖板石（SXXXX）只用砂巖、凝灰?guī)r洞石石灰?guī)r、砂巖、凝灰?guī)r中含有許多孔洞的石材上述石材中，大理巖和石灰?guī)r的材質(zhì)相對較好，用于幕墻問題不大。但目前國內(nèi)工程，喜歡用砂巖和洞石。

材性二、砂巖和洞石的材性特點1、材質(zhì)疏松，軟弱。有時夾雜松軟的條紋、礦脈。容易破損、開裂。2、強(qiáng)度一般較低，強(qiáng)度分布分散，不同產(chǎn)地或礦山、不同開采點、甚至同一開采點不同荒石開出的板材強(qiáng)度相差甚遠(yuǎn)。品質(zhì)較難控制。3、吸水率高，甚至可大于6%。有些還遇水軟化。4、孔隙率高，抗凍融性能差。5、耐久性差，容易被腐蝕和風(fēng)化。砂巖和洞石類型石材最低采用條件受彎強(qiáng)度試驗值：平均不小于5N/mm2;單個值不小于4N/mm2。無折斷，無裂縫，無掉渣，無軟弱部分和軟弱條紋，無大孔、通孔。凍融系數(shù)不宜小于0.8.經(jīng)防水處理后，吸水率不大于1%。

當(dāng)不得已之時…..

由于某種原因，不得不受命采用強(qiáng)度很低、性能很差的石材時，事前應(yīng)進(jìn)行充分可行性研究，進(jìn)行足夠的實驗，采取非常規(guī)的加強(qiáng)和安全措施。承建商要考慮是否值得付如此大的的代價，冒如此大的風(fēng)險。超高洞石幕墻的特殊要求

一提高對抗彎強(qiáng)度的要求:100米以下平均值大于5N/mm2最小值大于4N/mm2100米以上

平均值大于6N/mm2最小值大于5N/mm2

二加強(qiáng)管理,嚴(yán)格控制石材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),每批石板均進(jìn)行檢驗抗彎強(qiáng)度,每塊板材均進(jìn)行外觀檢查.超高洞石幕墻的特殊要求三加厚背面書樹脂復(fù)合層的厚度.四采用注膠板縫,防止石板破碎后墜落.五表面進(jìn)行封孔,六面防水處理.石材防水劑可采用有機(jī)硅或有機(jī)氟防水材料,要求:*無色透明,不改變石材外觀、顏色、光澤。*耐候性好。*防水、防污、保持石材歷久如新。*能防止腐蝕物質(zhì)對石材的侵蝕。*良好的透氣性。*施工性好，與硅酮石材密封膠相容。

三、

建筑設(shè)計千方百計確保安全砂巖和洞石應(yīng)用安全是第一位

一、嚴(yán)把石材質(zhì)量關(guān)

1選用礦山之前，要進(jìn)行考察和材性試驗，確保石材符合規(guī)定。2供貨過程每批進(jìn)行抗彎強(qiáng)度試驗。3每塊板材檢查無破損、開裂方可上墻。4開孔、開槽等必須用機(jī)械進(jìn)行。5表面防水應(yīng)按規(guī)定工藝嚴(yán)格執(zhí)行。

二、注意石板分格尺寸1石板尺寸不宜過大，一般控制在1.0m2之內(nèi)。2盡量避免長條板。長寬比控制在3:1以下。否則宜用長邊支承，增加橫梁或立柱。

三、采取多道安全防范措施1槽口內(nèi)灌注環(huán)氧膠粘劑（符合標(biāo)準(zhǔn)JC887的要求）。2石板背面加粘玻璃纖維織物。3采用注膠式板縫。4幕墻底下設(shè)綠化、水池等隔離帶。防煙封堵一、層間隔煙封堵，可用巖棉（厚度100mm）、防火板等，要密封不透煙。二、實體墻面可不每層封堵，但門窗洞口周邊應(yīng)用100mm厚巖棉封堵。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)可以焊接焊接是鋼結(jié)構(gòu)最可靠的連接方式之一，大型、厚壁、重載、高壓、振動、沖擊等最不利受力都用焊。石板幕墻從面板到主體結(jié)構(gòu)，中間有許多環(huán)節(jié)可提供位移和變形，其中一些環(huán)節(jié)用焊接是完全可以的。振動臺實驗和平面內(nèi)變形實驗表明，焊接的幕墻承受達(dá)1/50的面內(nèi)變形。許多焊接的幕墻經(jīng)歷了12級以上臺風(fēng)的多次吹襲，沒有問題。理論和實踐都表明，不許焊接沒有道理。國外也有許多幕墻用焊接，并非全用螺栓。歐美用螺栓是因為焊工費用太高，用不起。韓國和香港幕墻的鋼結(jié)構(gòu)很多采用焊接。上下柱的連接

上下柱并不是必須連接上下柱之間并不是非連接不可，連接與否、連接方式完全取決于設(shè)計考慮和采用的計算簡圖。通常采用多跨鉸接梁的計算模式，上下柱之間是鉸接點，要保證上下位移一致，可傳遞剪力，應(yīng)連接。如果設(shè)計按簡支考慮，按簡支梁計算，則可以不連接，只須留出間隙。實體墻上的幕墻可以按分段設(shè)置橫梁和立柱，各自單獨計算，各自單獨受力，這時各段之間也可不連接.芯柱連接主要用于鋁型材JGJ133-2001中關(guān)于型材用芯柱連接的規(guī)定是針對鋁型材的。該規(guī)范是在1996~2000年間編制的，當(dāng)時幕墻基本上只用鋁型材，一般不考慮用鋼型材。鋁型材開模方便，又是高精度和超高精度產(chǎn)品，可以做到緊密滑動配合。因此用芯柱是恰當(dāng)?shù)摹?000年以后，鋼型材大量使用，JGJ133-2001的規(guī)定就不適應(yīng)鋼型材了。鋼型材大量是開口斷面，無法插芯；鋼型材不能隨便定尺寸，軋輥不能隨便改，無法緊密配合；精度做不到高精級，滑動不了，或者空隙很大，芯柱晃動。新問題要有新辦法對鋼型材還照搬老規(guī)定，還硬要按JGJ133-2001的規(guī)定執(zhí)行，必定要出問題。鋼型材有鋼型材的特點，要針對具體情況具體選用連接方式。只要達(dá)到兩個要求就可以了：保證上下柱位移一致；能傳遞剪力。通常，可采用型鋼或鋼板作為連接板，一端焊接或用圓孔螺栓；另一端用長圓孔螺栓。當(dāng)然，如果能做到配合良好，管材也可以用芯管連接。修訂后的新JGJ133將采用上述規(guī)定。高二百米廣州合銀大廈立柱下焊上螺接

冷成型薄壁型鋼的應(yīng)用原規(guī)范只涉及熱軋型鋼，目前冷成型薄壁型鋼已在幕墻中應(yīng)用。冷成型薄壁型鋼構(gòu)件的設(shè)計，可按《冷彎薄壁型鋼技術(shù)規(guī)范》GB50018執(zhí)行。截面最小壁厚：梁：不應(yīng)小于2.0mm；柱：不宜小于2.5mm；不應(yīng)小于2.0mm。后加錨栓一、可采用機(jī)械錨栓或化學(xué)錨栓。兩者誰優(yōu)尚無定論。二、化學(xué)錨栓要防止焊接引起升溫，只可做定位點焊，不可進(jìn)行連續(xù)焊接。不得不焊時采用濕毛巾保護(hù)。要在錨栓附近焊接連接時，宜選用機(jī)械錨栓。三、通過拉拔實驗決定承載力標(biāo)準(zhǔn)值Nk,以Nk/k2作為承載力設(shè)計值N。四、安全系數(shù)：風(fēng)和地震K=3.0k2=2.15;自重K=3.5k2=2.5。背部連接的石材面板采用背栓、背卡、背槽連接的石材面板，應(yīng)通過試驗決定其連接承載力和設(shè)計計算方法。背栓和背卡應(yīng)采用規(guī)范規(guī)定牌號的不銹鋼，背槽應(yīng)采用規(guī)范規(guī)定牌號的鋁合金型材。背卡和背槽在開縫和開槽處應(yīng)灌注環(huán)氧膠粘劑（JC887)；多孔石材上用背栓，宜灌注環(huán)氧膠粘劑。背部連接件試驗中應(yīng)為石材破壞或連接件拉斷，不應(yīng)出現(xiàn)連接件拔出，拔出意味失敗。背部連接石板設(shè)計面板設(shè)計1面板按多點支承外挑彈性板設(shè)計。2可以用有限元計算，也可以查計算用表。連接件設(shè)計1連接件的承載力標(biāo)準(zhǔn)值取承載力試驗平均值減去1.645倍標(biāo)準(zhǔn)差，但不小于試驗的最小值。試驗數(shù)量較少時可取試驗最小值。2連接件承載力設(shè)計值取承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)2.15后采用。相當(dāng)于總安全系數(shù)約為3.0。

連接件設(shè)計3抗拉壓設(shè)計時，每一個連接件平均拉壓力應(yīng)乘以受力不均勻系數(shù)1.25，其設(shè)計值不應(yīng)大于連接件拉壓承載力設(shè)計值。4進(jìn)行自重下的抗剪設(shè)計時，應(yīng)按構(gòu)造情況決定承受自重的連接件數(shù)量。每一個連接件的平均剪力設(shè)計值應(yīng)乘以受力不均勻系數(shù)1.25，且重力荷載的分項系數(shù)應(yīng)取1.35。連接件的剪力設(shè)計值不應(yīng)大于抗剪承載力設(shè)計值。穿透式連接對于特別軟弱的石材,用金屬件穿過石板,直接固定板材,是比較可靠的連接方式.

石板用螺栓穿透式固定開放式板縫幕墻采用開放式板縫，應(yīng)考慮以下要求：1應(yīng)采取措施排除板后的積水；