石材幕墙系统介绍.docx

第一章 石材幕墙材料1.1、概述1.1.1、建筑幕墙的分类：1.1.1.1、按面板类型：玻璃幕墙、石材幕墙、金属幕墙、陶土幕墙1.1.1.2、按结构形式：框式幕墙、点式幕墙、金属幕墙、陶土幕墙建筑幕墙定义：由支撑结构体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰性结构。（引至玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003）对应的石材幕墙定义 ：按面板的连接方式石材幕墙分：钢销式、短槽式、通槽式、背栓式等 石板材幕墙用天然石板材有天然大理石建筑板材和天然花岗石建筑板材。金属与石材幕墙工程技术规范JGJl332001对花岗岩石材幕墙作出了规定“宜使用火成岩”，未涉及非花岗岩类石材(如砂岩、大理岩、石灰岩、凝灰岩等)。 非花岗岩石材幕墙在欧洲广泛应用，历史相当久远；北美的超高层建筑中，采用石灰岩、大理岩板材的相当多，不少高度还超过200m。 近年来，我国一些工程中，建筑师要求采用非花岗岩类石材以满足建筑艺术的要求，如深圳文化中心(凝灰岩)、东莞市行政大厦(黄褐砂岩)、中国银行北京总行(黄灰色大理岩)、广州广东发展大厦(绿色砂岩)、北京金融街建筑群(米黄色砂岩)、金殿大厦(米黄色洞石)等。1.2、材料 幕墙所使用的材料概括起来，基本上可有四大类型材料。即：骨架材料、面板材料、密封填缝材料、结构粘结材料。1.2.1、石材1）幕墙石材宜选用火成岩，石材吸水率应小于0.8%；2） 花岗石板材的弯曲强度应经法定检测机构检测确定，其弯曲强度不应小于8.0MPa；石材幕墙的石板，厚度不应小于25mm，火烧板厚度应增加3mm；3）石 材 的技术要求应符合下列现行行业标准的规定： （1）天然花岗石荒料(JC2 04)； （2）天 然花岗石建筑板材(JC 205)。工艺种类：火烧工艺说明：用火焰喷射表面，引起结晶爆裂，而形成粗糙的表面。特征与用途：能提供良好的防滑保护，适用于花岗石墙面和地面。备注：颗粒结构明显的石材效果会更佳，但破坏了表层结构，物理力学性能会下降，需要加厚。工艺种类：劈裂工艺说明：沿着层里面或表面劈开而产生的自然表面特征与用途：具有自然的装饰效果，适用于板石室内外墙面和地面。花岗石劈裂面用于墙面具有厚重的效果。备注：花岗石劈裂面常称为蘑菇石工艺种类：其它工艺说明：如剁斧面、琢石面、粗锯和刀具切割面特征与用途：特殊的装饰效果，适用于室内外墙面和地面。特殊需要1.2.2、金属材料1）幕墙采用的不锈钢宜采用奥氏体不锈钢材；2）不 锈 钢材的技术要求应符合下列现行国家标准的规定： （1）不锈钢冷轧钢板(GB/T3280); （2）不锈钢棒(GB/T1220); （3）不锈钢冷加工钢棒(GB/T4226); （4）不 锈 钢和耐热钢冷轧带钢(GB4239); （5）不 锈 钢热轧钢板(GB/T4237); （6）冷顶锻用不锈钢丝(GB/T42 32); （7）形状和位置公差 未注公差值(GB/T1 184)；3）幕墙采用的非标准五金件应符合设计要求，并应有出厂合格证。同时应符合现行国家标准紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱(GB/T 3098.6)和紧固件机械性能 不锈钢螺母(GB/T 3098.15)的规定。4）钢材的技术要求应符合下列现行国家标准的规定: （1）碳素结构钢(GB/T 700)； （2）优质碳素结构钢(GB/T 699)； （3）合金结构钢(GB/T 3077)； （4）低合金高强度结构钢(GB/T 1591)； （5）碳素结构和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带(GB/T 912)； （6）碳素结构和低合金结构钢热轧厚钢板及钢带(GB/T 3274)； （7)结构用冷弯空心型钢尺寸、外型、重量及允许偏差(GB/T 6728)； （8）冷拔无缝异型钢管(GB/T 3094)； （9）高耐候结构钢(GB/T 4171)； （10）焊接结构用耐候钢(GB/T 4172)。5）钢结构幕墙高度超过40m 时，钢构件宜采用高耐候结构钢，并应在其表面涂刷防腐涂料。1.2.3、建筑密封材料1）幕墙采用的橡胶制品宜采用三元乙丙橡胶、氯丁橡胶；密封胶条应为挤出成型，橡胶块应为压模成型。2）密封胶条的技术要求应符合下列现行国家标准的规定: （1）橡胶与乳胶命名(GB 5576)； （2）建筑橡胶密封垫预成型实心硫化的结构密封垫用材料规范(GB 10711)； （3）工业用橡胶板(GB/T 5574)； （4）中空玻璃用弹性密封剂(JC 486)； （5）建筑窗用弹性密封剂(JC 485)。1.2.4、硅酮结构密封胶1）幕墙应采用中性硅酮结构密封胶；硅酮结构密封胶分单组分和双组分，其性能应符合现行国家标准建筑用硅酮结构密封胶(GB16776)的规定。2）同一幕墙工程应采用同一品牌的单组分或双组分的硅酮结构密封胶，并应有保质年限的质量证书。用于石材幕墙的硅酮结构密封胶还应有证明无污染的试验报告。3）同一幕墙工程应采用同一品牌的硅酮结构密封胶和硅酮耐候密封胶配套使用。4）硅酮结构密封胶和硅酮耐候密封胶应在有效期内使用。第二章 性能与构造石材装饰的建筑效果：高贵、亮丽的质感，使建筑物表现的庄重大方、高贵奢华。钢销式石材幕墙连接形式销钉连接，石材的抗剪面积小。安装结构采用销钉，在石材上钻孔，对石材破坏小，不便调节。提高抗震性能。限制条件用于非抗震区或6度、7度抗震区，高度不宜大于20m，石板面积不宜大于1.0平方米。钢销和连接板应采用不锈钢。短槽式石材幕墙（幕墙使用量最大）连接形式采用对称布置的铝合金或不锈钢挂件并配合石材干挂胶连接，操作简单，安全牢固。安装结构采用挂式结构，安装时可三维调整。连接螺栓增加弹性胶垫安装，可实现柔性连接，提高抗震性能。幕墙特点安全可靠，抗震性能较好，性价比高。通长槽式石材幕墙连接形式采用通长铝合金型材并配合石材干挂胶连接，操作简单。部分提高系统安全性及强度。安装结构采用柔性挂接方式，三维可调，安装简单，可独立更换，维护方便。幕墙特点抗震性能较好，石材开槽量大，材料成本较高。背栓式石材幕墙连接形式采用不锈钢胀栓无应力锚固连接，受力结构合理，安全牢固。安装结构采用挂式柔性连接，抗震性能高。多向可调，表面平整度高，安装简单，可独立更换，维护方便。拼缝平直、整齐。幕墙特点安全性高，且抗震性能优越。特别适用于高层建筑或有抗震要求的建筑幕墙。2.1、石材幕墙中的单块石材板面面积不宜大于1.5m2。2.2、幕墙的性能应包括下列项目:1）风压变形性能； 2）雨水渗漏性能； 3）空气渗透性能；4）平面内变形性能； 5）保温性能； 6）隔声性能；7）耐撞击性能。 幕墙的性能等级应根据建筑物所在地的地理位置、气候条件、建筑物的高度、体型及周围环境进行确定。2.3、幕墙构架的立柱与横梁在风荷载标准值作用下，钢型材的相对挠度不应大于l/300(l 为立柱或横梁两支点间的跨度)，绝对挠度不应大于15mm2.4、幕墙中不同的金属材料接触处，除不锈钢外均应设置耐热的环氧树脂玻璃纤维布或尼龙12垫片。2.5、幕墙的钢框架结构应设温度变形缝。2.6、幕墙防火层应采取隔离措施，并应根据防火材料的耐火极限，决定防火层的厚度和宽度，且应在楼板处形成防火带；幕墙的防火层必须采用经防腐处理且厚度不小于1.5mm 的耐热钢板，不得采用铝板； 防火层的密封材料应采用防火密封胶；防火密封胶应有法定检测机构的防火检验报告。2.7、在幕墙结构中应自上而下地安装防雷装置，并应与主体结构的防雷装置可靠连接；导线应在材料表面的保护膜除掉部位进行连接；第三章 结构设计石材幕墙应按围护结构进行设计。幕墙的主要构件应悬挂在主体结构上，幕墙在进行结构设计计算时，不应考虑分担主体结构所承受的荷载和作用，只应考虑承受直接施加于其上的荷载与作用。3.1、石板设计1）石板的抗弯设计。2）石板的抗剪设计。（短槽及通槽支承的挂钩的厚度不锈钢不应小于3.0mm、铝合金不应小于4.0mm；）2）横梁的抗弯设计。3）横梁的抗剪设计。4）横梁的挠度计算。 4.1，跨度不大于7.5m时，相对值不大于1/300，绝对值不大于15mm； 4.2，跨度大于于7.5m时，相对值不大于1/500。 横梁应通过角码、螺钉或螺栓与立柱连接，角码应能承受横梁的剪力。螺钉直径不得小于4mm，每处连接螺钉数量不应少于3个，螺栓不应少于2个。横梁与立柱之间应有一定的相对位移能力。3.3、立柱设计1）钢型材截面主要受力部分的厚度不应小于3.5mm；偏心受压的立柱，截面宽厚比应符合第3.2 条的规定。2）上下立柱之间应有不小于15mm的缝隙，并应采用芯柱连结。芯柱总长度不应小于250mm。芯柱与立柱应紧密接触。芯柱与下柱之间应采用不锈钢螺栓固定。3）立柱与主体结构的连接可每层设一个支承点，也可设两个支承点；在实体墙面上，支承点可加密。4）立柱上端应悬挂在主体结构上，宜设计成偏心受拉构件，其轴力应考虑幕墙板材、横梁以及立柱的重力荷载值。5）偏心受拉的幕墙立柱截面承载力设计。6）偏心受压的幕墙立柱截面承载力设计。7）立柱挠度计算。8）立柱上端应悬挂在主体结构上，宜设计成偏心受拉构件，其轴力应考虑幕墙板材、横梁以及立柱的重力荷载值。 立柱应采用螺栓与角码连接，并再通过角码与预埋件或钢构件连接。螺栓直径不应小于10mm，连接螺栓应按现行国家标准钢结构设计规范(GBJ 17)进行承载力计算。立柱与角码采用不同金属材料时应采用绝缘垫片分隔。3.4、埋件设计1）由锚板和对称配置的直锚筋所组成的受力预埋件，由计算确定其锚筋的总截面面积。2）受力预埋件的锚板宜采用Q235 等级B 的钢材。锚筋应采用I 级或级钢筋，并不得采用冷加工钢筋。3）预埋件受力直锚筋不宜少于4 根，直径不宜小于8mm。受剪预埋件的直锚筋可用2 根。预埋件的锚筋应放在构件的外排主筋的内侧。4）充分利用锚筋的受拉强度时，锚筋最小锚固长度不应小于250mm。光圆钢筋端部应作弯钩。5）锚板的厚度应大于锚筋直径的0.6 倍；受拉和受弯预埋件的锚板的厚度尚应大于b/12(b 为锚筋的间距)，且锚板厚度不应小于8mm。锚筋中心至锚板边缘的距离不应小于2d 及20mm。6）对于受拉和受弯预埋件，其钢筋的间距和锚筋至构件边缘的距离均不应小于3d及45mm。7）对受剪预埋件，其锚筋的间距不应大于300mm，锚筋至构件边缘的距离不应小于6d 及70mm。 第四章 加工制作4.1、一般规定1）用硅酮结构密封胶黏结固定构件时，注胶应在温度15以上30以下、相对湿度50%以上、且洁净、通风的室内进行，胶的宽度、厚度应符合设计要求。2）用硅酮结构密封胶黏结石材时，结构胶不应长期处于受力状态。3）当石材幕墙使用硅酮结构密封胶和硅酮耐候密封胶时，应待石材清洗干净并完全干燥后方可施工。4）宜在石板背面粘贴玻璃纤维布防止石板破碎落下。4.3、石板加工制作1）石板加工尺寸允许偏差应符合现行行业标准天然花岗石建筑板材(JC 205)的有关规定中一等品要求。2）短槽式安装的石板加工应符合下列规定: （1）每块石板上下边应各开两个短平槽，短平槽长度不应小于100mm，在有效长度内槽深度不宜小于15mm；开槽宽度宜为6mm 或7mm；不锈钢支撑板厚度不宜小于3.0mm，弧形槽的有效长度不应小于80mm。 （2）两短槽边距离石板两端部的距离不应小于石板厚度的3 倍且不应小于85mm，也不应大于180mm。 （3）石板开槽后不得有损坏或崩裂现象，槽口应打磨成45倒角，槽内应光滑、洁净。3）石板经切割或开槽等工序后均应将石屑用水冲干净，石板与不锈钢挂件间应采用环氧树脂型石材专用结构胶黏结。第五章 安 装 施 工5.1、安装施工准备1）构件安装前应检查制造合格证，不合格的构件不得安装。2）金属、石材幕墙与主体结构连接的预埋件，应在主体结构施工时按设计要求埋设。预埋件应牢固，位置准确，预埋件的位置误差应按设计要求进行复查。当设计无明确要求时，预埋件的标高偏差不应大于10mm，预埋件位置差不应大于20mm。5.2、幕墙安装施工1）石材幕墙立柱的安装应符合下列规定: （1）立柱安装标高偏差不应大于3mm，轴线前后偏差不应大于2mm，左右偏差不应大于3mm； （2）相邻两根立柱安装标高偏差不应大于3mm，同层立柱的最大标高偏差不应大于5mm，相邻两根立柱的距离偏差不应大于2mm。2）金属与石材幕墙横梁安装应符合下列规定: （1） 应将横梁两端的连接件及垫片安装在立柱的预定位置，并应安装牢固，其接缝应严密； （2） 相邻两根横梁的水平标高偏差不应大于1mm。同层标高偏差:当一幅幕墙宽度小于或等于35m 时，不应大于5mm；当一幅幕墙宽度大于35m 时，不应大于7mm。 3）石板安装时，左右、上下的偏差不应大于1.5mm；4）幕墙钢构件施焊后，其表面应采取有效的防腐措施。第六章 工 程 验 收6.1、石材幕墙工程验收前应将其表面擦拭干净。6.2、石材幕墙工程验收时应提交下列资料:1） 设计图纸、计算书、文件、设计更改的文件等；2）材料、零部件、构件出厂质量合格证书，硅酮结构胶相容性试验报告及幕墙的物理性能检验报告；3）石材的冻融性试验报告；4）隐蔽工程验收文件；5）施工安装自检记录；6）预制构件出厂质量合格证书；7）其他质量保证资料。6.3、幕墙工程观感检验应符合下列规定:1）幕墙外露框应横平竖直，造型应符合设计要求；2）幕墙的胶缝应横平竖直，表面应光滑无污染；3）石材颜色应均匀，色泽应同样板相符，花纹图案应符合设计要求；4）沉降缝、伸缩缝、防震缝的处理，应保持外观效果的一致性，并应符合设计要求5）石材表面不得有凹坑、缺角、裂缝、斑痕。6.4、幕墙抽样检查应符合下列规定:1）渗漏检验应按每100m2幕墙面积抽查一处，并应在易发生漏雨的部位如阴阳角等处进行淋水检查； 第七章 保养与维修7.1、金属与石材幕墙工程竣工验收后，应制定幕墙的保养、维修计划与制度，定期进行幕墙的保养与维修。7.2、幕墙的保养应根据幕墙墙面积灰污染程度，确定清洗幕墙的次数与周期，每年至少应清洗一次。7.3、幕墙在正常使用时，使用单位应每隔5 年进行一次全面检查。应对板材、密封条、密封胶、硅酮结构密封胶等进行检查。7.4、幕墙的检查与维修应按下列规定进行:1）当发现螺栓松动，应及时拧紧，当发现连接件锈蚀应除锈补漆或更换；2）发现板材松动、破损时，应及时修补与更换；3）发现密封胶或密封条脱落或损坏时，应及时修补与更换；第八章 幕墙非花岗岩石材的采用措施8.1，了解石材的生成条件、掌握石材的性能特征 根据生成条件，按照地质分类法，天然石材可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩三大类。8.1.1，其中花岗岩是岩浆岩的主要石种，具有孔隙率小、吸水率低、耐磨、耐酸性能好等优点；8.1.2，石灰岩、砂岩以及洞石属于沉积岩，8.1.3，大理石属于变质岩;大理石也叫变质或重新结晶的石灰石，是方解石质、石灰石质在地壳内高温高压作用下，导致原岩体结构、构造或矿物成分发生改变而形成的变质岩。大理石一般具有晶体结构，也常见一些大块的、质地粗糙的结晶体，其成分主要是方解石，约占95%以上(注:方解石的主要成分是碳酸钙为主，约占50%以上)。大理石质地致密、细腻，磨光性好，质软、易雕刻加工，装饰性强等优点。但耐酸性差，易风化、溶蚀污染，且硬度低。 石灰石是一种以钙质碳酸钙为主要成分的沉积岩，并且在沉积过程中，气体得到充分释放，因而不像洞石那样疏松多孔，而多表现为质地致密的层状结构。除钙质碳酸钙以外，石灰石中还含有少量白云石、菱铁矿等矿物质成分，以及少量的有机物质(多为动植物的残体)。因此被切割后，不仅表现出丰富的图案和色彩，还常发现生物化石。石灰石的物理性能因产地及生成环境不同，表现出较大的差异性(如选用，应填密挑选)。通常而言，石灰石质地致密、细腻，耐磨性较好，装饰效果较好，易于雕刻加工。但较花岗石而言，耐久性、耐酸性较差，力学性能波动较大。洞石学名为凝灰石或石灰华，因表面有较多孔洞而得名。它是在大气条件下含有二氧化碳等气体及大量的钙质碳酸盐的循环地下水(即含碳酸盐泉水，通常指热泉)，到达地表时沉积为钙质碳酸盐，同时部分气体不能得到充分释放出来便形成了少见的气泡(孔洞!，因此洞石也称为多孔的石灰石。洞石色调温和，质感丰富，条纹清晰，给建筑物带来强烈的文化和历史韵味，目前已得到越来越多的应用。但由于构造不密实，因此具有强度较低，耐酸性差、抗风化能力低等不足。砂岩是富含二氧化硅矿物颗粒沉积固结而成的一种沉积岩，呈层状结构，被切割后表现出丰富多彩的纹理。由于砂岩中的二氧化硅含量较多，因此具有比其他类型的沉积岩较高的强度。同时由于砂岩的沉积物源多为颗粒状，质地虽致密但疏松，切割后的表面颗粒感较强。砂岩的耐酸性同花岗岩相近，强度、硬度均较高，耐久性较好，装饰性强，易雕刻加工。但吸水率大，抗冻性、耐磨性较差，质脆、易污染。 8.2，充分分析使用环境及幕墙所应具备的功能要求 选用幕墙石材时，掌握其性能特征等基础知识外，还需要充分分析使用环境，以及石材幕墙所应达到的建筑功能要求。一般而言，在没有可靠处理措施的条件下，耐酸性差的石材(多为钙质碳酸盐含量高的石材)不宜用于酸雨较多的地区，寒冷潮湿、多雨地区或墙体防潮要求高的建筑不宜采用砂岩、洞石等; 8.3 基于石材性能及幕墙功能要求，做好技术措施技术处理措施 非花岗岩石材的匀质性较差，由于生成条件不同以及地质作用的影响，既便是同一产地的石材，其物理技术指标波动也比较大，也即物理技术指标的离散度大。因此，非花岗岩石材幕墙设计时要相应的提高安全系数，采用较高的材料分项系数。当然具体设计时，除提高强度安全系数外，还应根据实际情况确定是否进行必要的特殊处理措施，这需要结合幕墙分割大小与形式、施工方法、选定石材的具体性能指标、化学成分等。确实需要采取特殊处理措施时，首先要考虑相应处理方法的可靠性、已应用工程的实际效果;其次需要考虑相应处理措施的耐久性、会否对石材的其他性能产生不利影响；再次，施工的可行性、施工质量的保障程度;最后还应考虑经济上能否接受。在确定相应技术处理措施时，还可组织专家进行论证，集思广益，切实保证技术处理措施的可靠性、可行性等，明确可能的特殊性能检测要求。结合外非花岗岩石材幕墙的工程应用情况，常见的主要技术处理措施主要包括: 第一，强度加强、提高石材的匀质性(注:该技术处理措施可与石材厚度综合考虑，以尽可能降低成本)，常用的方法主要是在石材背部增设一层玻璃纤维胶合层来提高石材的抗弯强度、增加受力的整体性; 第二，在保证石材外表分割尺寸的前提下，加密龙骨、减少受力点间距，从而达到降低石材本身所承受的弯曲强度; 第三，采用不同的表面处理剂来提高石材表面的致密性、降低吸水率、提高石材的抗渗性能及抗冻性能，或耐酸性、耐久性，或提高石材的抗污能力等。第九章 石材幕墙贴面污染问题及预防措施随着石材幕墙应用越来越广，伴之而来的石材病症也日益突出。其病症不仅大大降低了石材的装饰效果，影响建筑外表的美观，缩短了石材的使用寿命，而且石材一旦有了病症难以恢复原样。故提出些预防措施石材幕墙贴面污染问题及预防措施9.1，泛白现象9.1.1，形成原因泛白现象又称泛碱现象。采用湿法施工易产生此种现象，原因是因为湿法施工石材背面灌注了水泥沙浆，水泥的主要成分为硅酸钙，在水化的过程中，形成了氢氧化钙，由于雨水的渗入，此种成分进入水道，进一步透出石材外部，在空气中的二氧化碳和水分发生化学反应，生成不溶解的白色沉淀碳酸钙，造成泛白现象。 9.1.2，预防措施 首先可采用干挂施工方法克服这一缺陷，由于石材干挂造价较高，对于一些中、小建筑底层挂贴石材一般仍采用湿法施工，此时应对石材进行防御处理，即用树脂注入石材背面及四个侧边，起