石材幕墙设计及应用（PPT85页）

1、石材幕墙设计及应用目 录概念、分类、 特点构造设计加工制作施工与安装一.概念、分类、特点1.概 念 石材幕墙是由金属构架与石材板块组成的、不承担主体结构荷载与作用的独立的建筑围护结构系统。1.分 类根据施工方法分：湿贴（使用水泥砂浆将石材与墙体粘结）干挂（利用金属挂件将石材面板吊挂在与主体结构连接的金属骨架上） 在当今施工中应用得最多是干挂石材幕墙，虽然干挂相对于湿贴造价稍高，但是干挂安全可靠度较高，不容易坠落，所以较高的墙面都采用干挂。外墙湿贴容易出现泛碱现象，影响幕墙观感。湿贴的抗冻融性能也差一些，在冰冻地区容易出问题。干挂石材按照安装方式分：挂钩式：利用不锈钢挂件（或铝合金挂件）插入开好

2、的石材边槽中，用环氧树脂胶粘接在槽内，再用螺栓固定挂勾在安装好的金属骨架上背栓式：采用专用的柱锥式锚栓，在石材的背面上钻孔（必须采用专用锥式钻头和钻机）并保证准确的钻孔深度和尺寸，锚柱被无膨胀力地装入圆锥形孔内紧固，然后挂于安装好的骨架上。T型挂件蝴蝶型挂件R型挂件L型挂件SE型挂件挂钩式按挂件形式可分为：SE挂件T型挂件蝴蝶挂件R型挂件 150米以上花岗岩幕墙应采用背栓连接；150米以下的花岗岩幕墙推荐使用背栓连接，但可以采用短槽连接。 短槽连接应采用 L 形挂件，不建议采用 T 形挂件（蝶形挂件）。 软弱的非花岗岩板应采用背栓连接。3.优 点a、天然材质、光亮晶莹、坚硬永久、高贵典雅；b、

3、 耐冻性：石材在潮湿状态下，能抵抗冻融而不发生显著之破坏者，此性能称为耐冻性。岩石孔隙内的水份在温度低到摄氏零下20时，发生冻结，孔隙内水份膨胀比原有体积大1/10，岩石若不能抵抗此种膨胀所产生的力量，便会出现破坏现象；c、抗压强度：石材的抗压强度会因矿物成份、结晶粗细、胶结物质的均匀性、荷重面积、荷重作用与解理所成角度等因素，而有所不同。若其他条件相同，通常结晶颗粒细小而彼此粘结一起的致密材料，具有较高强度。4.缺 点a、幕墙用石材一般比玻璃要重3倍，而且是一种脆性材料，容易产生崩边或者断裂而造成石材脱落，尤其是高层会存在很大安全隐患。b.石材容易受污染和病变：如水斑、吐黄、泛碱、渗油等c.

4、石材存在严重色差问题，影响幕墙外观d.石材幕墙防火性能很差，尤其在高层建筑，火灾一般均在室内燃起，楼内的大火会使挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高，使钢材软化，失去强度，石板将会从高层形成石板“雨”落下，不仅对行人造成危险，也给消防救火造成困难。二.构造设计2.1 石材板块设计2.1.1 石材材料介绍 建筑用石材主要为大理石和花岗岩。由于大理石易风化、耐磨性差，长期暴露在室外条件下会逐渐失去光泽，掉色甚至裂缝。因此大理石在建筑中一般多用于室内墙面。而花岗岩结构细蜜、耐磨、耐压、耐腐，几乎可用于室内外各种条件下，其表观一般为均匀颗粒状以及发光云母颗粒。2.1.2 石材的表面处理1 抛光将从大块石

5、料上锯切下的板材通过粗磨、细磨、抛光的工序使板材具有良好的光滑度及较高的反射光线的能力。抛光后的石材其固有的颜色、花纹得以充分显示，装饰效果更佳。抛光石材常根据其反射光线能力的强弱即镜面光泽度指标衡量其抛光的程度。抛光石材在建筑内外装饰中采用较多。2 哑光将石材表面研磨，使石材具有良好的光滑度，有细腻光泽但反射光线较少。3 烧毛用火焰喷射器灼烧锯切下的板材表面，利用组成花岗石的不同矿物质颗粒热膨胀系数的差异，使其表面一定厚度的表皮脱落，形成表面整体平整但局部轻微凹凸起伏的形式。烧毛石材反射光线少，视觉柔和，与抛光石材相比石材的明度提高，色度下降。4 机刨纹理通过专用刨石机器将板面加工成特定凹凸

6、纹理的方法。5 喷砂用砂和水高压射流将砂子喷到石材上，形成有光泽但不光滑的表面。6 剁斧剁斧是传统的加工方法，常用斧头錾凿石材表面形成特定的纹理。现代剁斧石概念的外延大大延伸了，常指人工打造出不规则纹理状的石材。剁斧石一般用手工工具加工，如花锤、斧子、錾子、凿子等通过锤打、凿打、劈剁、整修、打磨等办法将毛胚加工成所需的特殊质感，其表面可以是网纹面、锤纹面、岩礁面、隆凸面等多种形式。现在，有些加工过程可以使用劈石机、自动锤凿机、自动喷砂机等完成。a、用于石材幕墙的石板，厚度不应小于25mm；单块石材板面面积不宜大于1.5m2b、幕墙所用花岗岩应选用同一矿脉的火成岩石板, 体积密度不小于2.80g

7、cm ，干燥压缩强度不小于60.0Mpa，弯曲强度不小于8.0Mpa（即石材的弯曲强度设计值不小于3.7N/mm ），石材吸水率应小于0.8%，镜面板材的镜面光泽度值应不低于75 光泽单位。2.1.3 石材板块选材c、为满足等强度计算的要求,外装饰火烧石板的厚度应比抛光石板厚3mm。d、石材表面应采用机械进行加工,加工后的表面应用高压水冲洗和刷子清理,严禁用溶剂型的化学清洁剂清洗石材。e、石材采用有机硅防污抗渗剂六面浸泡两遍。石材板块选材2.2挂件和背栓的设计虽然在整个石材幕墙中挂件只是一个小小的配件，但它却起着四两拔千斤的作用，也可以说在整个石材幕墙的质量与安全问题中挂件是最关键的配件之一。

8、a. 短槽支撑石板不锈钢挂钩的厚度不应小于3.0mm，铝合金挂钩的厚度不应小于4.0mm。b. 石材以干挂法安装时，要慎选不锈钢挂件，避免挂件因生锈断裂而造成石材脱落。S304，只适合用于室内正常工作条件，不适合室外开放式石材连接；S316，含合金钼，有较高的防锈性能，可用于室外开放式石材连接。c、 尽量避免采用T型挂件和蝴蝶扣挂件，虽然这两种挂件价格便宜，平整度好，但是安装完成后形成大片连续不可错动墙面，一方面维修更换困难，另一方面抗风振、抗地震性能较差。铁挂件2.3干挂石材幕墙系统介绍 1 背栓式干挂石材幕墙 （开缝式） 2 S.E型组合挂件小单元干挂石材幕墙 3 T型挂件式干挂石材幕墙干

9、挂石材幕墙部分1 背栓式干挂石材幕墙 （开缝式）标准节点介绍标准横剖节点标准竖剖节点1. 采用背拴系统连接。2. 板块开缝式设计。干挂石材幕墙部分1 背栓式干挂石材幕墙 （开缝式） 背栓干挂石材幕墙，工厂化加工程度高，板材上墙后调整工作量少，提高了施工安全性；可有效的利用机械化施工，提高施工工艺水平，降低施工难度。板块小单元浮动式连接，大大提高其平面内的变形性能。 干挂石材幕墙部分1 背栓式干挂石材幕墙 （开缝式）幕墙内外等压对流开缝原理示意图外部环境室内环境室内潮气背栓式连接可以不用打耐候密封胶（因为横梁不在胶缝位），板缝设计为开敞式。所以石板后面的空间与室外是连通的， 形成了内外的等压腔，

10、减少了雨水渗入，便于空气流通和潮湿的挥发(见左图）。本方案采用石材开缝式设计。干挂石材幕墙部分1 石材开缝式设计的特点（一）雨水渗入问题由于板后的空间形成一体，压力相等，自然形成等压的防雨屏，只有少量雨水溅入背后的空间中。所以通过背面的墙面防水完全可以解决。溅入的雨水也很容易在雨后蒸发从空缝中排出潮气，很快干燥，不会存在积存雨水的问题。水平缝及垂直缝为开放式水 平缝为开放式 幕墙内外等压对流开缝墙体系防雨屏原理 干挂石材幕墙部分1 石材开缝式设计的特点（二）保温隔热效果开缝石材幕墙背后留有大量的空间，有较强的空气活动，可带走部分从外部传入的热量，使结构墙表面温度有所降低，因而有较好的保温节能效

11、果。下图是对室外温度高于室内温度时，封闭墙和开缝墙两种温度分布的对比。幕墙内外等压对流体系保温节能功效温度 外墙 空气层 墙面 外墙 空气层 墙面温差 封闭无对流层做法 对流开缝做法 干挂石材幕墙部分1 石材开缝式设计的特点（二）转交板的安装角连接件的运用： 锚拴采用齐平式 角连接件已通过计算 还适用于不同板高的连接 采用开缝体系，挂件不可见转角连接的基本技术要求干挂石材幕墙部分2 S.E型组合挂件小单元干挂石材幕墙 1铝合金挂件1为母件，先与铝角码连接并调好位置，铝合金挂件2和3为子件与石材在地面组装成小单元。再挂在母件的沟槽上。2三维可调，保证石材板块的安装精度。3可无序安装。4维修更换方

12、便简单。铝合金挂件三维图挂件1挂件2挂件3 干挂石材幕墙部分2 S.E型组合挂件小单元干挂石材幕墙 通过对支座X、Y、Z三个方向的自由调节，保证了安装的精度，消除了安装时产生的误差，可有效的保证石材的安装质量。角钢横梁铝合金挂座前后调节上下调 节左右调节E型挂件S型挂件干挂石材幕墙部分2 S.E型组合挂件小单元干挂石材幕墙 横、竖龙骨的连接采用可伸缩结构，满足了横梁因温差作用而产生的伸缩效应，同时提高了幕墙的抗震变位能力。角钢横梁幕墙立柱干挂石材幕墙部分2 S.E型组合挂件小单元干挂石材幕墙 石材面板可自由拆换，不受施工顺序的影响，且更换后外观不受影响。(S.E挂件拆装示意图）干挂石材幕墙部分

13、3 T型挂件式干挂石材幕墙节点安装三维图T型挂件14mm厚铝矽镁挂件与不锈钢挂件价格差不多。3强度高于不锈钢。4安装步骤少，方便快捷，但平整度稍差。5必需从下到上安装，维修更换较麻烦。2表面镀锌，可与钢龙骨直接接触。干挂石材幕墙部分3 T型挂件式干挂石材幕墙干挂石材幕墙部分3 T型挂件式干挂石材幕墙干挂石材幕墙部分S.E型挂件与其他类型挂件性能、经济性分析表 类型 项目 T型挂件 背拴式挂 SE小单元式挂件 备注 石材板可拆换性 相邻板材用一个挂件,可拆装性较差 相邻板块独立支撑,可内拆装 相邻板块(单元)支撑,外拆装容易 SE小单元式使用于高层装饰 安装 质量 根据板材的加工精度,随层变形能

14、力较小 相邻板材平整度一般定位切槽,相邻板材平整度较好 SE挂件小单元适当工厂化生产,适合工期短 抗震 性能 一般较好 较好 石板抗风强度 低层较好 高.低层较好 高.低层较好 挂件 强度 一般较好 较好 SE型挂件 属铝矽镁挤压成型,强度高. 经济性 较低较高较低2.4立柱与横梁的设计在JGJ133金属与石材幕墙工程技术规范中，强制性条文规定横梁应通过角码、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。但工程中经常采用全部焊接的构造。从技术层面上来说，焊接是可行的，但是从法律上说是通

15、不过的，最好的做法是一端焊接一端螺接。避免采用短横梁，尽管短横梁可以节省幕墙的材料用量，尤其对面板比较小的工程，效果比较明显，特别适合与轻质面板，如瓷板、陶板和千思板等，但是在石材幕墙的应用中，不值得推荐，首先，横梁安装麻烦，不容易平整，间隙调整困难，其次，平面外稳定性差，有一定安全隐患，还有，如果横向分格小的话，就需要增加立柱，不一定会节省材料。JGJ133的规定：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400mm。芯柱与立柱应紧密接触。芯柱与下立柱之间应采用不锈钢螺栓固定一般竖向龙骨的作用是给横向龙骨当支座而横向龙骨按照标高方向分格布置（挂钩式和背栓式，龙

16、骨和分格线的关系有不同）。竖向龙骨按照龙骨的跨度和计算模型（简支梁还是双跨或者连续梁）计算。一般竖向龙骨的间距1200（注意区分墙角和墙面区，同时考虑横向龙骨型材壁厚对于不同跨度有不一样的要求）。横梁与立柱的分格布置幕墙与主体结构的连结连接件应进行承载力计算。受力螺栓每处不得少于2个连接件与主体结构的锚固强度应大于连接件本身承载力设计值与连接件直接相连的主体结构件，其承载力应大于连接件承载力连接件的螺栓、焊缝强度和局部承压，应符合GBJ17的有关规定石材转角的连结设计和附加小装饰石板附加小石板用AB胶 粘贴和钢销连接附加石板比较大，除了用钢销连接外，还需要用金属角码和背栓连接在大石板上阳角板边

17、宜倒角，防止板边崩坏。吊挂石材的设计防范吊挂石板掉落的措施: 采用铝蜂窝石板、印花铝板； 石板背面贴玻璃纤维网； 采用背栓、长螺栓连接；石材幕墙的防火封堵2009年，TVCC大火给幕墙行业带来巨大的震动。根据公安部、住房和城乡建设部联合发布的民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定（公通字200946号）的文件精神： （1）建筑高度大于等于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级。 （2）建筑高度小于24m时，保温材料的燃烧性能应为A级或B1级。其中，当采用B1级保温材料时，每层应设置水平防火隔离带。 （3）保温材料应采用不燃材料作防护层。防护层应将保温材料完全覆盖。防护层厚度不应小于3mm。，大

18、面石材幕墙采用B1级保温材料时，层间应进行封堵石材幕墙后面如为实体墙,可以不每层做层间防烟封堵,但需要间隔23层做一道层间防烟封堵；门窗洞口周边必须做防烟封堵.通常用100毫米厚的防火岩棉.洞口封堵的目的是防止幕墙后面的烟通过洞口周边的空隙窜入室内.石材的防水设计开缝石材幕墙与门窗洞口周边需做批水板当石材幕墙为开缝式时，需要在石材背后用防水板做一道防水层。石材幕墙的防雷设计幕墙是主体建筑的维护体系，幕墙的金属框架一般不单独做防雷接地，而是利用主体结构的防雷体系，与建筑本身的防雷设计相结合，因此要求与具体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电通畅。建筑幕墙的防雷一般属于二级防雷。横向避雷带由上下连通

19、的竖骨料构成，其间距不大于8m或10m，纵向间隔高度不大于12m或10m（或3层楼层）设计12的镀锌圆钢均压环(即为8x12或10 x10的防雷网格)，与埋件和防雷引出线焊接，搭接焊缝长度大于100mm1、在石材中，花岗岩的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性明显的高于大理石，因此其应用更广泛。2、工程上一般采用厚度为25mm、30mm。3、按金属与石村幕墙工程技术规范（JGJ 133-2001）要求石材板块面积不宜大于1.5 。4、石材短边尺寸在600mm以内称为工程板，价格是最经济的；短边尺寸在600800mm价格是比较适中的；长边尺寸在1200mm以内价格最为经济；当长边尺寸大于1200mm时，

20、其价格将会大幅上升，尺寸越大价格会以几何级数翻倍。5、短边与长边的比为0.51之间对于受力来说最为合适。设计中应注意的问题三.加工制作幕墙在制作前，应对建筑物的设计施工图进行核对，并应对已建的建筑物进行复测，按实测结果调整幕墙图纸中的偏差，经设计单位同意后方可加工组装；石材幕墙的龙骨基本上都是钢结构，都在现场加工制作，所以要做好现场的防护措施。钢结构焊接、螺栓连接应符合钢结构设计规范和钢结构焊接技术规程的有关规定。石板的加工制作先按施工图做好石材幕墙分布图然后制作订单和加工图最后下发给石材厂家加工制作四.施工与安装石材幕墙施工安装的工艺操作流程施工准备检查验收石材板块将板块按顺序堆放初安装加固验收基本操作说明： （a）施工准备： 由于板块安装是整个幕墙安装中最后的成品环节，在施工前要做好充分的准备工作。准备工作包括人员准备、材料机具准备、施工现场准备。在安排计划时首先根据实际情况及工程进度计划要求排好人员，一般情况下每组安排生产36人。安排时要注意新老搭配，保证正常施工及老带新的原则，材料工器具准备是否充分，要检查施工工作面的板块是否到场，是否有没有到场或损坏的板块，另外要检查扣件、石材胶等材料及易耗品是否满足使用。施工现场准备要在施工段留有足够的场所满足安装需