蜂窝板及石材蜂窝板幕墙性能介绍

PAGEPAGE1蜂窝板及石材蜂窝板幕墙性能介绍

蜂窝板是由两块表板和充填其中用以保证两块表板砌合在一起共同工作的蜂窝中间层所组成。表板可以选用不同的材料:当两块表板都是铝板或钢板时，称为铝蜂窝板或钢蜂窝板当其中一块表板为石材、钦合金板、搪瓷板、木材、玻璃钢、塑料时，分别称为石材蜂窝板、钛合金蜂窝板、搪瓷蜂窝板、木材蜂窝板、玻璃钢蜂窝板、塑料蜂窝板等。中间蜂窝层采用铝箔、纸箔和塑料时，分别称之为铝蜂窝、纸峰窝、塑料蜂窝。

蜂窝板结构的设计思想来源工字梁结构:表板相当于工字梁的翼板，主要承受正应力;中间蜂窝层相当于工字梁的腹板，主要承受剪应力。两个表板的结构高度大，有较大的剖面惯性矩，因而刚度好、弯曲强度大;中间夹心层仿生于天然蜂巢结构，所用材料少，但剪切强度大、稳定性好;表板和蜂窝中间层优化组合，使得蜂窝板具有重量轻、强度大、刚度好等优点。表板与蜂窝选择适当，还可获得良好的抗震、隔热、隔音等性能，做成防火蜂窝板、隔热蜂窝板、隔音蜂窝板等。由于有以上优点，蜂窝板在航空、航天部门率先使用，随后在装饰、幕墙、屋顶、楼板等建筑领域，汽车、火车、轮船、轻轨、地铁、电梯等工业部门广泛应用。

外表层为3-5mm厚的超薄型天然石材板，中间层为铝蜂窝，内表层为铝板或玻璃丝网增强树脂板，中间层和内、外表层之间为玻璃丝网载体胶膜。它和传统的石材相比，具有下列优点:

1.重量轻:标准板每平方米仅重16cg，与6mm厚玻璃的重量相当，仅是外墙干挂用25mm厚石材重量的1/5。

2.抗冲击:抗冲击强度比大30mm厚的石材大10倍以上。

3.安全性好；受强力冲击后，石材表面只是局部破裂，不会产生辐射性裂纹，更不会整体破裂、脱落。

4.加工性好使用普通加工工具，可以轻易地进行切割、安装。能制成各种不同类型的造型，线条流畅、美观大方。

5)选择性强:可以根据市场发展和建筑需要，选择国内、外任意的石材面料。保持了天然石材的主要性能指标，耐用年限长。

(6)节约天然石材:由于表面石材仅为3-mm厚，大大提高了天然石材的利用率，减少了石材色差，节约了天然资源。

(7)力学性能好:采用法国宇航专利复合技术及专用胶粘剂，强度高、韧性好。

(8)具有隔热、隔音的性能。石材蜂窝板的破坏模式

石材蜂窝板设计的基本要求是，必须能抵制表1所列各种模式的破坏，结构的破坏可能是表1所述的一种模式，也可能是表1所述几种模式的组合，在实际幕墙工程设计和石材蜂窝板开发生产时，应对可能发生的各种破坏模式进行校核，达到安全合格。根据以上所述，石材蜂窝板及石材蜂窝板幕墙工程的如下指标要符合要求:①整个板材的弯曲刚度、弯曲强度、剪切强度。②铝蜂窝剪切强度、压缩强度。③表板的厚度和强度。④表板和铝蜂窝之间的剪切强度和剥离强度。

这里有三个方面的技术设计:①石材蜂窝板作为一个新的建材品种开发时，以上全部指标均进行设计。②建筑幕墙工程选用生产厂家的标准石材蜂窝板时，允许对其中的一些重要指标进行设计。③建筑幕墙工程采用非标准板时，应根据工程实际对部分指标或全部指标进行设计。二、材料的选择

1、表板石材。

(1)选择《天然花岗石建筑板材》(Jc205)的优等品。

(2)吸水率应小于0.8%，体积密度不小于2.

5g/cm2。

(3巧板的强度应经法定检测机构确定，弯曲强度不小于8.

OMPa，干燥压缩强度不小于6OMPa。

(4)石材表板和另一表板的厚度、强度应满足工程设计的要求。

2.蜂窝夹心铝箔材料选择见表2。3.胶粘剂的选择。

(1)为了满足石材蜂窝板夹层结构中不同部位的胶结要求，应配套解决四种胶粘剂:①夹芯胶粘剂，②表板胶粘剂，③封边胶粘剂，④接头胶粘剂。正确地选择胶粘剂，尤其是表板的胶粘剂是石材蜂窝板的质量关键，也是开发的难点，对此生产厂家都是专利。

(2)结构胶粘剂的基本要求:①结构胶粘剂应满足有关现行标准的有关规定。②选用胶粘剂时，不宜追求过高的单项指标，而要注意综合性能，特别是经过长期使用后，韧性和强度仍能满足便用要求。③尽量选用一次固化的胶粘剂，如选用多次固化的胶粘剂，则其多次固化对粘结强度的影响甚微。④两种不同膨胀系数的材料胶结时，加热固化会产生变形和残留应力，故应选用固化温度较低或常温固化胶结剂。例如铝蜂窝板的表板和蜂窝都是铝材，故可选用固化温度较高的胶结剂;石材蜂窝板的石材表板与铝蜂窝宜选用固化温度较低或常温固化胶接剂。⑥尽量选用填充性能好、固化压力对胶接性能影响不大的胶接剂，例如聚醋型胶接剂。⑥胶接剂固化后形成胶膜，分为纯胶膜和载体胶膜选择见表3。(3)蜂窝夹芯胶粘剂:用于蜂窝铝箔间的胶接，其强度指标是夹芯的节点胶接强度，要求节点强度高(反映为较高的抗剥离强度)，韧性和工艺性要好。夹芯胶需在液态使用，要求粘度适中，活性期长，对铝箔胶接表面状态不敏感。其工作温度应能经受表板与夹芯胶接时的固化温度和重复固化工艺。由于夹芯胶工作环境封闭，对其耐介质及耐老化性能的要求可适当放宽。

(4)表板胶粘剂:是胶粘剂的主要品种，对石材蜂窝校结构的强度和使用性能起决定作用。要求优异的综合性能，包括较高的抗剥离强度，抗疲劳强度及耐介质、耐老化、耐热等性能。为了改善工艺性，要求表板胶固化时自动填角性要好恨口能自动在夹芯端面形成胶梗，以提高胶接强度，尽量不在夹芯端面预浸胶瘤。石材蜂窝板的表板胶粘剂特殊树脂制成的玻璃丝网载膜，大部分都是生产厂家的专利。常州长青公司采用的是:0.4mm无碱玻璃丝网加107M型阻燃树脂和欧洲进口聚氨脂类双组份胶粘剂，用微电脑自动搅拌喷胶系统喷涂，常温21天或80度时烘烤8小时固化而成。

(5)封边胶粘剂，主要用于夹芯侧缘与封闭件的胶接。要求具有一定的综合性能，应突出固化压力小(接触压力下固落)，填充性能好，固化挥发物少，单位体积重量轻及工艺简便等性能。固化温度与表板一致，固化后有一定的刚性。封边胶的使用强度性能以拨出强度、抗剪强度及抗压强度等指标来衡量。

(6)接头胶粘剂，主要用于接或镶嵌件的胶接，基本要求与封边胶相同，但因具有更高的坑压强度、抗剪强度及刚性以传递集中载荷。固化后不应成泡沫状。常州长青公司采用的是环氧结构胶。三、性能及设计

1.力学性能。

(1)玻汽压强度:代表翻蜂窝材料在垂直方向上加载时极限抗压强度，它是蜂窝板抗压弓虽度的直接体现，当减小蜂窝孔径和增大铝箔厚度时，抗压强度会成倍增加。

(2)抗剪强度:蜂窝材料的剪切强度与其极限应力有关，并且其强度值随蜂窝厚度的变化而变化，剪切力分纵向剪切和横向剪切二种，与蜂窝板有关的主要是纵向剪切。

(3)分层强度:蜂窝材料节点分层强度是蜂窝试样沿长度方向受拉力时，芯格同一横排多节点胶接而所能承受的最大破坏荷载。

(4)剥离强度及其耐久性能。

2.设计原则。

面板设计必须使其在设计荷载作用下，满足强度和刚度的要求。

(1)内、外两表板的厚度必须足以承受正、负水平设计荷载(主要是正、负风荷载〕。

(2)蜂窝芯子必须有足够的强度，以承受设计荷载下的剪力。

(3)蜂窝芯子的弹性模量和表板的强度也都必须足以防止表板在设计荷载下起皱或破裂。

(4)合理选择蜂窝格子参数，以防止表板在设计荷载作用下产生蜂窝凹陷。

(5)蜂窝芯子必须有足够的抗压强度，以防止设计荷载或挠曲变形所产生的压塌破坏。

(6)石材蜂窝板必须有足够的弯曲刚度和剪切刚度，蜂窝芯子必须有足够的厚度和剪切模量，以防止设计荷载下产生过度的挠曲变形。

(7)石材蜂窝板预埋螺栓拉拔力要符合设计要求。

3、蜂窝板幕墙的面板设计计算目前有两种方法一种是用弹性力学双向板弯矩除以材料力学梁的抗弯截面系数另一种是完全套用各向同性薄板的弹性力学计算公式。以上两种计算均未考虑夹层结构及蜂窝板正交各向异性的特点，不够严密。对