高度100米以上的石材幕墻

趙西安

一、規(guī)范的適用范圍不等于該項(xiàng)技術(shù)的適用范圍

《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 133-2001第1.0.2條規(guī)定： “本規(guī)范適用于……建筑高度不大于100m、設(shè)防烈度不大于8度的民用建筑石材幕墻工程?！?/p>

有些幕墻設(shè)計(jì)審查單位和監(jiān)理部門根據(jù)這一條，否決了一些高度超過(guò)100m的石材幕墻工程。他們認(rèn)為這一條規(guī)定就是不允許建造高度100m以上的石材幕墻工程。

這個(gè)理解是不正確的，因?yàn)橐?guī)范的適用范圍并不完全等同于該項(xiàng)技術(shù)的適用范圍。JGJ 133規(guī)范第1.0.2條寫(xiě)得清清楚楚的是 “本規(guī)范適用于……”，并沒(méi)有寫(xiě)“石材幕墻適用于……”。這一條規(guī)定了JGJ 133規(guī)范的管理范圍、有效范圍。超出這一范圍的石材幕墻工程（高度100m以上、設(shè)防烈度為9度及以上），僅僅按照J(rèn)GJ 133規(guī)范來(lái)做可能已經(jīng)不夠了，其設(shè)計(jì)與施工還要另行附加相應(yīng)的技術(shù)措施，進(jìn)一步提高其安全可靠性。

JGJ 133規(guī)范并沒(méi)有條文規(guī)定：不得建造高度超出100m的石材幕墻。

實(shí)踐在先，規(guī)范在后，規(guī)范是成熟經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。只有在實(shí)際工程中大量應(yīng)用，技術(shù)成熟的內(nèi)容才能列入規(guī)范。JGJ 133規(guī)范編制于上個(gè)世紀(jì)的1996~1997年間，頒布于2001年。九十年代我國(guó)建造的石材幕墻還不多，而且大都高度不超過(guò)100m。我們又是初次編制這樣的技術(shù)規(guī)范，為穩(wěn)妥起見(jiàn)，規(guī)定了這本規(guī)范在高度不超過(guò)100m的石材幕墻工程中應(yīng)用。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有建造高度100m的石材幕墻的經(jīng)驗(yàn)，誰(shuí)也說(shuō)不好會(huì)有甚么技術(shù)問(wèn)題，所以暫不涉及，留待以后國(guó)內(nèi)有了100m以上工程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，再補(bǔ)充到規(guī)范中去。

顯然 ，JGJ 133-2001并沒(méi)有禁止建造高度超過(guò)100m的石材幕墻的意思，不首先建造100m以上的工程，哪來(lái)100m以上高度工程的經(jīng)驗(yàn)？更談不上總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修訂規(guī)范了。

沒(méi)有規(guī)范，怎樣去建100m以上的石材幕墻呢？當(dāng)時(shí)的想法是：參照國(guó)外經(jīng)驗(yàn)；進(jìn)行試驗(yàn)研究；組織專家論證；加強(qiáng)技術(shù)措施。有了這四條，完全可以建造國(guó)內(nèi)的超高石材幕墻。實(shí)際上我們就是這樣去做了，1997~2002年國(guó)內(nèi)已經(jīng)建造了一批高度150m以上的石材幕墻工程。

二、早在七十年前就有高度超過(guò)300m石材幕墻

其實(shí)，超高石材幕墻并不是新鮮事物。早在七十年前，1930年美國(guó)紐約就建成洛克菲勒大廈，其花崗巖石材幕墻高度達(dá)319m （圖1）。1931年，帝國(guó)大廈的花崗巖幕墻高度達(dá)381m，至今這個(gè)石材幕墻的最大高度已經(jīng)保持了70年 （圖2）。此后40年間，正值第二次世界大戰(zhàn)和戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期，超過(guò)300m的石材幕墻沒(méi)有再建過(guò)。

從1973年美國(guó)芝加哥石油大廈采用346m高的花崗巖幕墻開(kāi)始 （圖3），到1994年建成高度超過(guò)300m的石材幕墻工程7座。除美國(guó)外，我國(guó)臺(tái)灣高雄市的東帝士大廈也在其中 （圖4~圖10）。

東帝士大廈花崗巖幕墻高度331m，經(jīng)歷過(guò)1999年9.21大地震而安全無(wú)恙；高度296m的日本橫濱里程碑大廈接近300m，也經(jīng)受了1995年阪神大地震的考驗(yàn)（圖10）。

至于高度300m以下的國(guó)外石材幕墻工程實(shí)在太多，這里不再一一列舉。

國(guó)外石材幕墻最大高度：

花崗巖——381m，紐約帝國(guó)大廈，1931年；346m，芝加哥石油大廈，1973年；

圖1 紐約克萊斯勒大廈，1930年，319m

圖2 紐約帝國(guó)大廈，1931年，381m

圖3 芝加哥石油大廈，1973年，346m

圖4 休斯敦商業(yè)塔樓，1982年，305m

圖5 芝加哥ATT大廈1989年，307m

圖6 洛杉磯第一洲際大廈1990年，310m

圖7 芝加哥慎遠(yuǎn)大廈1990年，304m

圖8 亞特蘭大民族銀行1993年，312m

圖9 高雄東帝士大廈，1994年，331m

圖10 橫濱里程碑大廈，1993年，296m

圖11 深圳新時(shí)代廣場(chǎng)，1996~1997年，175m

圖12 廣州合銀大廈，1999~2001年，195m

大理石——290m，多倫多加拿大廣場(chǎng)1號(hào)，1975年；259m，紐約洛克菲勒大廈，1933年；

石灰?guī)r——290m，紐約國(guó)際大廈，1932年；282m，紐約華爾街40號(hào)，1930年；

砂 巖——236m，明尼阿波利斯西北大廈，1988年；227m，悉尼菲利普總督大廈，1993年。

三、國(guó)內(nèi)高度超過(guò)100m的石材幕墻1997年建成

就在JGJ 133規(guī)范編制期間，筆者參與設(shè)計(jì)施工的深圳蛇口新時(shí)代廣場(chǎng)于1997年建成，這是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最高的花崗巖幕墻，高度達(dá)175m，石板厚度30mm，通槽鋁掛板連接。施工過(guò)程中遭遇14級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)襲擊而安全無(wú)恙。表明建造超高石材幕墻是完全可能的 （圖11）。接著1999年筆者參與了高度為195m的廣州合銀大廈花崗巖幕墻工程，為國(guó)內(nèi)石材幕墻新高度。該幕墻采用短槽連接，方鋼管立柱，角鋼橫梁，裝飾柱外挑達(dá)1m（圖12）。這兩座建筑是國(guó)內(nèi)最早的超高石材幕墻工程。

四、2000年后超高石材幕墻各地興建

2000年以后，我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛，金融機(jī)構(gòu)迅速發(fā)展，要求新建高層辦公樓。石材具有穩(wěn)重、長(zhǎng)遠(yuǎn)、耐久、可靠的性能，從來(lái)都是銀行建筑的首選外裝材料，于是超高石材幕墻需求猛增。尤其是上海、廣東、福建等金融業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，新建了不少150m以上的石材幕墻工程 （圖13~圖18）。由于高度超出了JGJ 133-2001的適用范圍，這些工程都進(jìn)行了專家論證，并采取了加強(qiáng)措施。

2008年建成的北京銀泰中心由一座249m和兩座189m花崗巖幕墻建筑組成，石板厚度38mm，采用背栓連接。它是目前北京已經(jīng)建成的8度設(shè)防的最高石材幕墻 （圖18），位居石材幕墻全國(guó)第三高度。

2007年，廣州的廣東發(fā)展銀行采用四川綠砂巖建成第一座非花崗巖超高石材幕墻 （圖17），但所用的砂巖抗彎強(qiáng)度高達(dá)18N/mm2，這是極其少見(jiàn)的。連接采用背栓。

2008年天津地鐵大廈用抗彎強(qiáng)度僅為6N/mm2的伊朗黃洞石建成175m高的洞石幕墻。筆者參與了這個(gè)工程，為確保幕墻安全，石材面板厚度取40mm，背槽連接，石板背面貼玻璃纖維布，板縫用耐候膠嵌縫 （圖20）。這是目前國(guó)內(nèi)最高的洞石幕墻，從已知的資料看，國(guó)外也沒(méi)有拿洞石蓋這么高的幕墻，我們認(rèn)為今后超高幕墻還是少用這么低強(qiáng)度的石材為好。

五、2010年超高石材幕墻大量出現(xiàn)

2010年超高石材幕墻大量興建，而且多數(shù)都超過(guò)200m的高度 （圖21~圖32）。目前國(guó)內(nèi)最高石材幕墻工程是廣州廣晟大廈 （圖21），建筑高度313m，花崗巖幕墻高度280m，背栓連接。

第二高的石材幕墻工程是廣州銀行大廈 （圖22），黑色花崗巖石材幕墻高260.9m，27層以下短槽連接，27~58層背栓連接，注膠。采用鍍鋅鋼型材，橫梁與立柱焊接 （圖23）。

青島財(cái)富中心 （圖26）的石灰?guī)r幕墻高達(dá)241m，是目前內(nèi)地最高的非花崗巖幕墻工程。采用的德國(guó)石灰?guī)r抗彎強(qiáng)度極高，達(dá)11N/mm2，石板厚度為35mm，背栓連接。

除了不斷走高以外，石材幕墻工程的外形也復(fù)雜變化。圖29為廣西北海的北部灣一號(hào)，酒店和公寓的外形代表廣西的桂林山水，高低起伏，帶有溶洞。用石材幕墻顯示山的質(zhì)感。

目前國(guó)內(nèi)非花崗巖幕墻已建最大高度為：

石灰?guī)r——241m，青島財(cái)富中心；

砂 巖——150m，廣州廣東發(fā)展大廈；

洞 石——175m，天津地鐵大廈；165m，北京新保利大廈，8度設(shè)防。

圖13 浦東交通銀行，2002年，石材165m

圖14 浦東發(fā)展銀行，2004年，155m

圖15 浦東中國(guó)銀行，2004年，石材165m

圖16 廈門建設(shè)銀行，2006年，175m

圖17 廣東發(fā)展銀行，綠砂巖，2007年，150m

圖18 北京銀泰中心，2008年，249m+2X189m

圖19 北京新保利大廈，黃洞石，2007年，165m

圖20 天津地鐵大廈，黃洞石，2008年，175m

圖21 廣州廣晟大廈2010年，280m

圖22 廣州銀行大廈2011年，260m

圖23 廣州銀行橫梁與立柱焊接

圖24 合肥安徽國(guó)際金融中心，2010年，240m

圖25 廣州高德中心，2010年， 184m

圖26 青島財(cái)富中心，2010年， 241m

圖27 廣東中山國(guó)際金融中心，2010年，201m

圖28 天津于家堡14號(hào)，2010年，142m

圖29 北海，北部灣一號(hào)，花崗巖幕墻，2011年，酒店200m，公寓120m

圖30 大連世界金融中心，2010年，213m

六、超高石材幕墻應(yīng)用的技術(shù)措施

十多年來(lái)，我們通過(guò)大量的工程實(shí)踐已經(jīng)積累了超高石材幕墻豐富的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)。可以說(shuō)，現(xiàn)在超高石材幕墻的設(shè)計(jì)施工技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。因此 JGJ 133規(guī)范的修訂中，第1.0.2條已修改為 “本規(guī)范適用于……設(shè)防烈度為6、7、8度的民用建筑石材幕墻工程”，JGJ 133規(guī)范將適用于全部高度。修訂本正式頒布后，將不會(huì)再有 “超高石材幕墻”這個(gè)說(shuō)法了。

但是，目前應(yīng)用超高石材幕墻還需要有相應(yīng)的技術(shù)措施。

1．應(yīng)對(duì)高度超過(guò)100m的工程采用石材幕墻進(jìn)行專家論證，對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性分析，對(duì)其加強(qiáng)措施作出結(jié)論性意見(jiàn)。

2．確保石材的質(zhì)量：

（1）認(rèn)真考察石材原礦，確保石材有足夠儲(chǔ)量，有挑選的余地。石材各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)經(jīng)檢驗(yàn)合格。

（2）花崗巖抗彎強(qiáng)度平均值不小于12N/mm2，最小值不小于10N/mm2；其他石材抗彎強(qiáng)度平均值不小于6N/mm2，最小值不小于5N/mm2。

（3）花崗巖吸水率不大于0.6%；其他石材經(jīng)防水處理后，吸水率不大于1.0%。

（4）石材面板不得有裂縫、軟弱礦脈；洞石不得有密集孔洞、大洞，不得有穿透孔洞。

3.加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)石材檢驗(yàn)，每批進(jìn)場(chǎng)石材均須做抗彎強(qiáng)度檢驗(yàn)；每塊石板均須進(jìn)行外觀檢查。

4.石板最小厚度，花崗巖為30mm，其他石材為40mm。

5.花崗巖石板150m以下宜采用背栓連接，150m以上應(yīng)采用背栓連接；其他石板應(yīng)采用背栓連接。背栓不銹鋼材質(zhì)不應(yīng)低于A4（S316）。不推薦采用尼龍材料和不銹鋼混用的背栓。

七、安全措施

1.采用注膠式板縫時(shí)花崗巖石板背部宜加貼玻璃纖維布等材料以防石板破碎墜落；其他種類石板背部應(yīng)加貼這些材料。采用膠條嵌縫和開(kāi)放式板縫時(shí)，所有石板背面均應(yīng)加貼玻璃纖維布。

2.附著于主板上的小塊石板應(yīng)設(shè)金屬件與主板連接，宜采用角碼背栓連接。

3.造型線條、窗口上方的倒掛石板宜采用鋁蜂窩復(fù)合石板。采用實(shí)心石板時(shí)應(yīng)采用背栓連接。

4.宜采用注膠板縫。

5.石材幕墻下方2m~3m范圍內(nèi)宜設(shè)置綠化、水池等隔離帶，不宜設(shè)置停車位和可能吸引行人停留的商業(yè)設(shè)施。出入口應(yīng)設(shè)雨蓬。

八、小結(jié)

1．JGJ 133-2001是十五年前編制的，反映了當(dāng)時(shí)我國(guó)石材幕墻大都不高于100m的客觀現(xiàn)實(shí)?，F(xiàn)在情況已經(jīng)大大改變了。

2．早在1997年我國(guó)已建造175m高的石材幕墻工程，此后超高石材幕墻在各地興建，十多年的工程實(shí)踐積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。超高石材幕墻設(shè)計(jì)和施工技術(shù)已經(jīng)成熟，不存在技術(shù)上的難題。

3.修訂后的JGJ 133規(guī)范將不再限定規(guī)范在高度上的適用范圍。

4.目前建造超高石材幕墻，應(yīng)召開(kāi)專家論證會(huì)確認(rèn)其設(shè)計(jì)與施工方案的可行性。并采取技術(shù)上的加強(qiáng)措施和確保使用安全的措施。

圖31 天津天辰大廈，2010年，182m

圖32 天津于家堡18號(hào)，2010年，126m