對石材幕墻干掛體系設(shè)計的要點(diǎn)與示例論述的問題探討

丁偉

當(dāng)前建筑外墻裝飾施工非常流行石材幕墻，由于石材具有耐腐、耐磨、耐用的性能，再加上外墻裝飾干掛法施工工藝的簡單性，施工方和業(yè)主都推崇這種裝飾工藝和裝飾風(fēng)格。然而在具體的施工過程中，干掛法沒有剖面展示立面分割和節(jié)點(diǎn)圖的詳細(xì)部位，從而照造成了施工難點(diǎn)，加大幕墻節(jié)點(diǎn)控制難度。本文將對石材幕墻干掛體系進(jìn)行設(shè)計要點(diǎn)分析，再通過舉例論述設(shè)計要點(diǎn)。

1.背栓式幕墻施工的實(shí)踐分析

在石材背面開孔的方式稱為背栓式，用于連接鋁合金掛件的不銹鋼錨栓一般采用的是無應(yīng)力的錨固石材，進(jìn)而可以形成獨(dú)立的干掛系統(tǒng)，在石材板面與板面之間留有一定的縫隙，可以根據(jù)需要來確定是否要打密封膠。在幕墻內(nèi)側(cè)往往需要采取防水保溫措施，且為了防止火災(zāi)的發(fā)生往往還需要設(shè)計防火層，可以在各個房間樓板頂板處，沿著墻壁來設(shè)計防火層，防火材料可以使用保溫礦棉板下側(cè)可以使用鍍鋅銅板進(jìn)行支撐，可以將其設(shè)置在剪力墻的預(yù)留位置處，可以防止火災(zāi)的發(fā)生，并且在火災(zāi)發(fā)生后可以抑制火災(zāi)的蔓延。

2.荷載的計算

在干掛體系設(shè)計的過程中要針對幕墻進(jìn)行應(yīng)力與載荷分析，根據(jù)分析的結(jié)果確定干掛的方式，也才能夠?qū)⑹挠嬎隳Ｐ偷拇_定下來，接著就可以就系統(tǒng)的安全性進(jìn)行計算分析，最終根據(jù)載荷值來確定干掛體系所使用的材料以及結(jié)構(gòu)。受力分析應(yīng)該將載荷分析作為重點(diǎn)，來確定系統(tǒng)的承載能力，在計算的過程中相關(guān)參數(shù)的取值要留有一定的余量。通過剛度的傳遞來計算載荷進(jìn)而確定干掛體系。在建筑幕墻使用的過程中，幕墻要承受來自各方面的載荷，風(fēng)的作用所形成的載荷、地震所形成的載荷、石材自重所形成的載荷都是重要的組成部分。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，在石材幕墻設(shè)置的過程中需要保留一定的間隙作為緩沖，通過設(shè)置緩沖區(qū)可以在很大程度上消除由于構(gòu)件自身因素以及環(huán)境因素所造成的熱脹冷縮效應(yīng)。風(fēng)與地震是造成墻面立體載荷主要組成部分，幕墻本身需要考慮所選材料所形成的自重，通過這些比較風(fēng)在這些載荷中所占據(jù)的作用最大，因而往往將風(fēng)看做是一種不利的載荷。

在幕墻構(gòu)件、構(gòu)件連接以及結(jié)構(gòu)載荷計算的過程中，需要考慮到各種可能存在的載荷以及不利因素，且設(shè)計值往往要保留一定的余量，計算位移和擾度的過程中，要合理選擇分項(xiàng)系數(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計算，根據(jù)風(fēng)載荷的計算規(guī)范，垂直于幕墻表面的載荷數(shù)值可以按照下列的方式進(jìn)行計算：風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值=陣風(fēng)系數(shù)*風(fēng)載荷體形系數(shù)*風(fēng)壓高度變化系數(shù)*基本風(fēng)壓

按照設(shè)計規(guī)范，對構(gòu)件、連接以及結(jié)構(gòu)載荷計算的過程中，可以將風(fēng)載荷的數(shù)值按照1.4倍的風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計算地震對幕墻的作用可按照下面的計算方式進(jìn)行計算：即石材垂直幕墻平面的分布水平地震作用與地震動力放大系數(shù)以及單位面積石材幕墻自重的乘積合理選擇地震作用的分項(xiàng)系數(shù)，可以將地震的作用值設(shè)計為：1.3倍的石材垂直幕墻平面的分布水平地震作用?？梢园凑諛?biāo)準(zhǔn)來設(shè)計石材幕墻的自重，可以將石材幕墻結(jié)構(gòu)的分項(xiàng)系數(shù)設(shè)定為γG=1.2，要計算作用于幕墻同一方向上各種不同幕墻的組合。

（1）現(xiàn)場受力性能試驗(yàn)

對干掛石材進(jìn)行受力分析，一般需要結(jié)合現(xiàn)場的受力情況和結(jié)構(gòu)來對其進(jìn)行分析，為了得到石材應(yīng)用準(zhǔn)確性的數(shù)值，一般在施工現(xiàn)場來確定干掛石材的結(jié)構(gòu)的確定，再設(shè)計完成之后依次對其施加載荷，并且查看結(jié)構(gòu)的受力與變化情況，要達(dá)到較為準(zhǔn)確受力分析結(jié)果，且要和實(shí)際結(jié)果保持一致。在結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)的過程中，可以在之前理論設(shè)計的基礎(chǔ)上直接進(jìn)行，最大限度的保證干掛石材在使用的過程中更加的安全。

（2）石材的計算

要對石材幕墻所選的石材進(jìn)行計算，要對石材面板自身的抗彎能力進(jìn)行計算，在板材與構(gòu)件的連接處來計算抗剪能力，如果存在較為特殊的要求，比如對石材熱應(yīng)能力的計算，由于在石材幕墻使用的過程中，拓孔的過程中由于高速的摩擦?xí)a(chǎn)生較高的溫度，如果熱應(yīng)力數(shù)值較低那么石材很容易在使用的過程中損壞。且計算模型的選擇還與干掛結(jié)構(gòu)有關(guān)，本本文僅以背栓式的結(jié)構(gòu)為例，再設(shè)計計算的過程中，石材幕墻自身的重力以及所承受的風(fēng)載荷和地震載荷以及熱應(yīng)力都是需要考慮進(jìn)去的，背栓式干掛一般是通過上下的個背栓點(diǎn)來確定，所以在石材表面進(jìn)行抗彎計算的過程中，應(yīng)該根據(jù)支撐板上的支撐點(diǎn)來計算相應(yīng)的應(yīng)力，所得到的最大不能超過石材表面的最大抗彎數(shù)值，在計算被涮掛件面板后廁所產(chǎn)生的抗剪力的過程中，目前可以結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式來進(jìn)行計算，要使得石材所承受的建立不得超過石材的最大抗剪力數(shù)值。

在目前現(xiàn)有的施工條件下，施工過程中石材的計算主要是掛板自身重力以及抗剪計算。且在某些工程項(xiàng)目中，還需要對石材的熱裂力進(jìn)行計算。從石板目前所受力的大小以及主要形式的分析，目前的計算方式存在著一定程度不合理的地方，比如有些方法沒有考慮到溫度所造成的熱裂力的計算。背栓式的石材計算的方式一般都會被分為上下兩組來分別進(jìn)行，要考慮到垂直于石材表面的約束力，并且也要在其下方設(shè)定一定的支撐空間。

（3）干掛體系的設(shè)計

在干掛體系設(shè)計的過程中，往往石材幕墻整體以及干掛體系都是由一個單位來獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的，由于干掛的懸掛體系主要是幕墻，幕墻懸掛系統(tǒng)的質(zhì)量對干掛系統(tǒng)的設(shè)計有著很大的影響，由于結(jié)構(gòu)安全與施工質(zhì)量有著較為密切的關(guān)系。并且干掛體系的特殊性要求較強(qiáng)，存在不少隱蔽施工的環(huán)節(jié)，需要在施工監(jiān)理的過程中給予其足夠的重視。

（4）施工圖設(shè)計

要根據(jù)上述計算的實(shí)際結(jié)果結(jié)合建筑的結(jié)構(gòu)來繪制出較為詳細(xì)的施工設(shè)計圖，并且要根據(jù)石材自身的重力以及風(fēng)載荷作用以及地震載荷作用的標(biāo)準(zhǔn)值，來對其進(jìn)行相應(yīng)的載荷分析與計算，確定石材要采用的干掛方式，以及龍骨、埋件等的尺寸與規(guī)格。本工程為多棟樓體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的單體建筑，為了看圖的方面，應(yīng)該在干掛石材的安裝表面設(shè)置相應(yīng)的索引，較為詳細(xì)的標(biāo)記出各個組成部分的詳細(xì)的編號。對于建筑物中較為復(fù)雜的部分比如房檐、邊角等需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計，將各個部分具體的結(jié)構(gòu)與參數(shù)描述清楚。

（5）石材幕墻的防火設(shè)計

設(shè)計的過程中要規(guī)范與實(shí)際相結(jié)合，最大程度的優(yōu)化設(shè)計方案。幕墻設(shè)計最為關(guān)鍵的一個原則就是安全原則，在滿足安全性原則的基礎(chǔ)上在按照工程實(shí)際的設(shè)計規(guī)范和要求來對石材進(jìn)行防火的設(shè)計，設(shè)計的過程中幕墻表面采用防火材料并使用鍍鋅銅板對其起到支撐作用。

3.示例論述

通過上圖的設(shè)計情況來看存在著不合理的地方：比如石材幕墻的掛件的位置設(shè)計明顯不合理。根據(jù)金屬與石材幕墻的相關(guān)的設(shè)計規(guī)范來看：短槽邊距離石板兩個邊的距離應(yīng)該大于等于石板厚度的三倍且應(yīng)該大于85mm，但是要小于180mm。下圖所選擇的斜撐掛件不合理。

可以為倒掛的石材選擇不銹鋼的T形狀的掛件，從安全的角度來看最好選擇背栓式的掛件。

結(jié)語

本文對石材幕墻干掛體系設(shè)計要點(diǎn)中的理論問題進(jìn)行了探討包括對背栓式幕墻實(shí)際的施工過程中進(jìn)行了分析，對幕墻所承受的載荷進(jìn)行了分析和計算，且進(jìn)行了現(xiàn)場的受力實(shí)驗(yàn)，對石材的抗彎能力以及連接處的抗剪能力計算方式的選擇進(jìn)行了分析，詳細(xì)的分析了石材計算過程中所應(yīng)該包含的內(nèi)容，闡述了干掛體系設(shè)計的流程，施工圖紙?jiān)O(shè)計過程中需要注意的問題，幕墻的防火設(shè)計方面等進(jìn)行了重點(diǎn)的分析與探究，并且進(jìn)行了實(shí)例的分析，對于我國石材幕墻干掛體系的設(shè)計與施工具有重要的借鑒意義。

（作者單位：深圳市洪濤裝飾股份有限公司）