石材幕墙设计若干问题探讨

姜昆　陈亚辉

【摘 要】随着我国建筑幕墙事业的不断发展，有很多新型的幕墙出现，给建筑施工带来了一定的影响，其中石材幕墙是影响比较大，也比较有意义的一种。基于此，本文对石材幕墙设计的相关问题进行了具体分析

【关键词】石材幕墙；幕墙设计；设计问题

一、石材幕墙设计存在的问题

1.幕墙专项设计单位实力不强，审查单位把关不严，导致施工图纸不完善

①施工图纸未能详尽画出各个节点详图，成为施工单位随意构造节点的理由。②设计计算书中参数取值错误或不合理，造成设计结果偏不安全，如风荷载体形系数未严格按规范要求区分部位选取，墙角边棱处与墙大面的体型系数不合理的采用同一數值。③设计计算书中立柱计算跨度与实际不符合。往往设计仅对典型标准层的立柱跨度进行计算，而忽略底部跨度较大的楼层，也不会考虑底层墙体部分立柱应该从地下室顶板开始计算跨度；另外，立柱没有根据每层的支承点数准确采用单跨梁或者双跨梁的计算模型的情况也很常见。④横梁与立柱连接形式不合理，没有严格按照规范要求进行螺栓连接，而是采用无法随温度变化而自由伸缩的焊缝连接。另一方面，按《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210-2001）要求，建筑设计单位应对幕墙专项设计形成确认文件。而实际工程中，建筑设计单位仅在施工图纸上简单签字认可，未对图纸进行认真核对。幕墙设计过程中，专项设计单位与建筑设计单位往往沟通不充分，或者全过程从未交换过意见，这些情况都为整体结构设计的安全带来不确定因素。

2.幕墙专业施工队伍操作人员素质参差不齐，节点构造随意

主要可概括为：①未按图施工，习惯做法、方便做法优先，主要体现在一些节点构造上面，如窗台四周、女儿墙、边封修等部位；②焊接随意，表现为焊缝不饱满、不连续、焊缝形式和长度与设计不符合等等，焊缝作为构件与连接件间、连接件与主体结构间的主要荷载传递媒介，如果质量得不到保证，后果可想而知；③使用材料与设计不符合，未采用奥氏体不锈钢，或者采用的钢材型号、壁厚与设计不符合，甚至有用槽钢代替方钢的，未采用强度可靠、耐久性强的粘结材料，仍然使用已经禁止、易老化的云石胶。

3.监理、管理单位专业水平不高，无法对幕墙工程质量进行有效控制

目前监理工程师大多是土建工程师，监理培训教材中缺少幕墙教材，且由于对新技术学习少、接触少，造成对石材幕墙专业相关知识缺乏。检测手段有限，主要指对焊缝质量的适用、有效的检测方法太少；另一方面，本地检测单位缺少相关材料复检及安全与功能性检测的资质，导致大部分检测项目不得不送到杭州等有资质的检测单位进行检测，见证取样的真实性就难以保证。

二、石材幕墙材料

1.石材的选用

（1）优先选用火成岩（岩浆岩），或选择硬度较大、耐久性好的石材。（2）要注意因加工、开采、自然等因素形成的裂纹、暗纹、破损、不易检查的缺陷。（3）应注意进场石材的外观颜色差异，检查石材的厚度是否达到设计要求。（4）选用吸水率小于8%的石材，石材的弯曲强度不应小于8MPa，并按规定进行材料复检。（5）关注进场石材的抗渗透性和抗污染性，检查是否做六面防护处理。

2.金属材料的选择

（1）幕墙干挂件宜采用奥氏体不锈钢材料。（2）幕墙采用非标准五金件应符合设计要求，并有出厂合格证，并符合国家规定。（3）幕墙结构（立柱、横梁、埋件、连接件等）使用Q235-B级钢，且表面应做冷镀锌处理；钢材焊接处均做防腐、除锈，焊缝高度符合设计要求。（4）对进场金属材料的厚度、高度、宽度等尺寸进行检查。（5）化学锚栓应符合设计要求，安装完毕后石材挂板前，应由有资质的单位进行拉拔检测，不小于5%且不得小于3根锚栓。

3.建筑胶体材料

（1）选用适合石材与金属间粘结的结构胶体，如云石胶；选用适合石材与石材间粘结的密封胶体，如中性硅酮耐候密封胶。（2）对进场材料进行复检，检查结构胶的粘结强度、密封胶的粘结强度，并要求有产品质量保证书。（3）检查是否是同一品牌的单组份和双组份胶体，是否在有效期内。

三、石材幕墙施工管理的具体措施

1.幕墙结构施工管理

（1）施工前要检查埋件位置、质量，按照图纸逐一核查混凝土结构垂直度、表面平整度、标高及门窗洞口边线、位置等，使之满足安装控制要求。（2）检查是否有影响幕墙施工的相关工序，进行适当的调整安排，对外墙落地式脚手架的安全性和位置进行检查，架体内侧杆件与外墙面之间保持适当的距离，对影响施工的杆件作相应调整。（3）主次龙骨安装位置、高度按照放线定位进行，主龙骨应垂直、副龙骨应水平，安装应牢固、可靠。

2.石材吊装管理

（1）吊装前准备：按照图纸现场分配石材时，应对照石材颜色是否符合设计要求，相邻石材是否有色差，再次检查石材短槽、表面是否满足要求，预先试安装，确定施工顺序和色泽。（2）石材安装前应有保护措施，防止水分入侵石板，与石材内矿物反应造成锈黄，再次检查石材干挂件，避免因挂件材质问题影响石材表面。

四、建筑石材幕墙的设计

在幕墙的设计中，需要根据石材的尺寸、色彩、材质等因素绘制出详细的结构详图，然后按照相关设计规范完成相关节点的抗震、抗压及其他相关参数的力学验算，保证石材幕墙应用的安全性和稳定性。

1.石材幕墙的选择

石材幕墙有古朴、稳健、宏伟等建筑艺术效果，还能给人一定的舒适度，通常被广泛应用。在石材的分类上，主要有岩浆岩、沉积岩以及变质岩三大类，常规上在石材的选择上应根据石材幕墙在室内和室外的特点，按照立面图和各个节点的详图，针对其强度、吸水率和抗震水平等各种参数，进行力学计算来确定石材的选取，应优先考虑石材的特征、颜色、物理性能以及纹理等性质，同时结合幕墙的分格形式、建筑造价、设计布局等要求到达建筑物整体设计效果最佳的石材。

2.石材幕墙的力学计算

在高层幕墙设计中，对于石材幕墙相关节点的力学性能计算中，需要结合幕墙设计的结构方式、连接方式、材料性质以及国家行业行为标准的要求完成幕墙体系的力学计算。其中主要可以分为以下几个方面；（1）承受荷载的确定。通常，在确定荷载时，需要考虑石材自重、风荷载、地震荷载、以及其他荷载形式，保持结构荷载的有效传递，对于不确定荷载，可以根据国家标准推算以及模拟试验来确定。（2）石材受力计算。在计算石材受力之前，需要确定石材的荷载形式及石材的干挂方式，从而确定石材幕墙的计算模型，对石材幕墙的承重方式、安全性等做出计算。此外，还需要对石材自身的应力做出分析，其中包括石材的物理性能及各项指标，根据不同的石材特性安全系数完成计算。

3.石材的抗弯、抗剪性验算

对于各向异性的石材，石材幕墙相关板块的受弯验算可以分为两种情况，一是石材板块中发生最大弯曲应力的点在另一方向上的应力为零，只要此最大应力小于对应方向上的石材允许应力则石材板块自身的抗弯性能满足要求，反之则不满足。二是石材板块中发生最大弯曲应力的点在另一方向上的应力不为零，则验算时也应该同时考虑此应力。这时可以应用内摩擦理论进行验算。对石材的抗剪性验算时，需要根据石材的计算厚度、孔深度等参数进行验算。

综上所述，石材幕墙施工工序繁杂，在施工过程中需要进行严格的检查，控制施工质量，才能保证建筑幕墙起到应有的效果。

参考文献：

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