石材幕墙设计常见错误解析

权永贵

摘要：本文通过对建筑幕墙的概念与特点以及石材幕墙结构设计的一般规定的阐述，着重对石材幕墙结构设计的常见错误进行了分析，以供大家参考。

关键词：幕墙的概念与特点 石材幕墙设计规定 常见错误

引言

随着社会的不断进步，也带动了建筑、装饰行业的发展。在我们身边随处可见的大型建筑及大厦等，幕墙的设计都是相当的美观的。建筑幕墙是现代建筑科学、新型建筑材料和现代建筑施工技术的产物，目前在我国，石材幕墙的石材使用量年均使用量超过2500万方。但是石材也具有明显的缺点及不足，如石材幕墙首先质量很重；其次，它的安全性值得考虑；最后，石材幕墙的防火性能欠佳，这些都严重影响着人们的生命安全。

一、建筑幕墙的概念与特点

1.概念

悬挂在主体结构上由支承结构体系和面板组成的，不分担主体结构荷载和作用的建筑外围护结构、装饰性结构。

1.1悬挂：支承体系中的立柱通常是长细比较大的构件，它承受抗拉能力大大超过承受抗压能力。设计建筑幕墙时，将杆件上端固定下端可以伸缩的悬挂状态；当必须设计成座立式受压杆件时，应对杆件进行稳定性计算。

1.2主体结构：指建筑物框架结构的梁、柱，多为钢筋混凝土；近些年发展了轻钢结构。通过它将建筑幕墙上承受的荷载传递给基础。

1.3支承体系：由框架（立柱与横梁）：杆、索、桁架等构成。将幕墙面板通过压板、挂勾、驳接爪、五金件等固定在其上的构件，它承受与传递面板上的荷载给主体结构。

1.4面板：直接与室外接触的外围护构件：有玻璃、 金属板，石材、人造板等，承受自然界的作用，平面外的风荷载、平面内重力荷载、地震作用等。

1.5装饰性结构：建筑幕墙丰富多彩的立面造型成为城市绝大多数标志性建筑的首选：如宾馆、酒店、医院、银行、商场、政府大楼、写字楼、商务楼、会所等都因建筑幕墙有美丽的外观而被广泛采用。

2.特点：

2.1建筑幕墙它是外围护结构，它不是填充墙，填充墙是构造件，幕墙为结构件，建筑幕墙自身具有完整的结构系统，通常包封主体结构。

2.2在自身平面内可承受较大的变形，相对主体结构有足够的变形能力。

2.3只承受本身的荷载且传给主体结构，不分担、也不传递主体结构的荷载作用。

2.4重量轻，节省主体结构与基础的费用。

2.5保护主体结构温度变化时应力小。

2.6高层建筑需要建筑幕墙。

2.7降低了劳动力。

2.8降低建筑物的整体造价。

2.9维修简单可替换性强。

三、石材幕墙结构设计的一般规定

1、石材幕墙按外围护结构进行设计，石材幕墙石板宜选用火成岩。

2、天然石材幕墙不宜应用于高层及超高层建筑中。当设计要求采用时，应按相关规范规定增设石材防碎裂措施。

3、石材幕墙的骨架应综合考虑建筑立面效果、土建结构形式、石材幕墙的安装形式等方面进行设计，既要保证幕墙系统的安全可靠，又要考虑施工工艺的可行性。

4、石材幕墙及其连接件应有足够的承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力。幕墙骨架的立柱应通过金属角码与主体结构相连接，立柱与角码之间应采用螺栓连接，螺栓垫板应有防松动和防滑移措施。

5、非抗震设计的石材幕墙，在风力作用下石材不得破损；抗震设计的石材幕墙，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用；在罕遇地震作用下幕墙骨架不得脱落。

6、在石材幕墙构件设计时，应充分考虑到幕墙系统在重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用和主体结构位移影响下，具有的安全性。

四、石材幕墙结构设计的常见错误

4.1预（后）埋件设在砌体结构或轻质隔墙上

在JGJ133《金属与石材幕墙工程技术规范》规定：与幕墙立柱相连的主体混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于C30。参考JGJ102《玻璃幕墙工程技术规范》中规定：幕墙与砌体结构连接时，宜在连接部位的主体结构上增设钢筋混凝土或钢结构梁、柱。轻质填充墙不应作为幕墙的支承结构。砌体结构平面外支承能力差，轻质隔墙承载力和变形能力差，都不能作为幕墙的支承结构。对于层高较大的楼层，设计者为解决幕墙立柱的受力问题，除了增大立杆截面尺寸或采用高强材料外，有的工程在楼层结构梁之间的墙体上增加一个支承点，这一支承点应是在钢筋混疑土（或钢结构）构造梁（柱）上才能可靠有效。

4.2 龙骨全焊接

在GJ133《金属与石材幕墙工程技术规范》中，横梁和立柱采用螺栓连接，是强制性条文不容许焊接，但工程中经常采用全部焊接的构造，在技术层面，焊接是可行的；在现行规范层面；焊接是必须禁止的。从技术角度出发，横梁一端焊接 ，另一端螺栓连接是比较好的方案；

4.3 T型挂件和蝴蝶扣挂件

这两种挂件在市场的占有率比较高，结构比较便宜，平整度好，但在安装完成后形成大片连续不可错动的墙面，一方面维修更换困难，另一方面抗风震、抗地震性能较差，在GB/T21086-2007《建筑幕墙》中，已经明确不宜采用；在振动抗震试验中，也发现该类挂件存在缺陷。

4.4开放石材保温系统

开放石材悬空保温系统无抗风压能力，由于石材面板间胶缝可能会对石材造成污染（硅油污染或吸灰污染）是一些建筑宁愿设计开缝式石材系统，如果按照JGJ133《金属与石材幕墙工程技术规范》的规定，保温材料与主体结构之间应留有50mm的空间，即保温材料悬空布置，由于外层石材面板为开缝式系统，风压会部分的作用在保温材料上，即要求保温层应具有抗风压性能。

4.5 8MPa以下石材无加强构造

在GB/T21086-2007《建筑幕墙》中规定：弯曲强度标准值小于8.0MPa的石材面板，应采取附加构造措施保證面板的可靠性。

4.6板块粘接

石材面板不宜采用粘接、宜采用机械连接，确保其耐久性和可靠性；

4.7 SE挂件传力途径应明确

SE挂件是比较成熟的挂件系统，但应设计好传力途径，否则，仍然会出问题，一般应采用下部两点：即S形挂件作为承载点，E型挂件不承受重力荷载，仅承受风载，设计时，应留有足够的间隙，即使石材面板发生沉降，E型挂件仍然不承受重力荷载。

4.8短横梁

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，特别适合于轻质面板，在石材幕墙的应用中，不值的推荐，会存在间隙调整、平面度差等问题，尽可能不用；

4.9大面石材幕墙层间封堵问题

根据公安部、住房和城乡建设部联合发布的《民用建筑保温系统及外墙装饰防火暂时规定》（1）建筑高度大于等于24m时，保温材料的燃料性能应为A级，（2）建筑高度小于24m时，保温材料的燃料性能应为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料作防护层，防护层应保温材料完全覆盖。防护层厚度不应小于3mm，大面积石材幕墙采用B1级保温材料时，层间应进行封堵。（4）基层墙体内部空腔及建筑幕墙与基层墙体、窗间墙、窗槛墙及裙墙之间的空间，应在每层楼板处采用防火封堵材料封堵。

4.10面板与龙骨无横向定位

与单元幕墙挂点一样，石材面板的挂接也应遵循一定的规定，四点之中应该有一点与龙骨相对固定，其余三点能够吸收温度变形，承受垂直幕墙表面的荷载。

4.11 面板厚度不满足标准

花岗岩面板厚度至少为25mm，其他石材GB21086有明确的规定，一些业外人士开发的幕墙板材系统，在15mm厚的石材后部附加一下保温材料，或一些可靠性不高的支承构造，面板仍然为主要受力构件，这种系统工程用后，由于没有标准支持，无法进行验收，造成大量的浪费，实践中，石材厚度不满足要求的工程，有些会出现安全问题，会破裂脱落；

4.12伸缩缝不能传递弯矩

采用角钢或槽钢制作的立柱，在伸缩缝部位应进行专门设计，否则不能传递弯矩。

4.13 h形挂件的保护套设计

H形挂件是比较简单的一种挂件，在瓷板幕墙中有较为广泛的应用，一些设计为了防止滑动时产生噪音，并避免钢铝直接接触产生双金属接触腐蚀，在其搭接部位设置U形衬垫，由于设计不当，导致挂件承载部分壁厚大大削弱，存在安全隐患

4.14 金属挂件与石材间胶粘剂选用

规范明确要求石材干挂必须使用环氧树脂类胶黏剂做为石材幕墙干挂结构胶。干挂膠质量的好坏直接关系着石材幕墙的安装质量和效果。石材干挂结构胶是用于石材与金属粘接的专用胶 ，其成分是环氧树脂 ，配合固化剂组合使用，属于柔性结合 ，防腐蚀 、耐高温 、抗老化 、强度高、牢固性好。在温差和震动条件的作用下 ，伸缩、沉降产生的位移较小 ，且不易渗油 ，不污染石材。而云石胶是一种石材修补胶 ，其主要成分是不饱和树脂。主要用于石材与石材的粘接和石材的修补定位，属于刚性结合。由于本身存在不饱合键 ，导致其耐气候老化性能较干挂胶差 ，受气温的影响比较大 ，其粘接强度低于石材干挂胶很多倍 ，且怕潮湿不耐高温 、易风化 ，剪切力不够 ，尤其用于潮湿和阳光照射的墙体，使用寿命更短 ，更没有安全保障。

结束语

合理的挂件设计与严格的施工工艺是保证外饰石材安全美观的关键。石材幕墙在一些公共建筑及住宅建筑中应用较多，涉及到千家万户，在设计阶段应尽可能考虑全面，规避掉一些常犯的错误，将安全隐患扼杀在设计之初。

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