对石材幕墙干挂体系设计的要点与示例论述的问题探讨

丁伟

当前建筑外墙装饰施工非常流行石材幕墙，由于石材具有耐腐、耐磨、耐用的性能，再加上外墙装饰干挂法施工工艺的简单性，施工方和业主都推崇这种装饰工艺和装饰风格。然而在具体的施工过程中，干挂法没有剖面展示立面分割和节点图的详细部位，从而照造成了施工难点，加大幕墙节点控制难度。本文将对石材幕墙干挂体系进行设计要点分析，再通过举例论述设计要点。

1.背栓式幕墙施工的实践分析

在石材背面开孔的方式称为背栓式，用于连接铝合金挂件的不锈钢锚栓一般采用的是无应力的锚固石材，进而可以形成独立的干挂系统，在石材板面与板面之间留有一定的缝隙，可以根据需要来确定是否要打密封胶。在幕墙内侧往往需要采取防水保温措施，且为了防止火灾的发生往往还需要设计防火层，可以在各个房间楼板顶板处，沿着墙壁来设计防火层，防火材料可以使用保温矿棉板下侧可以使用镀锌铜板进行支撑，可以将其设置在剪力墙的预留位置处，可以防止火灾的发生，并且在火灾发生后可以抑制火灾的蔓延。

2.荷载的计算

在干挂体系设计的过程中要针对幕墙进行应力与载荷分析，根据分析的结果确定干挂的方式，也才能够将石材计算模型的确定下来，接着就可以就系统的安全性进行计算分析，最终根据载荷值来确定干挂体系所使用的材料以及结构。受力分析应该将载荷分析作为重点，来确定系统的承载能力，在计算的过程中相关参数的取值要留有一定的余量。通过刚度的传递来计算载荷进而确定干挂体系。在建筑幕墙使用的过程中，幕墙要承受来自各方面的载荷，风的作用所形成的载荷、地震所形成的载荷、石材自重所形成的载荷都是重要的组成部分。在实际应用的过程中，在石材幕墙设置的过程中需要保留一定的间隙作为缓冲，通过设置缓冲区可以在很大程度上消除由于构件自身因素以及环境因素所造成的热胀冷缩效应。风与地震是造成墙面立体载荷主要组成部分，幕墙本身需要考虑所选材料所形成的自重，通过这些比较风在这些载荷中所占据的作用最大，因而往往将风看做是一种不利的载荷。

在幕墙构件、构件连接以及结构载荷计算的过程中，需要考虑到各种可能存在的载荷以及不利因素，且设计值往往要保留一定的余量，计算位移和扰度的过程中，要合理选择分项系数，采用标准值进行计算，根据风载荷的计算规范，垂直于幕墙表面的载荷数值可以按照下列的方式进行计算：风载荷标准值=阵风系数*风载荷体形系数*风压高度变化系数*基本风压

按照设计规范，对构件、连接以及结构载荷计算的过程中，可以将风载荷的数值按照1.4倍的风载荷标准值进行计算地震对幕墙的作用可按照下面的计算方式进行计算：即石材垂直幕墙平面的分布水平地震作用与地震动力放大系数以及单位面积石材幕墙自重的乘积合理选择地震作用的分项系数，可以将地震的作用值设计为：1.3倍的石材垂直幕墙平面的分布水平地震作用。可以按照标准来设计石材幕墙的自重，可以将石材幕墙结构的分项系数设定为γG=1.2，要计算作用于幕墙同一方向上各种不同幕墙的组合。

（1）现场受力性能试验

对干挂石材进行受力分析，一般需要结合现场的受力情况和结构来对其进行分析，为了得到石材应用准确性的数值，一般在施工现场来确定干挂石材的结构的确定，再设计完成之后依次对其施加载荷，并且查看结构的受力与变化情况，要达到较为准确受力分析结果，且要和实际结果保持一致。在结构实验的过程中，可以在之前理论设计的基础上直接进行，最大限度的保证干挂石材在使用的过程中更加的安全。

（2）石材的计算

要对石材幕墙所选的石材进行计算，要对石材面板自身的抗弯能力进行计算，在板材与构件的连接处来计算抗剪能力，如果存在较为特殊的要求，比如对石材热应能力的计算，由于在石材幕墙使用的过程中，拓孔的过程中由于高速的摩擦会产生较高的温度，如果热应力数值较低那么石材很容易在使用的过程中损坏。且计算模型的选择还与干挂结构有关，本本文仅以背栓式的结构为例，再设计计算的过程中，石材幕墙自身的重力以及所承受的风载荷和地震载荷以及热应力都是需要考虑进去的，背栓式干挂一般是通过上下的个背栓点来确定，所以在石材表面进行抗弯计算的过程中，应该根据支撑板上的支撑点来计算相应的应力，所得到的最大不能超过石材表面的最大抗弯数值，在计算被涮挂件面板后厕所产生的抗剪力的过程中，目前可以结合经验公式来进行计算，要使得石材所承受的建立不得超过石材的最大抗剪力数值。

在目前现有的施工条件下，施工过程中石材的计算主要是挂板自身重力以及抗剪计算。且在某些工程项目中，还需要对石材的热裂力进行计算。从石板目前所受力的大小以及主要形式的分析，目前的计算方式存在着一定程度不合理的地方，比如有些方法没有考虑到温度所造成的热裂力的计算。背栓式的石材计算的方式一般都会被分为上下两组来分别进行，要考虑到垂直于石材表面的约束力，并且也要在其下方设定一定的支撑空间。

（3）干挂体系的设计

在干挂体系设计的过程中，往往石材幕墙整体以及干挂体系都是由一个单位来独立实现的，由于干挂的悬挂体系主要是幕墙，幕墙悬挂系统的质量对干挂系统的设计有着很大的影响，由于结构安全与施工质量有着较为密切的关系。并且干挂体系的特殊性要求较强，存在不少隐蔽施工的环节，需要在施工监理的过程中给予其足够的重视。

（4）施工图设计

要根据上述计算的实际结果结合建筑的结构来绘制出较为详细的施工设计图，并且要根据石材自身的重力以及风载荷作用以及地震载荷作用的标准值，来对其进行相应的载荷分析与计算，确定石材要采用的干挂方式，以及龙骨、埋件等的尺寸与规格。本工程为多栋楼体的结构较为复杂的单体建筑，为了看图的方面，应该在干挂石材的安装表面设置相应的索引，较为详细的标记出各个组成部分的详细的编号。对于建筑物中较为复杂的部分比如房檐、边角等需要结合实际情况进行单独设计，将各个部分具体的结构与参数描述清楚。

（5）石材幕墙的防火设计

设计的过程中要规范与实际相结合，最大程度的优化设计方案。幕墙设计最为关键的一个原则就是安全原则，在满足安全性原则的基础上在按照工程实际的设计规范和要求来对石材进行防火的设计，设计的过程中幕墙表面采用防火材料并使用镀锌铜板对其起到支撑作用。

3.示例论述

通过上图的设计情况来看存在着不合理的地方：比如石材幕墙的挂件的位置设计明显不合理。根据金属与石材幕墙的相关的设计规范来看：短槽边距离石板两个边的距离应该大于等于石板厚度的三倍且应该大于85mm，但是要小于180mm。下图所选择的斜撑挂件不合理。

可以为倒挂的石材选择不锈钢的T形状的挂件，从安全的角度来看最好选择背栓式的挂件。

结语

本文对石材幕墙干挂体系设计要点中的理论问题进行了探讨包括对背栓式幕墙实际的施工过程中进行了分析，对幕墙所承受的载荷进行了分析和计算，且进行了现场的受力实验，对石材的抗弯能力以及连接处的抗剪能力计算方式的选择进行了分析，详细的分析了石材计算过程中所应该包含的内容，阐述了干挂体系设计的流程，施工图纸设计过程中需要注意的问题，幕墙的防火设计方面等进行了重点的分析与探究，并且进行了实例的分析，对于我国石材幕墙干挂体系的设计与施工具有重要的借鉴意义。

（作者单位：深圳市洪涛装饰股份有限公司）