超薄石材自保温外墙的抗震性能研究

王力军，田 静，闻 涛，洪 涛

(1 中国石油大学(华东)规划建设处，山东青岛 266580；2 中国石油大学(华东)教育发展中心，山东青岛 266580)

超薄石材自保温外墙的抗震性能研究

王力军，田 静，闻 涛，洪 涛

(1 中国石油大学(华东)规划建设处，山东青岛 266580；2 中国石油大学(华东)教育发展中心，山东青岛 266580)

超薄石材自保温外墙的抗震性能优于外贴保温板外墙，能达到8度抗震设防的要求，其外装饰效果不逊于干挂大理石外墙。随着超薄石材外墙的应用越来越广泛，其抗震性能研究显得更加重要。该文通过实验数据分析了提高超薄石材自保温外墙抗震性能的几种技术措施，对超薄石材外墙抗震性能研究具有理论和实践意义。本文目的是寻找和检验提高超薄石材自保温外墙抗震性能的新途径。

超薄石材，自保温外墙，抗震性能，AAC保温砌块

超薄石材外墙材质感好、外观庄重、物理性质稳定以及独特的装饰效果、高雅亮丽的材质被广泛应用于各种外墙装饰工程。超薄石材外墙的抗震性能如何，是否经得住地震扭曲力的考验是国内外建筑设计师主要考虑的问题。外贴保温板加超薄石材外墙难以满足抗震性能要求。我们从中国石油大学(华东)青岛校区特种实验楼工程出发，运用振动台模拟地震实验技术，对超薄石材自保温外墙的三组试件进行振动实验，最终结果表明，本项技术能达到8级地震的设防要求。

1 工程概况

中国石油大学(华东)青岛校区特种实验楼是大型一类公共建筑，总投资1.08亿元，总建筑面积3.6 万m2，其中地上5 层，局部4 层，建筑高度24m，结构形式为框架结构，外围护结构为蒸压砂加气混凝土砌块粘贴超薄石材外墙。超薄石材厚度为6mm～8mm，外形尺寸为500mm×700mm或者200mm×700mm，主要为芝麻白365，密度为2.8g/cm3～3.2g/cm3。本工程外墙为蒸压砂加气混凝土(AAC)自保温墙体，外墙导热系数检测为0.13W/(m2·K)，保温效果完全符合规范要求[1-2]。外墙结构形式如图1所示。

图1 超薄石材自保温外墙剖面图Fig.1 Ultra-thin stone from the insulation wall profile

2 实验设计

2.1 模型的设计与制作

图2 试件剖面图Fig.2 Specimen profile

结构抗震设计以保证生命安全为基本要求，即保证“大震不倒，中震可修，小震不坏”。为验证超薄石材自保温外墙的抗震性能，根据工程现场超薄石材外墙的实际应用情况，制作了三个蒸压砂加气混凝土试件进行试验，这三个试件宽度为1500mm，高度为1800mm，厚度为280mm，一边设钢筋混凝土构造柱，并隔皮砌块设2根1m长拉结钢筋，做法同《砌体结构工程施工质量验收规范》。试件的一面在基层上用射钉满挂镀锌钢丝网，用专用石材胶粘剂满黏超薄石材；相对面满挂玻纤网格布后超薄抹灰；其余各面均超薄抹灰。试件剖面如图2所示。

2.2 加载及测试方案

三个试件分三次进行试验(试件一及试件二、试件一及试件三、试件二及试件三)。试验从8度设防烈度地震影响系数最大值0.2g开始分级进行，每级增加0.1g，共5级，即0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g。同时考虑垂直于建筑物表面的水平地震波对非结构承重材料破坏性最大，选择水平正弦拍波，每次振动大于20s且大于5个拍波。本实验考虑不同地区及建筑物的不同位置地震反应谱的不同的情况，参考《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)》地震影响系数曲线分频段进行。实验频率按1/3倍频程分级，即0.99Hz、1.25Hz、1.58Hz、2.00Hz、2.50Hz、3.13Hz、4.00Hz、5.00Hz、6.30Hz、8.00Hz、10.0Hz、12.5Hz、16.0Hz、20.0Hz、32.0Hz。

图3 试件振动台连接图Fig.3 shaking table connection test specimen

2.3 试验结果

试件一经过10h两个周期振动试验，到0.5g时，石材面材料无开裂、无损坏、无脱落现象，其它各抹灰面开始出现裂缝、脱落、掉皮等现象。到0.6g时，石材面材料出现开裂、损坏现象，其它各抹灰面均已出现开裂、脱落、掉皮等现象。

试件二经过10h两个周期振动试验，到0.5g时，石材面材料无开裂、无损坏、无脱落现象，加网格布的抹灰面没有出现开裂现象，其它各抹灰面开始出现开裂、脱落、掉皮等现象。到0.6g时，石材面材料开始出现开裂现象，并伴有钢丝网切割砌体材料的声响，其它各抹灰面均已出现开裂、脱落、掉皮等现象。

试件三经过10h两个周期振动试验，到0.5g时，石材面材料无开裂、无损坏、无脱落现象，加网格布的抹灰面没有出现开裂现象，其它各抹灰面开始出现开裂、掉皮等现象。到0.6g时，石材面材料出现开裂现象，其它各抹灰面均已出现开裂、脱落、掉皮等现象。

对抗震试验的试件上的黏贴超薄石材进行拉拔试验，测得石材的黏贴强度平均值为0.62MPa，完全满足外墙超薄石材黏贴强度要求(不小于0.4MPa)[3]。三个试件的蒸压砂加气混凝土及构造柱基体均无破坏影响。

2.4 结果分析

在蒸压砂加气混凝土自保温外墙面上黏贴超薄石材与在坚实的混凝土外墙或者砖砌体外墙上黏贴超薄石材使用条件是不同的。本试验着重验证蒸压砂加气混凝土自保温外墙面上黏贴超薄石材的抗震性，必须考虑外墙超薄石材的粘结强度及整体稳定性。由于基层墙体与超薄石材面层通过粘结剂黏贴的，因而在受力时基层墙体与超薄石材面层不能看成一个整体，它们的受力状态是不同的。粘结剂应用具有一定柔性的石材专用胶粘剂，从而形成一个柔性渐变的体系。在这次抗震试验中选用的胶粘剂的粘结强度为0.5MPa～0.8MPa，压折比小于3.0，弹性模量小于6GPa，符合柔性渐变、逐层释放应力的技术要求。石材胶粘剂的可变形量小于蒸压砂加气混凝土墙面而大于超薄石材面层，能够通过自身的形变消除两种质量、硬度、热工性能完全不同的材料的变形差异，从而保证每一块超薄石材能独立的释放应力，不会因为地震作用而产生变形、开裂而脱落。另外，超薄石材胶粘剂中满挂直径为0.75mm，孔径大小为20mm×20mm镀锌钢丝网，并且钢丝网与基层墙体用射钉紧密固定，嵌固在胶粘剂中，增强其安全性、整体性和抗震能力，更增强了石材面层的抗拉拔性能。综上所述，本试验很好地验证了蒸压砂加气混凝土超薄石材外墙的抗震性能，这项技术在8度抗震设防的区域运用是安全的。

3 效果评价

蒸压砂加气混凝土与超薄石材技术的联合应用改进了石材外墙的结构组成，保留了干挂石材外墙的外观装饰效果，保温性能也得到了很大的提高，是一项值得大面积推广的新技术[4-6]。该项新技术的抗震性能通过本试验得到了验证，填补了国内外的空白，为该技术大面积推广提供了理论基础，经济技术效果显著。该项技术的优点有：

(1)蒸压砂加气混凝土超薄石材外墙能利用单一墙体满足建筑节能要求，具有施工简便、节省工期、保温效果好等优点。蒸压砂加气混凝土砌块主要以建筑废料为生产原料，具有广阔的发展前景。

(2)克服了普通保温板外墙黏贴石材面层容易脱落、施工复杂、抗震能力差、防火性能差等缺点，节省人工费、节约工期，经济效果明显。

(3)具有干挂大理石外墙的装饰、节能效果，造价却只有其60%，且抗震效果优于普通干挂大理石外墙。节约石材资源，减少施工污染，符合国家倡导建设节约型社会的发展方向。

4 结论

本工程运用的超薄石材自保温外墙技术能达到8级地震的设防要求，在楼层较低处且地震时无墙体扭曲现象发生时，此技术是能够保证建筑外墙面安全的。本工程经过两年的实际考验，无任何开裂、脱落现象，可以初步说明此项技术的安全可行性，建议高度在24m以下建筑外墙中大面积推广使用。此技术中的蒸压砂加气混凝土砌块主要以建筑废料为生产原料，节能保温效果好，施工简便，无需抹灰找平，值得推广。

[1] GB 50189-2005.公共建筑节能设计标准[S].

[2] GB 50411-2007.建筑节能工程施工质量验收规范[S].

[3] JC/T 547-94.陶瓷墙胶粘剂[S].

[4] 王力军，洪涛，等.一种新型的超薄粘贴石材幕墙的应用[J].低温建筑技术，2012，34(2)：65-66.

[5] 王力军，王健行，等.建筑外墙用超薄石材水泥发泡保温复合板[J].低温建筑技术，2012，40(8)：79-80.

[6] 王力军.蒸压轻质砂加气混凝土自保温砌体技术[J].低温建筑技术，2013，39(7)：43-44.

Research of the Seismic Performance of the Ultra-thin Stone Self-insulation External Wall

WANG Li-jun，TIAN Jing，WEN Tao，HONG Tao

(1 Campus Planning and Construction Administrative Office，China University of Petroleum (East China)，Qingdao 266580，Shandong，China；2 Education Development Center，China University of Petroleum (East China)，Qingdao 266580，Shandong，China)

Ultra-thin stone from the external walls of the seismic performance is better than external thermal insulation board external walls，to achieve 8 degrees seismic requirements，its decorative effect is not inferior to dry hanging marble wall. With the application of ultra-thin stone wall，the research of seismic performance is particularly important. Several technical measures to improve the seismic performance of ultra-thin stone self-insulation external wall were analyzed in the paper. They have the theoretical and practical significance for the seismic performance of the ultra-thin stone self-insulation external wall. The purpose is to find and test new ways to improve the seismic performance of ultra-thin stone wall.

the ultra-thin stone，self-insulation external wall，seismic performance，AAC thermal insulation block

TU 501