背栓式锚固干挂石材幕墙施工技术

孙晟

（中亿丰建设集团股份有限公司，江苏 苏州215131）

1 工程概况

连云港新建妇幼保健中心项目位于连云港市海州开发区秦东门大街与郁洲南路路口。 工程总建筑面积93 000 m2，主体为框剪结构，主楼19 层，裙楼4 层。 中亿丰公司全面负责外幕墙工程的施工。 幕墙工程总造价约6 000 万元，其中石材幕墙面积约25 000 m2。

本工程为连云港市重点民生工程， 工程质量要求高，工期较紧。 石材幕墙大量与玻璃幕墙、铝合金窗等交界，存在大面积的石材吊顶板，为本工程施工质量安全控制重点。 主楼为高层建筑，屋面最高处标高83.5 m，且连云港市地处沿海地区，年平均风力较大，台风发生率高，对高层石材幕墙安装的质量及安全要求较高。 结合项目工期需要，要求石材幕墙安装简便快捷， 尽量多采用工厂定制工艺，减少现场加工。 本工程采用背栓式锚固干挂石材幕墙系统。

2 背栓式锚固干挂石材幕墙系统的技术优点

本工程石板幕墙系统采用双切面抗震型背栓件固定石材。石材面板在石材加工厂内以柱锥钻头及车床等专用设备， 按排版图确定背栓件位置，在石材背面钻孔，并在底部扩孔，确保钻孔深度和尺寸。背栓件装入扩孔后，进行扭矩扩压，使扩压环底张开契合孔底，与石材孔紧密结合。 背栓件通过铝合金转接件将石板安装到钢龙骨上，构成了完整的石板幕墙系统。

2.1 板块受力状态合理

双切面抗震型背栓系统通过有限元选择支撑点，支撑点在柔性锚固和内大外小圆孔受力的作用下， 使石材板块在均匀载荷作用下产生的弯矩较小，因此可选择较为轻薄的石材，可在任何高度的建筑物上使用。 相较而言，背槽式和短槽式干挂安装时均需在石材板块上开槽，由于开槽会产生槽的底部与端部应力集中， 槽开的越长应力集中越明显，石材板块容易在切槽处产生应力破坏，且开槽处环氧树脂干挂胶体长期受力，其安全性大大低于背栓式干挂。 对比可知，背栓式锚固干挂石材幕墙系统更适合在高层建筑石材幕墙上使用（图1）。

图1 背栓式锚固干挂石材幕墙系统节点

2.2 幕墙整体抗变形性好

当地震和台风发生时， 建筑物会发生变形，因此要求石材幕墙板块在震动影响下有微量位移能力。 背栓式干挂石材幕墙板块挂件均为独立安装，板块可微量位移，能有效避免建筑物层间位移造成石材板块间挤压。 同时石材与背栓件、挂件与龙骨间的连接都有缓冲垫，能大幅减少震动对石材的冲击，抗震性能优异。相较而言，背槽式和短槽式干挂系统在震动变形影响下容易造成石材在四边挂件处破裂或石材与石材之间的挤压破坏， 防震性能差。

2.3 安装工艺简便快捷

背栓式干挂系统石材面板开孔、安装背栓等工作均在石材加工厂批量完成，加工快速高效、质量可控，现场仅需对位安装即可，施工时重点控制的是龙骨安装的平整度。 相较而言，背槽式和短槽式干挂开槽一般在施工现场进行，工人现场操作稳定性较差，开槽深度和位置误差较大，会对石材板块强度带来不利影响。

2.4 增强吊顶等特殊部位安全系数

本项目石材幕墙与铝合金窗及玻璃幕墙交界处较多，存在大量的窗台、吊顶等板块受力薄弱部位。本项目为大型公共建筑，且主楼楼层较高，对板块安装安全系数要求很高。背槽式和短槽式板块开槽后， 挂钩上方实际受力部分板厚仅为原板厚的1/3 左右， 且存在加工偏差和安全质量隐患问题；背栓式板块挂点处锚栓膨胀扩孔，使板块实际受力部分板厚远大于开槽形式，受力更为合理，经背附安全网后可以很好地保证吊顶石材的安全稳固。

3 施工工艺流程

背栓式干挂石材幕墙主要施工顺序为：施工前期准备→预埋件安装→现场复测放线→局部补后置埋件→主次龙骨加工制作→主次龙骨安装→幕墙防火层、局部防水及防雷施工→石板板块加工制作→石板板块安装。

3.1 施工前期准备

施工图纸齐全、会审完成，各工序节点做法明确可行。 施工组织设计及各专项施工方案到位，各级技术交底齐全，工人技术及安全教育到位。

现场施工条件完善，临时道路畅通，加工区及材料堆场设置到位。幕墙施工配合土建结构施工同步进行，现场外架搭设到位，外架与结构完成面间距符合幕墙施工要求。

石材幕墙主材包括石材、龙骨钢材、转接铁件、背栓件、铝合金挂件、硅酮耐候密封胶以及不锈钢螺丝等。 进场材料验收程序完整，主要检查石材的厚度、强度，钢材的强度、镀锌层厚度，硅酮耐候密封胶的相容性、污染性，不锈钢螺丝的强度等是否符合规范及设计要求。

3.2 预埋件安装

预埋件安装需紧密配合土建结构施工进度。预埋件安装前，应先结合比对石材骨架排版图及埋件图， 检查预埋件与骨架横梁高度位置是否重合，如有应尽量在设计允许条件下微调预埋件安装高度，以避免后期骨架横梁安装位置被立杆转接件影响。预埋板定位准确，安装标高偏差及水平位置偏差需满足规范要求。

3.3 现场复测放线

在主体结构已完成、幕墙龙骨安装前，需进行现场复测放线。 建筑标高控制线、基准轴线及幕墙完成面控制线均需复核并弹出。石材幕墙上所有的窗洞口， 均需按图并结合现场实际尺寸弹出窗边线，以确定窗边石材主龙骨的避让位置。 复测完成后在结构立面上弹出所有主龙骨的中线，并拉出骨架完成面控制线。 主龙骨中线确定后，检查现场预埋件是否有偏位情况， 如有个别偏位则补后置埋件，如整列偏位则考虑调整立杆位置，调整时需注意尽量不影响石材背栓点位置。

3.4 局部补后置埋件

3.4.1 钻孔及清理

根据定位轴线确定需要后置埋件的位置。用电锤钻出深约130 mm、直径为18 mm 的圆孔，再用专用毛刷掏清钻孔时产生的混凝土碎块，并用专用吹风机把钻孔内的混凝土屑吹干净。打孔时尽量避开结构内的钢筋，确实无法避开的，该孔不放锚栓，采取在铁板旁边加固措施。

3.4.2 安放化学锚栓

检查准备使用的化学药剂是否有管体破损现象，如有则不得使用。 将药剂推进清理干净的钻孔内，取出螺栓固定在钻头上，将螺栓旋转插入到钻孔内使化学药剂玻璃管破碎； 螺栓在钻孔内旋转3~5 s 使化学药剂搅拌均匀，打入设计要求深度即可；待螺杆达到指定深度后，即可安装后置埋板。

3.4.3 安装后置埋板

后置铁板安装时， 应根据图纸的尺寸要求，对铁板的三维方向尺寸进行复核， 在复核无误后，螺杆套上垫片及螺母用扳手拧紧固定。

3.5 主次龙骨加工制作

现场复测定位完成后， 即可开始主次龙骨的加工制作。主龙骨按楼层高度断料，按立杆转接件位置开长型对穿孔并安装好转接件。 同时按次龙骨排布位置开圆形对穿孔，并安装好横梁转接件。次龙骨按立杆分格间距定尺断料，先在两端开转接件长型孔，再按石材板块背栓件位置开背栓转接件长型孔。 需要注意的是，在阴阳转角和门窗洞口等位置，考虑到立杆布置已偏位， 背栓转接件孔亦需按实际偏位开孔。 石材幕墙龙骨加工长度及孔位布置见图2。

图2 石材幕墙龙骨加工长度及孔位布置

3.6 主次龙骨安装

根据石材幕墙立杆中线及骨架完成面控制线确定主龙骨的安装位置， 初步吊装完成后点焊固定，整幅幕墙主龙骨安装完成后吊通线调整骨架平整度并满焊固定。 根据石材面板分格确定次龙骨安装位置，安装完成后吊通线调整骨架平整度并满焊固定。 焊接部位除锈并涂刷防锈漆。

大面幕墙骨架安装完成后，需采用水平仪检查每行横梁水平度。 同时，需吊线检查每列横梁的石材挂件孔位偏位情况。 如有误差不满足安装要求的，需在石材挂件安装前及时调整。

3.7 幕墙防火层、防水、防雷及伸缩缝处理

3.7.1 幕墙防火层

石材幕墙在楼层间需设置防火层， 采用1.5 mm镀锌铁皮和防火岩棉设置防火层，防火层厚度不小于100 mm。 防火层铁板不仅在与结构搭接侧需打防火密封胶，在与石材面板背面接触侧同样需要打胶密封。石材面板安装至防火层标高处是需暂停施工，待防火层安装到位并打胶验收后，方可继续向上安装石材。

3.7.2 幕墙防雷

防雷施工方面，按设计将整体幕墙划分为若干防雷区， 将各区的钢龙骨连接起来形成闭合回路，从而形成完整的等电位连接，同时将钢龙骨和主体的防雷带连接。

3.7.3 幕墙局部防水

幕墙防水是工程质量控制重点。在幕墙女墙压顶收口部位，增加镀锌披水层，返水方向为屋面内部。 在女墙下口，石材幕墙与铝合金窗及玻璃幕墙交界处，可增设一道披水板，同时将石材幕墙骨架与下方玻璃幕墙骨架断开处理。这样渗漏的雨水将被披水板导出室外。 最后，在窗台及压顶等平面易积水部位，增大石材面板泛水坡度，以减少渗漏隐患。

3.7.4 幕墙伸缩缝处理

在幕墙伸缩缝部位， 设置内外两道变形缝，内侧设置在主体结构上， 外侧设置在石材面板上，均采用风琴铝板及柔性橡胶成品变形缝做法，在满足结构伸缩变形基础上保证不渗漏。

3.8 石材面板加工制作

3.8.1 普通面板加工

石材按排版图扣缝切割并倒边完成后，按排版及背栓位置确定背栓孔位。背栓孔位由石材板边向内尺寸尽量保持一致，便于车间加工及后续现场分板。 确定背栓位置后在石板背面画线定位，确定打眼位置。然后在石板背面采用台钻扩出锥型孔。 石材扩孔完成后需涂刷石材防护剂。对于窗上口吊顶等部位的石材，还需粘贴玻纤加强网。

3.8.2 转角板处理

石材吊顶板与立面板采用一体化加工处理，在板块阳角处加不锈钢销，并内附小块石材以加强转角节点。同时在吊顶板背面内附加强网，并以防护胶粘贴牢固。 转角一体化处理主要应用在吊顶与立面阳角及立面阳角等部分，可有效增强转角节点强度。

3.9 石材面板安装

3.9.1 面板色差控制

整幅石材幕墙安装前，将立面石材拆包平铺在地面上，从远处检查石材是否有严重色差、色斑或色带。 安装前剔除色差严重的板块，可大幅减少后期返工。

3.9.2 面板安装平整度控制

石材面板加工时采用高精确拓孔机械通过双切面拓孔将石材厚度公差同时切除，即使石材背侧的切面到正饰面的厚度为一常量。同时铝合金挂件开模生产保证尺寸规格统一，使石材正饰面到幕墙龙骨转接件的距离恒定， 不受石材厚度公差的影响。 因此，在钢龙骨安装平整度符合规范要求的条件下，调平完成面的主要控制项目即为调平次龙骨上的铝合金转接件，同一立面上的转接件采用铅锤和水平钢线统一调平，即可保证所有上挂的石材能有很高的平整度。

3.9.3 板缝宽度控制

单块石材安装好后，安装高度可由挂件上的调节螺丝进行微调，水平位置可在挂件宽度允许范围内左右调节，整幅石材幕墙安装好后，统一对板缝进行调平调直。在四块板交界十字缝处放置硬质的限位块，保障拼角方正。

3.9.4 淋水试验

整幅石材幕墙完成后需进行现场淋水试验，淋水时间需满足规范要求。 重点检查部位为结构伸缩缝、窗台及窗侧转角部分等重点渗漏隐患控制区域。

4 结语

在连云港新建妇幼保健中心项目中，项目部成功地实施了背栓式干挂石材幕墙的安装。工程在完成质量、工期进度等方面得到了建设、监理等单位的好评，增强了企业的品牌信誉，树立了良好的口碑，提升市场影响力。 本工程已申报江苏省优质工程评选。