石材幕墙设计及应用

石材幕墙设计计及应用目录录概念、分类、、特点构造设计加工制作施工与安装一.概念、分分类、特点1.概念念石材幕墙是由由金属构架与与石材板块组组成的、不承承担主体结构构荷载与作用用的独立的建建筑围护结构构系统。1.分类类根据施工方法法分：湿贴（使用水水泥砂浆将石石材与墙体粘粘结）干挂（利用金金属挂件将石石材面板吊挂挂在与主体结结构连接的金金属骨架上））在当今施工中中应用得最多多是干挂石材材幕墙，虽然然干挂相对于湿湿贴造价稍高高，但是干挂挂安全可靠度度较高，不容容易坠落，所所以较高的墙墙面都采用干挂。外墙墙湿贴容易出出现泛碱现象象，影响幕墙墙观感。湿贴贴的抗冻融性性能也差一些些，在冰冻地地区容易出问问题。干挂石材按照照安装方式分分：挂钩式：利用用不锈钢挂件件（或铝合金金挂件）插入入开好的石材材边槽中，用用环氧树脂胶胶粘接在槽内内，再用螺栓栓固定挂勾在在安装好的金金属骨架上背栓式：采用用专用的柱锥锥式锚栓，在在石材的背面面上钻孔（必必须采用专用用锥式钻头和和钻机）并保保证准确的钻钻孔深度和尺尺寸，锚柱被被无膨胀力地地装入圆锥形形孔内紧固，，然后挂于安安装好的骨架架上。T型挂件蝴蝶型挂件R型挂件L型挂件SE型挂件挂钩式按挂件件形式可分为为：SE挂件T型挂件蝴蝶挂件R型挂件150米以上花岗岩岩幕墙应采用用背栓连接；；150米以下的花岗岗岩幕墙推荐荐使用背栓连连接，但可以以采用短槽连连接。短槽连接应采采用L形挂件，不建议采用T形挂件（蝶形形挂件）。软弱的非花岗岗岩板应采用用背栓连接。3.

优点a、天然材质、光亮晶莹、坚硬永久、高贵典雅；b、

耐冻性：石材在潮湿状态下，能抵抗冻融而不发生显著之破坏者，此性能称为耐冻性。岩石孔隙内的水份在温度低到摄氏零下20时，发生冻结，孔隙内水份膨胀比原有体积大1/10，岩石若不能抵抗此种膨胀所产生的力量，便会出现破坏现象；c、抗压强度：石材的抗压强度会因矿物成份、结晶粗细、胶结物质的均匀性、荷重面积、荷重作用与解理所成角度等因素，而有所不同。若其他条件相同，通常结晶颗粒细小而彼此粘结一起的致密材料，具有较高强度。4.

缺点a、幕墙用石材一般比比玻璃要重3倍，而且是一种脆脆性材料，容容易产生崩边边或者断裂而而造成石材脱脱落，尤其是高层会会存在很大安安全隐患。b.石材容易易受污染和"病变"：如如水斑、吐黄黄、泛碱、渗渗油等c.石材存在在严重色差问问题，影响幕幕墙外观d.石材幕墙防火火性能很差，，尤其在高层层建筑，火灾灾一般均在室室内燃起，楼楼内的大火会会使挂石板的的不锈钢板和和金属结构温温度升高，使使钢材软化，，失去强度，，石板将会从从高层形成石石板“雨”落落下，不仅对对行人造成危危险，也给消消防救火造成成困难。二.构造设计计2.1石材材板块设计2.1.1石石材材料介介绍建筑用石材主主要为大理石石和花岗岩。。由于大理石石易风化、耐磨磨性差，长期期暴露在室外外条件下会逐逐渐失去光泽泽，掉色甚至至裂缝。因此此大理石在建筑筑中一般多用用于室内墙面面。而花岗岩岩结构细蜜、耐耐磨、耐压、、耐腐，几乎乎可用于室内内外各种条件件下，其表观观一般为均匀匀颗粒状以及及发光云母颗颗粒。2.1.2石石材的表面面处理1>抛光将从大块石料料上锯切下的的板材通过粗粗磨、细磨、、抛光的工序序使板材具有有良好的光滑滑度及较高的的反射光线的的能力。抛光光后的石材其其固有的颜色色、花纹得以以充分显示，，装饰效果更更佳。抛光石石材常根据其其反射光线能能力的强弱即即镜面光泽度度指标衡量其其抛光的程度度。抛光石材材在建筑内外外装饰中采用用较多。2>哑光将石材表面研研磨，使石材材具有良好的的光滑度，有有细腻光泽但但反射光线较较少。3>烧毛用火焰喷射器器灼烧锯切下下的板材表面面，利用组成成花岗石的不不同矿物质颗颗粒热膨胀系系数的差异，，使其表面一一定厚度的表表皮脱落，形形成表面整体体平整但局部部轻微凹凸起起伏的形式。。烧毛石材反反射光线少，，视觉柔和，，与抛光石材材相比石材的的明度提高，，色度下降。。4>机刨纹纹理通过专用刨石石机器将板面面加工成特定定凹凸纹理的的方法。5>喷砂用砂和水高压压射流将砂子子喷到石材上上，形成有光光泽但不光滑滑的表面。6>剁斧剁斧是传统的的加工方法，，常用斧头錾錾凿石材表面面形成特定的的纹理。现代代剁斧石概念念的外延大大大延伸了，常常指人工打造造出不规则纹纹理状的石材材。剁斧石一一般用手工工工具加工，如如花锤、斧子子、錾子、凿凿子等通过锤锤打、凿打、、劈剁、整修修、打磨等办办法将毛胚加加工成所需的的特殊质感，，其表面可以以是网纹面、、锤纹面、岩岩礁面、隆凸凸面等多种形形式。现在，，有些加工过过程可以使用用劈石机、自自动锤凿机、、自动喷砂机机等完成。a、用于石材材幕墙的石板板，厚度不应应小于25mm；单块石石材板面面积积不宜大于1.5m2b、幕墙所用用花岗岩应选选用同一矿脉脉的火成岩石石板,体积密度不小小于2.80g／cm，干燥压缩强强度不小于60.0Mpa，弯曲强度不不小于8.0Mpa（即石材的弯弯曲强度设计计值不小于3.7N/mm），石材吸水水率应小于0.8%，镜面板材的的镜面光泽度度值应不低于于75光泽单位。2.1.3石石材板块选选材c、为满足等等强度计算的的要求,外装饰火烧石石板的厚度应应比抛光石板板厚3mm。d、石材表面面应采用机械械进行加工,加工后的表面面应用高压水水冲洗和刷子子清理,严禁用溶剂型型的化学清洁洁剂清洗石材材。e、石材采用用有机硅防污污抗渗剂六面面浸泡两遍。。石材板块选材材2.2挂件和和背栓的设计计虽然在整个石石材幕墙中挂挂件只是一个个小小的配件件，但它却起起着四两拔千千斤的作用，，也可以说在在整个石材幕幕墙的质量与与安全问题中中挂件是最关关键的配件之之一。a.短槽槽支撑石板不不锈钢挂钩的的厚度不应小小于3.0mm，铝合金挂钩钩的厚度不应应小于4.0mm。b.石材材以干挂法安安装时，要慎慎选不锈钢挂挂件，避免挂挂件因生锈断断裂而造成石石材脱落。S304，只只适合用于室室内正常工作作条件，不适适合室外开放放式石材连接接；S316，含合金钼钼，有较高的的防锈性能，，可用于室外外开放式石材材连接。c、尽量量避免采用T型挂件和蝴蝶蝶扣挂件，虽然这两种种挂件价格便宜，平平整度好，但是安装完成后形形成大片连续续不可错动墙墙面，一方面面维修更换困困难，另一方方面抗风振、、抗地震性能能较差。铁挂件2.3干挂石材幕墙系统统介绍1>背背栓式干挂石石材幕墙（（开缝式）2>S.E型组合合挂件小单元元干挂石材幕幕墙3>T型挂件式干干挂石材幕墙墙干挂石材幕墙墙部分1>背栓式干挂石石材幕墙（开缝式）—标准节点介介绍标准横剖节点点标准竖剖节点点1.采用背拴系统统连接。2.板块开缝式设设计。干挂石材幕墙墙部分1>背栓式干挂石石材幕墙（开缝式）背栓干挂石材材幕墙，工厂厂化加工程度度高，板材上上墙后调整工工作量少，提提高了施工安安全性；可有有效的利用机机械化施工，，提高施工工工艺水平，降降低施工难度度。板块小单单元浮动式连连接，大大提提高其平面内内的变形性能能。干挂石材材幕墙部部分1>背栓式干干挂石材材幕墙（开缝式式）幕墙内外外等压对对流开缝缝原理示示意图外部环境境室内环境境室内潮气气背栓式连连接可以以不用打打耐候密密封胶（（因为横横梁不在在胶缝位位），板板缝设计计为开敞敞式。所以以石板后后面的空空间与室室外是连连通的，，形成成了内外外的等压压腔，减减少了雨雨水渗入，便便于空气气流通和和潮湿的的挥发(见左图）。本本方案采采用石材材开缝式式设计。干挂石材材幕墙部部分1>石材开缝缝式设计计的特点点（一）—雨水渗渗入问题题由于板后后的空间间形成一一体，压压力相等等，自然然形成等等压的防防雨屏，，只有少少量雨水水溅入背背后的空空间中。。所以通通过背面面的墙面面防水完完全可以以解决。。溅入的的雨水也也很容易易在雨后后蒸发从从空缝中中排出潮潮气，很很快干燥燥，不会会存在积积存雨水水的问题题。水平缝及垂直缝为开放式水平缝为开放式幕墙内外外等压对对流开缝缝墙体系系防雨屏屏原理干挂石材材幕墙部部分1>石材开缝缝式设计计的特点点（二）—保温隔隔热效果果开缝石材材幕墙背背后留有有大量的的空间，，有较强强的空气气活动，，可带走走部分从从外部传传入的热热量，使使结构墙墙表面温温度有所所降低，，因而有有较好的的保温节节能效果果。下图图是对室室外温度度高于室室内温度度时，封封闭墙和和开缝墙墙两种温温度分布布的对比比。幕墙内外外等压对对流体系系保温节节能功效效温度外外墙墙空空气层层墙墙面面外外墙墙空空气层墙墙面面温差封闭无对对流层做做法对流开缝缝做法干挂石材材幕墙部部分1>石材开缝缝式设计计的特点点（二）—转交板板的安装装角连接件件的运用用：锚拴采用用齐平式式角连接件件已通过过计算还适用于于不同板板高的连连接采用开缝缝体系，，挂件不不可见转角连接接的基本本技术要要求干挂石材材幕墙部部分2>S.E型型组合挂挂件小单单元干挂挂石材幕幕墙1〉铝合合金挂件件1为母母件，先先与铝角角码连接接并调好好位置，，铝合金金挂件2和3为为子件与与石材在在地面组组装成小小单元。。再挂在在母件的的沟槽上上。2〉三维维可调，，保证石石材板块块的安装装精度。。3〉可无无序安装装。4〉维修修更换方方便简单单。铝合金挂挂件三维维图挂件1挂件2挂件3干挂石材材幕墙部部分2>S.E型型组合挂挂件小单单元干挂挂石材幕幕墙通过对支支座X、、Y、Z三个方方向的自自由调节节，保证证了安装装的精度度，消除除了安装装时产生生的误差差，可有有效的保保证石材材的安装装质量。。角钢横梁梁铝合金挂挂座前后调节节上下调节左右调节节E型挂件件S型挂件件干挂石材材幕墙部部分2>S.E型型组合挂挂件小单单元干挂挂石材幕幕墙横、竖龙龙骨的连连接采用用可伸缩缩结构，，满足了了横梁因因温差作作用而产产生的伸伸缩效应应，同时时提高了了幕墙的的抗震变变位能力力。角钢横梁梁幕墙立柱柱干挂石材材幕墙部部分2>S.E型型组合挂挂件小单单元干挂挂石材幕幕墙石材面板板可自由由拆换，，不受施施工顺序序的影响响，且更更换后外外观不受受影响。(S.E挂件拆拆装示意意图）干挂石材材幕墙部部分3>T型挂件件式干挂挂石材幕幕墙节点安装装三维图图T型挂件件1〉4mm厚铝铝矽镁挂挂件与不不锈钢挂挂件价格格差不多多。3〉强度度高于不不锈钢。。4〉安装装步骤少少，方便便快捷，，但平整整度稍差差。5〉必需需从下到到上安装装，维修修更换较较麻烦。。2〉表面面镀锌，可与钢钢龙骨直直接接触触。干挂石材材幕墙部部分3>T型挂件件式干挂挂石材幕幕墙干挂石材材幕墙部部分3>T型挂件件式干挂挂石材幕幕墙干挂石材材幕墙部部分S.E型型挂件与与其他类类型挂件件性能、、经济性性分析表表类型

项目

T型挂件

背拴式挂

SE小单元式挂件

备注

石材板可拆换性

相邻板材用一个挂件,可拆装性较差

相邻板块独立支撑,可内拆装

相邻板块(单元)支撑,外拆装容易

SE小单元式使用于高层装饰

安装

质量

根据板材的加工精度,随层变形能力较小

相邻板材平整度一般定位切槽,相邻板材平整度较好

SE挂件小单元适当工厂化生产,适合工期短

抗震

性能

一般较好

较好

石板抗风强度

低层较好

高.低层较好

高.低层较好

挂件

强度

一般较好

较好

SE型挂件

属铝矽镁挤压成型,强度高.

经济性

较低较高较低2.4立立柱与横横梁的设设计在JGJ133《《金属与石石材幕墙墙工程技技术规范范》中，强制性条条文规定定横梁应通过角角码、螺螺钉或螺螺栓与立立柱连接接，角码码应能承承受横梁梁的剪力力。螺钉钉直径不不得小于于4mm，每处处连接螺螺钉数量量不应少少于3个个，螺栓栓不应少少于2个个。横梁梁与立柱柱之间应应有一定定的相对对位移能能力。但工程中中经常采采用全部部焊接的的构造。。从技术层层面上来来说，焊焊接是可可行的，，但是从从法律上上说是通通不过的的，最好好的做法法是一端端焊接一一端螺接接。避免采用用短横梁梁，尽管管短横梁可可以节省省幕墙的的材料用用量，尤尤其对面面板比较较小的工工程，效效果比较较明显，，特别适适合与轻轻质面板板，如瓷瓷板、陶陶板和千千思板等等，但是在石材幕幕墙的应应用中，，不值得得推荐，，首先，横横梁安装装麻烦，，不容易易平整，，间隙调整整困难，，其次，平面外稳定性性差，有有一定安安全隐患患，还有有，如果果横向分分格小的的话，就就需要增增加立柱柱，不一一定会节节省材料料。JGJ133的的规定：：上下立立柱之间间应有不不小于15mm的缝隙隙，并应应采用芯芯柱连结结。芯柱柱总长度度不应小小于400mm。芯柱柱与立柱柱应紧密密接触。。芯柱与与下立柱柱之间应应采用不不锈钢螺螺栓固定定一般竖向向龙骨的的作用是是给横向向龙骨当当支座而横向龙龙骨按照照标高方方向分格格布置（（挂钩式和背栓栓式，龙龙骨和分分格线的的关系有有不同））。竖向龙骨骨按照龙龙骨的跨跨度和计计算模型型（简支支梁还是是双跨或或者连续续梁）计计算。一般竖向向龙骨的的间距1200（注意意区分墙墙角和墙墙面区，，同时考考虑横向向龙骨型型材壁厚厚对于不不同跨度度有不一一样的要要求）。。横梁与立立柱的分分格布置置幕墙与主主体结构构的连结结连接件应应进行承承载力计计算。受受力螺栓栓每处不不得少于于2个连接件与与主体结结构的锚锚固强度度应大于于连接件件本身承承载力设设计值与连接件件直接相相连的主主体结构构件，其其承载力力应大于于连接件件承载力力连接件的的螺栓、、焊缝强强度和局局部承压压，应符符合GBJ17的有关关规定石材转角角的连结结设计和和附加小小装饰石石板附加小石石板用AB胶粘粘贴和钢钢销连接接附加石板板比较大大，除了了用钢销销连接外外，还需需要用金金属角码码和背栓栓连接在在大石板板上阳角板板边宜宜倒角角，防防止板板边崩崩坏。。吊挂石石材的的设计计防范吊挂石板掉掉落的的措施施:采用铝铝蜂窝窝石板板、印印花铝铝板；；石板背背面贴贴玻璃璃纤维网网；采用背背栓、、长螺螺栓连连接；；石材幕幕墙的的防火火封堵堵2009年，TVCC大火给给幕墙墙行业业带来来巨大大的震震动。。根据据公安安部、、住房房和城城乡建建设部部联合合发布布的《民用建建筑外外保温温系统统及外外墙装装饰防防火暂暂行规规定》（公通通字[2009]46号）的的文件件精神神：（1）建筑筑高度度大于于等于于24m时，保保温材材料的的燃烧烧性能能应为为A级。（2）建筑筑高度度小于于24m时，保保温材材料的的燃烧烧性能能应为为A级或B1级。其其中，，当采采用B1级保温温材料料时，，每层层应设设置水水平防防火隔隔离带带。（3）保温温材料料应采采用不不燃材材料作作防护护层。。防护护层应应将保保温材材料完完全覆覆盖。。防护护层厚厚度不不应小小于3mm。，大面石石材幕幕墙采采用B1级保温温材料料时，，层间间应进进行封封堵石材幕幕墙后后面如如为实实体墙墙,可可以不不每层层做层层间防防烟封封堵,但需要要间隔隔2~3层层做一一道层层间防防烟封封堵；；门窗洞洞口周周边必须做防烟烟封堵堵.通通常用用100毫毫米厚厚的防防火岩岩棉.洞口口封堵堵的目目的是是防止止幕墙墙后面面的烟烟通过过洞口口周边边的空空隙窜窜入室室内.石材的的防水水设计计开缝石石材幕幕墙与与门窗窗洞口口周边边需做做批水水板当石材材幕墙墙为开开缝式式时，，需要要在石石材背背后用用防水水板做做一道道防水水层。。石材幕幕墙的的防雷雷设计计幕墙是是主体体建筑筑的维维护体体系，，幕墙墙的金金属框框架一一般不不单独独做防防雷接接地，，而是是利用用主体体结构构的防防雷体体系，，与建建筑本本身的的防雷雷设计计相结结合，，因此此要求求与具具体结结构的的防雷雷体系系可靠靠连接接，并并保持持导电电通畅畅。建筑幕幕墙的的防雷雷一般般属于于二级级防雷雷。横横向避避雷带带由上上下连连通的的竖骨骨料构构成，，其间间距不不大于于8m或10m，纵向向间隔隔高度度不大大于12m或10m（或3层楼楼层））设计计¢12的镀镀锌圆圆钢均均压环环(即即为8x12或或10x10的的防雷雷网格格)，，与埋埋件和和防雷雷引出出线焊焊接，，搭接接焊缝缝长度度大于于100mm1、在石石材中中，花花岗岩岩的强强度、、硬度度、耐耐磨性性、耐耐腐蚀蚀性明明显的的高于于大理理石，，因此此其应应用更更广泛泛。2、工程程上一一般采采用厚厚度为为25mm、30mm。3、按金金属与与石村村幕墙墙工程程技术术规范范（JGJ133-2001）要求求石材材板块块面积积不宜宜大于于1.5㎡。4、石材短短边尺尺寸在在600mm以内内称为为工程程板，价格格是最最经济济的；；短边边尺寸寸在600~800mm价格是是比较较适中中的；；长边边尺寸寸在1200mm以内价格最最为经经济；；当长长边尺尺寸大大于1200mm时，其其价格格将会会大幅幅上升升，尺尺寸越越大价价格会会以几几何级级数翻翻倍。5、短边边与长长边的的比为为0.5—1之间对对于受受力来来说最最为合合适。。设计中中应注注意的的问题题三.加加工制制作幕墙在在制作作前，，应对对建筑筑物的的设计计施工工图进进行核核对，，并应应对已已建的的建筑筑物进进行复复测，，按实实测结结果调调整幕幕墙图图纸中中的偏偏差，，经设设计单单位同同意后后方可可加工工组装装；石材幕幕墙的的龙骨骨基本本上都都是钢钢结构构，都都在现现场加加工制制作，，所以以要做做好现现场的的防护护措施施。钢钢结构构焊接接、螺螺栓连连接应应符合合《钢钢结构构设计计规范范》和和《钢钢结构构焊接接技术术规程程》的的有关关规定定。石板的的加工工制作作先按施施工图图做好好石材材幕墙墙分布布图然后制制作订订单和和加工工图最后下下发给给石材材厂家家加工工制作作四.施施工与与安装装石材幕幕墙施施工安安装的的工艺操操作流流程施工准准备检查验验收石石材板板块将板块块按顺顺序堆堆放初安装装加固验收基本操操作说说明：：（a）施工工准备备：由于板板块安安装是是整个个幕墙墙安装装中最最后的的成品品环节节，在在施工工前要要做好好充分分的准准备工工作。。准备备工作作包括括人员员准备备、材材料机机具准准备、、施工工现场场准备备。在在安排排计划划时首首先根根据实实际情情况及及工程程进度度计划划要求求排好好人员员，一一般情情况下下每组组安排排生产产3――6人人。安安排时时要注注意新新老搭搭配，，保证证正常常施工工及老老带新新的原原则，，材料料工器器具准准备是是否充充分，，要检检查施施工工工作面面的板板块是是否到到场，，是否否有没没有到到场或或损坏坏的板板块，，另外外要检检查扣扣件、、石材材胶等等材料料及易易耗品品是否否满足足使用用。施施工现现场准准备要要在施施工