砂岩和洞石幕墙10版

砂岩和洞石幕墙中国建筑科学研究院赵西安2007.4第1.0版

一、概述非花岗岩石材应用日渐增多2003年以后，砂岩、大理岩、石灰岩、洞石等非花岗岩石材在幕墙中应用日益增多。有些工程用量达7万平方米，有些工程用到200米以上的高度。目前规范并未对非花岗岩幕墙作出设计和施工规定，新情况带来了许多新问题。

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二、材料1.石材面板地质学分类（GB/T13890）分类岩浆岩沉积岩变质岩地表凝固地壳内部凝固钙镁质硅质钙镁质硅质喷出岩浅成岩深成岩代表性岩石玄武岩辉绿岩花岗岩橄榄岩辉长岩闪长岩石灰岩白云岩凝灰岩页岩砂岩砾岩大理岩片麻岩2.常见幕墙石材面板的类型（GB/T17670）商业分类类型花岗石大理石板石编号方式GXXXXMXXXXSXXXX类型中包含的岩石变质岩中的片麻岩岩浆岩沉积岩中的石灰岩、白云岩变质岩中的大理岩页岩、板岩、砂岩、凝灰岩等非花岗岩石材一、石材的种类大理石（MXXXX）包括大理岩、石灰岩、白云岩板石（SXXXX）只用砂岩、凝灰岩洞石石灰岩、砂岩、凝灰岩中含有许多孔洞的石材上述石材中，大理岩和石灰岩的材质相对较好，用于幕墙问题不大。但目前国内工程，喜欢用砂岩和洞石。

材性二、砂岩和洞石的材性特点1、材质疏松，软弱。有时夹杂松软的条纹、矿脉。容易破损、开裂。2、强度一般较低，强度分布分散，不同产地或矿山、不同开采点、甚至同一开采点不同荒石开出的板材强度相差甚远。品质较难控制。3、吸水率高，甚至可大于6%。有些还遇水软化。4、孔隙率高，抗冻融性能差。5、耐久性差，容易被腐蚀和风化。砂岩和洞石类型石材最低采用条件受弯强度试验值：平均不小于5N/mm2;单个值不小于4N/mm2。无折断，无裂缝，无掉渣，无软弱部分和软弱条纹，无大孔、通孔。冻融系数不宜小于0.8.经防水处理后，吸水率不大于1%。

当不得已之时…..

由于某种原因，不得不受命采用强度很低、性能很差的石材时，事前应进行充分可行性研究，进行足够的实验，采取非常规的加强和安全措施。承建商要考虑是否值得付如此大的的代价，冒如此大的风险。超高洞石幕墙的特殊要求

一提高对抗弯强度的要求:100米以下平均值大于5N/mm2最小值大于4N/mm2100米以上

平均值大于6N/mm2最小值大于5N/mm2

二加强管理,严格控制石材质量标准,每批石板均进行检验抗弯强度,每块板材均进行外观检查.超高洞石幕墙的特殊要求三加厚背面书树脂复合层的厚度.四采用注胶板缝,防止石板破碎后坠落.五表面进行封孔,六面防水处理.石材防水剂可采用有机硅或有机氟防水材料,要求:*无色透明,不改变石材外观、颜色、光泽。*耐候性好。*防水、防污、保持石材历久如新。*能防止腐蚀物质对石材的侵蚀。*良好的透气性。*施工性好，与硅酮石材密封胶相容。

三、

建筑设计千方百计确保安全砂岩和洞石应用安全是第一位

一、严把石材质量关

1选用矿山之前，要进行考察和材性试验，确保石材符合规定。2供货过程每批进行抗弯强度试验。3每块板材检查无破损、开裂方可上墙。4开孔、开槽等必须用机械进行。5表面防水应按规定工艺严格执行。

二、注意石板分格尺寸1石板尺寸不宜过大，一般控制在1.0m2之内。2尽量避免长条板。长宽比控制在3:1以下。否则宜用长边支承，增加横梁或立柱。

三、采取多道安全防范措施1槽口内灌注环氧胶粘剂（符合标准JC887的要求）。2石板背面加粘玻璃纤维织物。3采用注胶式板缝。4幕墙底下设绿化、水池等隔离带。防烟封堵一、层间隔烟封堵，可用岩棉（厚度100mm）、防火板等，要密封不透烟。二、实体墙面可不每层封堵，但门窗洞口周边应用100mm厚岩棉封堵。

四、结构设计钢结构可以焊接焊接是钢结构最可靠的连接方式之一，大型、厚壁、重载、高压、振动、冲击等最不利受力都用焊。石板幕墙从面板到主体结构，中间有许多环节可提供位移和变形，其中一些环节用焊接是完全可以的。振动台实验和平面内变形实验表明，焊接的幕墙承受达1/50的面内变形。许多焊接的幕墙经历了12级以上台风的多次吹袭，没有问题。理论和实践都表明，不许焊接没有道理。国外也有许多幕墙用焊接，并非全用螺栓。欧美用螺栓是因为焊工费用太高，用不起。韩国和香港幕墙的钢结构很多采用焊接。上下柱的连接

上下柱并不是必须连接上下柱之间并不是非连接不可，连接与否、连接方式完全取决于设计考虑和采用的计算简图。通常采用多跨铰接梁的计算模式，上下柱之间是铰接点，要保证上下位移一致，可传递剪力，应连接。如果设计按简支考虑，按简支梁计算，则可以不连接，只须留出间隙。实体墙上的幕墙可以按分段设置横梁和立柱，各自单独计算，各自单独受力，这时各段之间也可不连接.芯柱连接主要用于铝型材JGJ133-2001中关于型材用芯柱连接的规定是针对铝型材的。该规范是在1996~2000年间编制的，当时幕墙基本上只用铝型材，一般不考虑用钢型材。铝型材开模方便，又是高精度和超高精度产品，可以做到紧密滑动配合。因此用芯柱是恰当的。2000年以后，钢型材大量使用，JGJ133-2001的规定就不适应钢型材了。钢型材大量是开口断面，无法插芯；钢型材不能随便定尺寸，轧辊不能随便改，无法紧密配合；精度做不到高精级，滑动不了，或者空隙很大，芯柱晃动。新问题要有新办法对钢型材还照搬老规定，还硬要按JGJ133-2001的规定执行，必定要出问题。钢型材有钢型材的特点，要针对具体情况具体选用连接方式。只要达到两个要求就可以了：保证上下柱位移一致；能传递剪力。通常，可采用型钢或钢板作为连接板，一端焊接或用圆孔螺栓；另一端用长圆孔螺栓。当然，如果能做到配合良好，管材也可以用芯管连接。修订后的新JGJ133将采用上述规定。高二百米广州合银大厦立柱下焊上螺接

冷成型薄壁型钢的应用原规范只涉及热轧型钢，目前冷成型薄壁型钢已在幕墙中应用。冷成型薄壁型钢构件的设计，可按《冷弯薄壁型钢技术规范》GB50018执行。截面最小壁厚：梁：不应小于2.0mm；柱：不宜小于2.5mm；不应小于2.0mm。后加锚栓一、可采用机械锚栓或化学锚栓。两者谁优尚无定论。二、化学锚栓要防止焊接引起升温，只可做定位点焊，不可进行连续焊接。不得不焊时采用湿毛巾保护。要在锚栓附近焊接连接时，宜选用机械锚栓。三、通过拉拔实验决定承载力标准值Nk,以Nk/k2作为承载力设计值N。四、安全系数：风和地震K=3.0k2=2.15;自重K=3.5k2=2.5。背部连接的石材面板采用背栓、背卡、背槽连接的石材面板，应通过试验决定其连接承载力和设计计算方法。背栓和背卡应采用规范规定牌号的不锈钢，背槽应采用规范规定牌号的铝合金型材。背卡和背槽在开缝和开槽处应灌注环氧胶粘剂（JC887)；多孔石材上用背栓，宜灌注环氧胶粘剂。背部连接件试验中应为石材破坏或连接件拉断，不应出现连接件拔出，拔出意味失败。背部连接石板设计面板设计1面板按多点支承外挑弹性板设计。2可以用有限元计算，也可以查计算用表。连接件设计1连接件的承载力标准值取承载力试验平均值减去1.645倍标准差，但不小于试验的最小值。试验数量较少时可取试验最小值。2连接件承载力设计值取承载力标准值除以系数2.15后采用。相当于总安全系数约为3.0。

连接件设计3抗拉压设计时，每一个连接件平均拉压力应乘以受力不均匀系数1.25，其设计值不应大于连接件拉压承载力设计值。4进行自重下的抗剪设计时，应按构造情况决定承受自重的连接件数量。每一个连接件的平均剪力设计值应乘以受力不均匀系数1.25，且重力荷载的分项系数应取1.35。连接件的剪力设计值不应大于抗剪承载力设计值。穿透式连接对于特别软弱的石材,用金属件穿过石板,直接固定板材,是比较可靠的连接方式.

石板用螺栓穿透式固定开放式板缝幕墙采用开放式板缝，应考虑以下要求：1应采取措施排除板后的积水；