建筑石材幕墙技术专题.docx
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建筑石材幕墙技术专题
建筑石材幕墙技术专题
一建筑幕墙的种类
建筑幕墙的定义：
由面板与支承结构体系（支承装置与支承结构）组成的、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。
根据JGJ102-2003（玻璃幕墙工程技术规范》JGJ133-2401《金属石材幕墙工程技术规范》及JGJ3035-2001《建筑幕墙》的有关规定，建筑幕墙主要分为以下几类。
1玻璃幕墙
2石材幕墙
3金属板幕墙
4人造板幕墙
5单元式幕墙
6双层幕墙
7采光顶
二石材幕墙概念及构造
石材幕墙应当由面板、横梁和立柱组成，横梁和立柱组成石材面板的边框，横梁连接在立柱上，立柱通过角码、螺栓连接在预埋件上。
下图是石材幕墙典型构造示意图；
2.1石材幕墙的优缺点
2.1.1石材幕墙的优点
Ø石材具有质地坚硬、耐酸碱、不易退色的优点
Ø可以有效地避免传统湿贴工艺出现的板材空鼓、开裂、脱落等现象，明显提高了建筑物的安全性和耐久性；
Ø可以完全避免传统湿贴工艺板面出现的泛白、变色等现象，有利于保持幕墙清洁美观；
Ø在一定程度上改善了施工人员的劳动条件，减轻了劳动强度，也有助于加快工程进度。
2.1.1石材幕墙的缺点
Ø石材幕墙防火性能很差，尤其在高层建筑，火灾一般均在室内燃起，楼内的大火会使挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高，使钢材软化，失去强度，石板将会从高层形成石板“雨”落下。
Ø与传统湿贴的工艺相比，其造价明显偏高。
2.2石材幕墙的种类
2.1按面板密封形式分类:
✧封闭式石材幕墙和开放式石材幕墙：
◆封闭式幕墙系统需用中性硅铜耐侯密封胶、泡沫棒；系统的防水功能得到更好的保障。
石材背后形成密闭的空气层，具有更好的保温节能功效。
封闭式幕墙系统将外立面的缝全部密封，必需保证外立面的雨水不能进入石材背面，使石材密处于干燥状态，确保石材的抗弯强度和抗剪强度不变。
同时，还要注意石材的保温，防止凝结水的浸人石材墙体内并要防止雨进入墙体内侧，室内的水蒸气渗漏在石材的背面更不允许，因为石材是通透体，墙体内会有温差产生，温差产生后凝结水内部渗透，石材如处在寒冷地区会产生冰冻，这样还会出现冻融的反复缩环，对石材寿命造成极大的影响。
要保证石材不结冰，不碱化，并确保工程的永久性的必备措施。
◆开放式石材幕墙就是敞缝式石材幕墙（石材面板之间的缝隙不注胶填缝）。
放式石材幕墙安装根据等压雨幕原理进行拼接设计，具有很好的防水功能。
国外幕墙大多不注胶,注胶是不得已而为之,需要有专门的内防水配件,价格昂贵。
Ø开放式幕墙它改变了传统幕墙的结构形式，采用不打胶工艺，避免硅酮胶的二次污染；
Ø开放式幕墙系统在石材的背面形成空气对流，将水蒸气排出室外，防止石材表面形成温差使石材内表面不会出现凝结水。
但对于排雨水问题应由设计院、业主决定在采用何种形式，否则会有后患。
开放式幕墙系统在每个窗口的上方、左右两侧均安装导水板，大面积的石材幕墙每三个楼层设置一道导水板，该导水板可将石材板内侧的冷凝水和从安装缝中渗入的微量水导流到幕墙外侧。
Ø开放式幕墙系统背后面由较强的空气流动，可带走部分从外部传入的热量，使结构墙表面温度有所降低，因而有较好的保温节能效果。
2.2按面板的支撑固定形式分类:
一、针销式
即用销针和垫板通过板材边沿开孔连接，见图1。
此种靠销针受力，在销孔处应力比较集中。
现巳逐渐被其他方法代替。
二、蝴蝶式〔俗称上下翻。
两头翻式）
此种挂件见图2，在加工成形时已破坏了挂件强度（优质不锈钢除外）。
施工中因其上下翻头厚度和弯度迫使所切沟相必须加宽，安装时对石材容易造成破损，加工槽宽用胶量过大便其综合成本加大，便用中略显技术落后。
对挂件材质要求不明确，故不适宜广泛采用。
四、背拴式
此种挂件由德国引进。
施工，见图3。
即在石材的背部打孔用钱栓与龙骨连接，由后切式锚栓及后支持系统组成的幕墙干挂体系，因机械式锚固结构，不以柔性结合，不能解决好因温差造成的热胀冷缩变形问题。
五、背挂式（随藏愚吊式）
此种挂件以7075相矽镁合金为材质，见图4，恃别适于高层建筑和抗震建筑，体现出柔性结构连接的设计意图。
六、缝挂式
图5，其材质性能与背挂式挂件相同，而其施工方法的优势在于短植支挥，定位切槽，保证整个幕墙的垂直度，与锯片同半径的弧形镶片可紧密固定于沟槽中。
三幕墙设计
3.1石材幕墙设计的材料要求：
幕墙所用材料执行标准见GB/T21086《建筑幕墙》附录A，应符合JGJ102，JGJ133和JGJ113的规定，具有抗腐蚀能力，符合国家节约资源和环境保护要求。
性能应满足设计要求。
幕墙密封胶位移能力级别应符合设计位移量的要求，不宜小于20级。
金属挂装件
1石材连接用挂件执行标准GB/T21086《建筑幕墙》附录A，应符合其中JC830.2的规定。
2背栓、蝶形背卡应符合相关标准的要求，材料型号、尺寸、机械性能应满足设计要求。
背栓材料的耐火性、耐腐蚀性、耐久性应不低于后部支承结构所用材料的相应标准，应采用不低于316的不锈钢制作。
3.1.1转接件预埋件
幕墙采用的转接件及其材料应满足设计要求，应具有足够的承载力和可靠性。
宜具有三维位置可调能力，具体要求见表-1
项目内容
平板幕墙埋件
HF槽式幕墙埋件
平面螺栓槽式幕墙埋件
连接件安装方法
焊接
螺栓连接
可焊可连
连接安全性
人为因素较多，需现场控制
稳定，强度高
双保险
调整误差
容易
无法调整
容易
对结构要求
保护层厚度大于15mm，施工精度低
保护层大于45mm，施工精度高。
保护层大于30mm，施工精度一般。
埋件安装要求
方便
精度高
方便
埋件表面处理
防锈漆或热镀锌
热镀锌
防锈漆或热镀锌
埋件施工速度
快
难度高，速度较慢
块
幕墙施工速度
一般
快
较快
成本
低
高
中
综合评定
经济适用，性能稳定，适用于构件式幕墙
对建筑结构要求较高，无法调整
性能稳定，适用于各类幕墙，但仍受建筑结构限制
3.1.2石材面板要求
弯曲强度标准值小于8.0MPa的石材面板，应采取附加构造措施保证面板的可靠性。
在严寒和寒冷地区，幕墙用石材面板的抗冻系数不应小于0.8。
石材表面宜进行防护处理。
对于处在大气污染较严重或处在酸雨环境下的石材面板，应根据污染物的种类和污染程度及石材的矿物化学性质、物理性质选用适当的防护产品对石材进行保护。
石材面板安装到位后，横向构件不应发生明显的扭转变形，板块的支撑件或连接托板端头纵向位移应不大于2mm。
相邻转角板块的连接不应采用粘结方式。
石材具体要求见表-2
表-2石材性能要求
天然花岗石
天然大理石
其他石材
（干燥及水饱和）
弯曲强度标准值（MPa）
≥8.0
≥7.0
≥8.0
8.0≥f≥4.0
吸水率
≤0.6%
≤0.5%
≤5%
≤5%
最小厚度（mm）
≥25
≥35
≥35
≥40
单块面积（m2）
不宜大于1.5
不宜大于1.5
不宜大于1.5
不宜大于1.0
3.1.3铝合金表面处理工艺要求
表面处理方法
膜层级别
（涂层种类）
厚度t（μm）
检测方法
平均膜厚
局部膜厚
阳极氧化
AA15
t≥15
t≥12
测厚仪
电泳涂漆
阳极氧化膜
B
t≥10
t≥8
测厚仪
漆膜
B
—
t≥7
测厚仪
复合膜
B
—
t≥16
测厚仪
粉末喷涂
—
—
40≤t≤120
测厚仪
氟碳喷涂
二涂
—
t≥30
t≥25
测厚仪
三涂
t≥40
t≥35
测厚仪
3.1.4玻璃
幕墙玻璃宜采用安全玻璃；
幕墙玻璃的公称厚度应经过强度和刚度验算后确定，单片玻璃、中空玻璃的任一片玻璃厚度不宜小于6mm。
夹层玻璃的单片玻璃厚度不宜小于5mm，夹层玻璃、中空玻璃的两片玻璃厚度差不应大于3mm;
幕墙玻璃的反射比不应大于0.3;
幕墙用中空玻璃的间隔铝框可采用连续折弯型或插角型。
中空玻璃气体层厚度不应小于9mm，宜采用双道密封:
Ø明框玻璃幕墙:
丁基密封胶和聚硫密封胶，
Ø隐框和半隐框玻璃幕墙:
应采用丁基密封胶和硅酮结构密封胶。
幕墙用钢化玻璃宜经过热浸处理。
3.2石材幕墙设计的性能要求：
根据GB/T21086《建筑幕墙》的要求，设计时应考虑如下要求：
常规物理性能要求
☐抗风压性能
☐水密性能
☐气密性能
☐平面内变形性能
☐热工性能
☐空气声隔声性能
☐光学性能
☐耐撞击性能
新增加的要求
☐现场淋水试验
☐振动台抗震性能
☐承重力性能
功能要求（产品标准中弱化）：
☐防雷要求
☐防火要求
3.2.1抗风压要求
1.幕墙的抗风压性能指标应根据幕墙所受的风荷载标准值Wk确定，其指标值不应低于Wk，且不应小于1.0kPa。
Wk的计算应符合GB50009的规定
2.在抗风压性能指标值作用下，幕墙的支承体系和面板的相对挠度和绝对挠度不应大于表3的要求
支承结构类型
相对挠度（L跨度）
绝对挠度（mm）
构件式玻璃幕墙
单元式幕墙
铝合金型材
L/180
20（30）a
钢型材
L/250
20（30）a
玻璃面板
短边距/60
—
石材幕墙
金属板幕墙
人造板材幕墙
铝合金型材
L/180
—
钢型材
L/250
—
点支承玻璃幕墙
钢结构
L/250
—
索杆结构
L/200
—
玻璃面板
长边孔距/60
—
全玻璃幕墙
玻璃肋
L/200
—
玻璃面板
跨距/60
—
a：
括号内数据适用于跨距超过4500的建筑幕墙产品
3.2.2水密性能
1.有水密性要求的建筑幕墙在现场淋水试验中，不应发生水渗漏现象
2.开放式建筑幕墙的水密性能可不作要求
3.2.3水密性能
1.气密性能指标应符合GB50176、GB50189、JGJ132-2001、JGJ134、JGJ26的有关规定，并满足相关节能标准的要求。
一般情况可按表4确定
地区分类
建筑层数、高度
气密性能分级
开启部分qL
（m3/m·h）
幕墙整体qA
（m3/㎡·h）
夏热冬暖地区
10层以下
2
2.5
2.0
10层及以上
3
1.5
1.2
其它地区
7层以下
2
2.5
2.0
7层及以上
3
1.5
1.2
2.开放式建筑幕墙的气密性能不作要求
3.2.4热工性能要求
建筑幕墙传热系数应按GB50176的规定确定，并满足GB50189、JGJ132-2001、JGJ134、JGJ26和JGJ75的要求。
玻璃（或其它透明材料）幕墙遮阳系数应满足GB50189和JGJ75的要求。
幕墙传热系数应按相关规范进行设计计算。
幕墙在设计环境条件下应无结露现象。
对热工性能有较高要求的建筑，可进行现场热工性能试验。
幕墙传热系数分级指标K应符合表5的要求
分级代号
1
2
3
4
5
6
7
8
分级指标
值K（W/m2K）
K≥5.0
5.0＞K≥4.0
4.0＞K
≥3.0
3.0＞K
≥2.5
2.5＞K
≥2.0
2.0＞K
≥1.5
1.5＞K
≥1.0
K<1.0
注：
8级时需同时标注K的测试值。
玻璃幕墙的遮阳系数应符合：
a）遮阳系数应按相关规范进行设计计算。
b）玻璃幕墙的遮阳系数分级指标SC应符合表6的要求
分级代号
1
2
3
4
5
6
7
8
分级指标值SC
0.9≥SC＞0.8
0.8≥SC＞0.7
0.7≥SC＞0.6
0.6≥SC＞0.5
0.5≥SC＞0.4
0.4≥SC＞0.3
0.3≥SC＞0.2
SC≤0.2
注1：
8级时需同时标注SC的测试值。
注2：
开放式建筑幕墙的热工性能应符合设计要求
3.2.5空气声隔声性能
空气声隔声性能以计权隔声量作为分级指标，应满足室内声环境的需要，符合GBJ118《民用建筑隔声设计规范》的规定。
空气声隔声性能分级指标RW应符合表7的要求
分级代号
1
2
3
4
5
分级指标值RW（dB）
25≤RW＜30
30≤RW＜35
35≤RW＜40
40≤RW＜45
RW≥45
注：
5级时需同时标注RW测试值。
开放式建筑幕墙的空气声隔声性能应符合设计要求
3.2.6平面内变形性能
建筑幕墙平面内变形性能以建筑幕墙层间位移角为性能指标。
抗震设计时，指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍
表8平面内变形性能指标要求
建筑高度
结构类型
建筑高度H（m）
H≤150
150＜H≤250
H＞250
钢筋
混凝土
结构
框架
1/550
—
—
板柱-剪力墙
1/800
—
—
框架-剪力墙、框架-核心筒
1/800
线性插值
—
筒中筒
1/1000
线性插值
1/500
剪力墙
1/1000
线性插值
—
框支层
1/1000
—
—
多、高层钢结构
1/300
注：
1）表中弹性层间位移角=Δ/h,Δ为最大弹性层间位移量，h为层高。
2）线性插值系指建筑高度在150~250间，层间位移角取1/800（1/1000）与1/500线性插值。
平面内变形性能分级指标γ应符合表9的要求。
分级代号
1
2
3
4
5
分级
指标值γ
γ＜1/300
1/300≤γ
＜1/200
1/200≤γ
＜1/150
1/150≤γ
＜1/100
γ≥1/100
注：
表中分级指标为建筑幕墙层间位移角
3.2.7石材幕墙可维护性要求
石材幕墙的面板宜采用便于各板块独立安装和拆卸的支承固定系统，不宜采用T型挂装系统。
四幕墙施工
为了确保干挂石幕墙在强度、安全、美观等方面符合要求，不仅要有好的设计方案，最关键的是保证干挂石幕墙施工阶段的施工质量。
怎样确保施工质量？
怎样避免施工中少出现质量问题？
必需要做好下面的工作：
4.1在干挂石幕墙的施工中，必须严格把好原材料关。
监理单位应对其几种主要材料进行重点检查。
一是石材到达现场应有产品合格证和检测报告，其加工精度（如几何尺寸、表面光泽度、表面平整度、开槽、暗裂等）应保证符合设计要求。
二是对于没有预埋件或预埋件位置不准的建筑物，通常做法是在混凝土墙上使用螺栓对钢板进行固定，这就要求螺栓的抗拉、抗剪强度必须达到设计值，螺栓应尽可能采用高品质的高强化学螺栓，且必须有产品合格证和测试报告。
对于大面积的干挂石幕墙来说，其主、副龙骨通常采用槽钢和角钢；对于小面积的干挂石幕墙可以采用角钢做龙骨。
其质量检查除必须的外观检查、产品合格证、测试报告外，还应检查镀锌层的光泽度和均匀性。
三是检查同一幕墙工程是否采用同一品牌的硅酮结构密封胶和硅酮耐候密封胶配套使用，两者是否在有效期内使用。
4.2现场管理
干挂石材的施工应加大现场管理力度，监理在监督过程中应对容易出现问题的几个环节进行重点监控。
4．2.1预埋螺栓
施工中，监理单位应重点对螺栓的埋设长度、孔洞清理、螺母拧紧等进行检查，以保证螺栓的使用强度达到要求。
另外，施工中螺栓必须使用在混凝土墙上，不能使用在砖墙上，否则强度达不到要求，会留下安全隐患。
4.2.2龙骨焊接安装
龙骨安装过程必须对每一根横、竖龙骨的轴线位置、安装标高、垂直度与设计图纸进行核对，确保偏差控制在允许范围内，以保证石材安装时有足够的调节范围。
龙骨焊接质量的优劣直接影响到整个幕墙工程的安全性和强度要求，首先监理单位应检查焊工的上岗证书，必须严格按国家颁布的焊接规范及设计要求，对焊接位置进行质量检查。
杜绝点焊和烧断角钢等现象，同时对完成焊接的部位，应及时进行防腐处理，至少进行二遍防腐。
4.2.3石材安装
为保证石材的安装质量，监理单位应首先要求施工单位进行挂线（水平线和垂直线）以明确安装位置，验收合格后才能开始进行挂石板，不管干挂是由下而上，还是从上而下，第一排石板的安装至关重要，监理必须对第一排的标高、垂直度、转角、弧度、水平缝等严格检查，保证后续石板的安装质量。
在安装过程中，随时对上墙石板的开槽位置、槽内粉尘的清除、硅酮结构的密封胶灌注是否饱满等情况进行检查，发现问题及时纠正。
当石板就位后，特别要检查螺栓是否拧紧。
4.2.4注硅酮耐候密封胶（封闭式）
石板安装完毕应经有关部门验收合格后才能进行最后一个项目——注封口胶（硅酮耐候密封胶），监理应要求施工单位先进行样板施工，达到要求后，由专人进行操作。
注胶前，用毛刷清理板缝，板缝内塞入泡沫条，深度应均匀，板缝两边应贴防污纸条，注胶时用力要均匀，不抖动，胶表面应均匀光滑，转角和接口部位应平顺贯通。
干挂石幕墙完工后，验收时监理单位应准备2m靠尺、钢板尺、经纬仪、卡尺、坠绳等必要的检查工具对幕墙进行检查。
对易发生漏水的部位如阴阳角等处进行淋水检查，确保工程优质完成。
五幕墙验收
5.1幕墙性能检验项目要求
GB/T21086《建筑幕墙》中规定，幕墙性能应满足表10要求：
序号
项目的名称
要求的
章条号
检测方法
章条号
检验类别
型式
检验
中间
检验
交收
检验
一
幕墙性能
1
抗风压性能
14.1
√
√
2
水密性能
14.2
√
√
3
现场淋水试验
.3
14.2
△
△
4
气密性能
14.3
√
√
5
热工性能
14.4
√
△
6
空气声隔声性能
14.5
√
△
7
平面内变形性能
.2
14.6
√
○
8
振动台抗震性能
.3
14.6
△
△
9
耐撞击性能
14.7
△
△
10
光学性能
14.8
△
11
承重力性能
△
12
防雷功能
14.9
△
△
其中：
√必检项目
△非必检项目，根据设计或用户要求可定为必检项目
○有抗震设防要求或用于多、高层钢结构时为必检项目，否则为非必检项目
5.2幕墙检验-中间检验的判定
Ø抽样结果的判定应符合表79的规定。
解决判定问题
Ø满足合格判定数，且不合格值不影响安全和正常使用，则可判定检验批合格。
Ø结构胶厚度、宽度检验应全部合格才判定检验批合格。
表-11检验样本判别表
样本容量
合格
判定数
不合格
判定数
样本容量
合格
判定数
不合格
判定数
2-5
8
13
20
1
2
3
5
2
3
4
6
32
50
80
≥125
7
10
14
21
8
11
15
22
5.3幕墙交收检验
Ø幕墙试验样品应具有代表性，工程中不同结构类型的幕墙可分别或以组合形式进行必检项目的检验。
适用于“四性”检验
各类幕墙-玻璃、石材、金属板材、人造板材、双层...
Ø表11规定交收检验项目的检验结果中，抗风压性能检验结果不合格，则该幕墙应判定为不合格。
Ø其它必检项目（非抽样检验的项目）不合格，应重新单项复检，如仍不合格，则该幕墙应判定为不合格。
Ø抽样检验的项目中，应有80%抽样实测值合格，且不合格值不影响安全和正常使用，则可判定检验批合格。
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