常泰装璜背栓式石材幕墙施工工法.docx

常泰装璜背栓式石材幕墙施工工法.docx

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常泰装璜背栓式石材幕墙施工工法

背栓式石材幕墙施工工法

常泰建筑装璜工程有限公司

钱曙珊董桢林潘协平

1.前言

用背栓点连接石材板块进行建筑外饰面石材施工是建筑外装饰施工技术的重大突破，它开辟了石材幕墙施工工艺的新纪元，使石材幕墙有了广阔的使用领域，任何建筑物、任何高度、任何部位、任何构造形式都可以采用背栓式连接石材幕墙。

2．工法特点

采用背栓式连接的石材幕墙，石材板块之间的缝隙一般不打密封胶，是一种通风式的石材幕墙，因此背栓式连接的石材幕墙抗震性及抵抗风压的能力极强，稳定性能高，安全性强，施工强度低，机械化施工程度高，在施工过程中石材板块安装方便灵活。

同时还具有如下特点：

（1）、通过底部拓孔技术达到无膨胀力固定。

（2）、背栓系统受力明确，有着可靠的力学计算保证。

（3）、石材板块之间单独受力，无任何不确定性应力累积。

（4）、连接件整体破坏荷载高，安全度高。

（5）、石材板块大小主要由板的抗弯能力决定，而受背栓承载能力约束较小。

（6）、背栓件为背部固定，不影响表面美观效果。

3．适用范围

背栓式连接方法适用于各种石材幕墙。

石材的背栓式连接法是一种先进的施工技术，可广泛推广。

4．工艺原理

石材幕墙的立柱与主体结构通过预（后置）埋件相连接，然后横龙骨与转接角码通过焊接及螺栓连接相结合的方法固定于主龙骨上，石材与横龙骨通过背栓及铝合金挂件连接在一起。

主龙骨不直接受力，而是通过横龙骨将石材自重与外界荷载传递到主龙骨上，从而传递于主体结构上。

（见图1）

图1

石材板块安装时首先在石板背面用专用钻孔机器打出锥形扩大孔，然后植入背栓，再将背栓专用铝合金挂件连接在钢结构框架上。

采用背栓式连接的石材幕墙，板块之间的缝隙一般不打密封胶，板缝是开敞式的，所以石材板块后面的空间与室外是连通的，形成了内外的等压腔，减少了雨水的渗入，同时也便于空气的流通和潮湿的蒸发。

另外，空缝不打胶，在立面上形成了较深的阴影线条，强调了石材的立面效果，具有较好的立体感。

（见图2）

图2

5．工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

施工准备→测量放线→后置埋板的定位及设置→镀锌钢框架的制作及安装（立柱与角码通过不锈钢对拉螺栓连接→连接好的立柱与角码通过焊接与埋板固定连接→固定横梁的角码与立柱用不锈钢对拉螺栓连接→镀锌角钢横梁与角码通过焊接与螺栓连接相结合的方式固定）→保温层的设置安装→镀锌铁皮防水层的设置及安装→钢框架的防雷等电位连接→横龙骨上铝合金支座的设置安装→石材板块装配组件制作（石材板块打孔及养护处理→不锈钢背栓、铝合金挂件连接石材板块）→石材板块安装→表面清理。

5.2操作要点

5.2.1施工准备

组织专业施工队伍进行施工，在施工前由项目部向班组进行技术交底和安全交底。

5.2.2测量放线

1.首先对已完土建工程进行测量校核，施工人员依照施工图纸中幕墙工程的布置与建筑物轴线及门窗洞口的控制线进行校核，确保已完土建工程与幕墙布置准确吻合。

2.幕墙立柱轴线定位：

确定立柱调整方案并经认可后，根据土建结构提供的轴线确定立柱轴线（用钢线定出立柱左右位置）每一定位轴线误差在本定轴线间消化，不可积累，且每个分格尺寸误差不大于2mm。

3.幕墙立柱标高定位：

根据设计要求确定出单根立柱顶标高与结构楼层标高的关系，然后在结构外围顶板上用墨线弹出立柱顶标高线或控制线。

5.2.3后置埋板设置

根据设计要求结合建筑主体结构进行后置埋板的设置。

后置埋板采用300mm×200mm×10mm热镀锌铁板及M12×160mm化学锚栓进行固定。

埋板安装应牢固，位置准确，埋板的位置误差应按设计要求进行复查，当设计无明确要求时，埋板的标高偏差不应大于10mm，水平位置偏差不应大于20mm，对不合格的要进行补板或校正。

5.2.4镀锌钢框架的制作及安装

我们采用90mm×60mm×4mm钢方管作立柱，立柱通过M12不锈钢对拉螺栓及镀锌钢角码与后置埋板固定连接，钢角码与埋板的焊接部位必须进行防锈处理，焊缝必须满足相应规范所规定的要求。

为了满足钢框架受外力后能发生相应的位移，所以上下立柱间留有不小于15mm的间距，并且采用70mm×50mm×4mm的芯柱连接，且芯柱的长度不小于400mm。

50mm×50mm×5mm角钢作为横梁，角码采用M6不锈钢对拉螺栓与立柱进行固定连接，横梁与角码的连接是通过一端焊接一端螺栓连接的方式。

这种连接方式既保证了横梁与立柱间的可靠连接，同时又确保在立柱与横梁间发生相对位移时不会因为应力累积而导致钢架变形。

（见图3）

图3

5.2.5保温层的设置安装

我们采用的是DF硬泡聚氨酯喷涂保温层，要求厚度不低于25mm。

该保温材料导热系数为0.022～0.027W/（m·K），与墙体粘接牢固，保温效果好；材料结构致密，无空腔构造，抗风压能力强。

整个墙体保温施工过程均采用机械化作业，在钢架施工完成后，由专业施工队伍进行。

首先清理墙面、清洗油渍、清扫浮灰，然后用喷枪或滚刷将聚氨酯防潮底漆均匀喷刷，再开启聚氨酯喷涂机将硬泡聚氨酯均匀地喷涂于墙面之上，施工喷涂可多遍完成，每次厚度宜控制在10mm以内。

喷涂完成后对保温层厚度进行检查，并清理附着在钢架上的保温材料，以免影响不锈钢挂件安装。

5.2.6镀锌铁皮防水层的设置及安装

由于整个幕墙是一个通风式的石材幕墙，将会有少量雨水进入，所以我们设置了镀锌铁皮防水层。

保温层设置好后，我们用1.0mm厚的镀锌钢板固定于立柱上，将整个保温层密封起来，并在接缝位置用密封胶进行密封处理。

5.2.7钢框架的防雷等电位连接

按照设计要求，将整体幕墙划分成几个防雷区，将每个区的钢框架连接起来形成一个闭合的回路，从而形成一个等电位的连接，然后再将钢框架和建筑主体的防雷装置连接起来，从而满足建筑幕墙的防雷功能。

5.2.8横龙骨上铝合金支座的设置安装

按照设计图纸中石材幕墙的分格要求将铝合金支座用M6不锈钢螺栓固定在横梁上，固定点按板块的定位点进行设置，支座与横梁之间必须要加设绝缘垫片，以防止发生电化学反应而造成对钢骨架及挂件系统的腐蚀损坏。

横龙骨上铝合金支座设置的原则：

本工法中由于每块石材都是按照四个背栓设计，背栓孔中心距离石材边200mm，门窗洞部位背栓孔中心距离石材边300mm。

在设置安装支座时需要注意的是：

1.支座安装必须牢固可靠；2.在同一立面上的支座要对水平度、垂直度以及平面度进行复核校调；3.在门洞、窗洞部位，支座到洞口边缘的距离要预留出门窗洞口侧板安装的空间；4.支座调平后先进行初步固定，待安装石材时再进行完全固定。

5.2.9石材板块装配组件制作

1.石材板块打孔及养护处理

根据设计要求并结合铝合金支座的位置确定石材背面打孔位置，在石材加工车间采用专业打孔机器打出锥状扩大孔，每块石板打四个孔。

开孔完毕后要对石板进行养护处理，石板的里外侧边六面都要刷石板养护剂，这样可以防止空气中的酸性物质、雨水以及其它化学物质对其污染。

打孔加工不合格的石材及有色差的材板必须挑检出来以免影响外观效果。

2.不锈钢背栓、铝合金挂件连接石材板块

将石板背面朝上水平放在操作平台或垫木

上，然后将背栓轻轻打入石板，放置好铝合金挂件，调整挂件的水平度和垂直度，拧紧背栓螺母。

5.2.10石材板块安装

石材安装将装配好的石材板块对照施工排版图，检查石材的尺寸与外观质量,同时对照加工图检查加工精度，如果都符合相应的规范要求，进行石材板块安装。

石材板块应按照自下而上的顺序进行,由工人将其挂到与横梁连接的铝合金支座上,然后调整横梁上的铝合金支座,使各支座受力均匀，同时保证石材板面垂直水平,这样就完成了一块石材的安装。

如此循环,就可完成整面石材幕墙的安装。

背栓式石材连接节点见图4。

考虑到石材幕墙整体的美观效果同时为了便于将来石材维修拆装的方便，铝合金挂件凹槽深度与石材板缝的大小除满足设计要求外,不锈钢挂件的凹槽深度一般与石材板缝相差不大于4mm。

本工法节点图中石材板缝为10mm,挂件凹槽深度14mm。

图4

5.2.11石板表面清理

石板安装完毕后，难免有一部分石板会受到污染，所以石板安装完毕后要对整个墙面进行清理，从而达到完美的外观效果。

6、材料与设备

6.1主要材料：

300mm×200mm×10mm热镀锌后置埋板、M12×160mm化学锚栓、镀锌转接连接角码、90mm×60mm×4mm热镀锌钢方管、70mm×50mm×4mm热镀锌钢驳管、50mm×50mm×5mm热镀锌角钢、M12不锈钢对拉螺栓、M6不锈钢对拉螺栓、M8不锈钢后切背栓、铝合金挂件系统、M6不锈钢螺栓、1.0mm镀锌钢板、防锈漆、银粉漆、电焊条、30mm厚镜面花岗岩。

6.2主要施工设备及测量仪器：

锥形扩大孔打孔设备、大型石材切割机、电焊机、砂轮切割机、角磨机、手电钻、电锤、扳手、套筒扳手、经纬仪、水准仪、线锤、墨斗等。

7、质量控制

7.1过程质量控制

首先，施工过程中要做好三检，即“自检、互检、交接检”。

每道工序开始前都要对上道工序完成的情况进行检验，符合要求后再进行本工序施工。

同样在本道工序完成后也要进行质量检验，合格后再交由下道工序进行施工。

特别是钢架制作、铝合金支座安装、石材板块安装等必须在过程中对施工质量进行严格控制。

其次，要做好钢架的隐蔽工程验收。

钢架施工完成后，先进行自检，自检合格后报监理及相关单位进行验收，隐蔽验收合格后方能进行石材安装。

7.2竣工质量验收

工程验收可以将整个幕墙按规范规定要求划分为若干个检验部位进行检查验收。

石材板块的表面质量、安装质量，石材幕墙的整体质量等检验项目按国家建筑幕墙规范所规定的要求一一进行检验。

质量要求符合《金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001》中相关要求。

详见表1-表3。

石材的表面质量表1

项目

质量要求

0.1——0.3mm划伤

长度小于100mm不多于2条

擦伤

不大于500㎡

注：

1、石材花纹出现损坏的为划伤。

2、石材花纹出现模糊现象的为擦伤。

石板的安装质量表2

项目

允许偏差（mm）

检查方法

竖缝及墙

面垂直度

幕墙层高不大于3m

≤2

激光经纬仪

或经纬仪

幕墙层高大于3m

≤3

幕墙水平度（层高）

≤2

2m靠尺、钢板尺

竖缝直线度（层高）

≤2

2m靠尺、钢板尺

横缝直线度（层高）

≤2

2m靠尺、钢板尺

拼缝宽度（与设计值比）

≤1

卡尺

石材幕墙的安装质量表3

项目

允许偏差（mm）

检查方法

幕墙垂

直度

幕墙高度不大于30m

≤10

激光经纬仪

或经纬仪

幕墙高度大于30m，不大于60m

≤15

幕墙高度大于60m，不大于90m

≤20

幕墙高度大于90m

≤25

竖向板材直线度

≤3

2m靠尺、塞尺

横向板材水平度不大于2000mm

≤2

水平仪

同高度相邻两根横向构件高度差

≤1

钢板尺、塞尺

幕墙横向

水平度

不大于3m的层高

≤3

水平仪

大于3m的层高

≤5

分格框对

角线差

对角线长不大于2000mm

≤3

3m钢卷尺

对角线长大于2000mm

≤3.5

8、安全措施

石材幕墙作为室外施工的一部分，在施工安全上尤其需要重视，必须要做好如下工作：

1、项目部必须实行安全管理责任制，明确安全施工的重要性。

2、施工前对所有人员进行安全交底和安全教育，并形成书面记录。

2、施工现场脚手架搭设要符合要求，并通过安全专项验收。

3、所有施工人员必须配备合格的安全帽、安全带，电焊工作业必须穿绝缘鞋，带绝缘手套。

4、配备专职安全员。

5、高空作业要防止坠落，同时禁止向地面抛掷任何物品。

6、特殊工种（电焊工）必须持证上岗。

电焊作业前要先开具动火证，焊接时要安排专人看火，并在焊接下方设置防火斗，同时必须配备灭火器。

7、加强安全检查，除日常巡查外还要定期对现场安全情况进行全面检查，杜绝安全事故隐患。

9、环保措施

施工过程中应遵照执行国家和地方（行业）有关环境保护法规中所要求的环保指标，加强环境保护，努力做好改善施工环境的各项工作，同时做到文明施工的各项要求。

9.1环境保护方面：

1、加强对工人的环境保护教育。

2、严格控制施工现场的粉尘及噪声，防止大气污染和噪声污染；3、施工垃圾要及时清运，严禁随意抛洒。

4、施工产生的废石料，应统一堆放，施工结束后由石材供应商进行无污染处理。

9.2文明施工方面：

1、实现现场施工标准化，严格规范现场材料、设备管理，材料及设备分类、分规格整齐放置。

2、严格按规范标准和设计要求进行施工，确保施工质量及安全，杜绝野蛮施工作业。

3、加强管理，杜绝不文明行为。

4、定期开展文明施工教育。

10、效益分析

采用背栓式连接的石材幕墙有如下优点：

1、工厂化施工程度高，石材切割、开孔等均在专业加工厂内完成。

2、板材上墙后调整工作量少，提高了施工安全性，及成品保护率。

3、可有效的利用机械化施工，不但提高了施工效率，而且大大降减了施工强度。

4、节点做法灵活，可充分展现建筑物的细部构造。

5、通风式石材幕墙利用幕墙内外等压对流开缝原理，提高了结构防水抗渗及保温节能功效。

6、便于石材板块更换维修，降低建设成本，减少幕墙长期维护费用。

经实践检验和分析研究，在钢骨架相同的情况下，采用背栓式连接法施工的石材幕墙工程材料费稍高，机械费略高，人工费低，施工机械化程度高，施工进度快，施工质量好，工程整体效果美观。

从经济效益及社会效益等各个方面进行综合分析背栓式石材幕墙施工方法值得大力推广。

11、应用实例

1、常州市武进财税大厦幕墙装饰工程，位于常州市武进区延政中路。

该建筑为框架结构，总建筑面积31000m2，背栓式石材幕墙面积6000m2，2007年8月开工至2008年12月竣工。

该项目建成后成为了武进区的经济管理中心，不论在建筑效果还是使用功能上都得到了社会各界的一致好评。

2、泰州市文化中心（会议中心）幕墙装饰工程，位于泰州市新区永兴路。

该建筑为框架结构，总建筑面积18000m2，背栓式石材幕墙面积达11000m2，2008年9月开工至2009年5月竣工。

该项目建成后，成为了泰州市区的新地标、市民文化活动的重要场所。

3、常州市客运中心及配套设施幕墙装饰工程，位于常州市新堂路，沪宁城际铁路常州站北广场西侧。

总建筑面积10万平方米，背栓式石材幕墙面积达12000m2，2009年11月开工至2010年3月竣工。

该项目建成后，将成为常州市的重要交通枢纽，不但迎接来自全国各地的旅客，而且将为江苏省第十七届省运会、2010年上海世博会提供优质的服务和保障。