石材幕墙工程.docx
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石材幕墙工程
石材幕墙工程
从建筑物外墙的特征来看,石材板幕墙是一种独立的围护结构系统,它是利用金属挂件将石材饰面板直接悬挂在主体结构上。
当主体结构为框架结构时,应先将专门设计独立的金属骨架体系悬挂在主体结构上,然后再通过金属挂件将石材饰面板吊挂在金属骨架上。
石材板幕墙是一个完整的围护结构体系,它应该具有承受重力荷载、风荷载、地震荷载和温度应力的作用,还应能适应主体结构位移影响,所以必须按照有关设计规范进行等要求。
石材板幕墙的分格要满足建筑立面造型设计的要求,也应注意石材板的尺寸和厚度保证石板在各种荷载作用下的强度要求,同时,分格尺寸也应尽量符合建筑模数化,尽量减少规格尺寸的数量,从而方便施工。
在高级建筑装饰幕墙工程中,用得最多的当属干挂花岗石板幕墙。
一、材料规格和性能
(一)石材
石材饰面板多采用天然花岗岩,常用板材厚度为25-30mm。
由于天然石材的物理
力学性能较离散,还存在许多微细裂纹,即使在同一矿脉中开采出的石材,其强度和颜色也可能有很大差异。
因为石板幕墙是暴露在室外,一般面积较大和高度较高,是建筑物室外装饰的重要部分,它还要长期受到各种自然气候因素的作用。
所以一定要选择质地密实、孔隙率小、含氧化铁矿成分少的品种,还应到矿产地考察,所选品种的矿体要大,以便板材质量和色泽有可靠保障。
当荒料加工成大板后,还要进一步对材质和斑纹颜色作严格挑选分类,才能最后加工成饰面板。
花岗石是一种脆性材料,但在一定外力作用下也会发生变形,所以加工后的大板和成品板的堆放倾斜度不能小于82°,要对称码放在型钢支架两侧,每一侧码放的板块数量不宜太多,一般20厚的板材最多8~10块。
当然这也与石材的品种和板材尺寸大小有关。
花岗石尽管结构很密实,但其晶体间仍存在肉眼无法察觉的空隙,所以仍有吸收水分和油污的能力,所以对重要工程项目,对饰面板有必要进行化学表面处理。
(二)金属骨架
石板幕墙同玻璃幕墙一样处于建筑物的外表面,经常受到自然环境下各种不利因素的影响,如日晒、雨淋、风沙等的侵蚀。
而且石板幕墙造价较高,一般用于重要和高级建筑的外表装饰。
所以同样要求石板幕墙的材料要有足够的耐候性和耐久性。
具备防风雨、防日晒、防盗、防撞击、保温隔热等功能。
所用金属材料应以铝合金为主,个别工程为避免电化腐蚀,局部骨架也有采用不锈钢骨架,但目前较多项目均采用碳素结构钢。
采用碳素结构钢应进行热浸镀锌防腐蚀处理,并在设计中避免用现场焊接连接,以保证石板幕墙的耐久性。
许多工程都采用简单刷防锈漆处理,应该讲这是很不适宜的。
1.铝合金型材
建议参照我国现行规范《玻璃幕墙工程技术规范》JBJl02执行,应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237中规定的高精级和《铝及铝合金阳极氧化、阳极氧化膜的总规范》GB8013的规定,氧化膜厚度不应低于GB8013中规定的AAl5级。
铝合金型材的化学成分应符合现行国家标准《铝及铝合金加工产品的化学成分》GB/T3190的规定。
2.碳素钢型材
应按照我国现行规范《钢结构设计规范》GBJ17要求执行,其质量应符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》或《低合金结构钢技术条件》的规定。
手工焊接采用的焊条,应符合现行标准《碳钢焊条》或《低合金钢焊条》的规定,选择的焊条型号应与主体金属强度相适应。
普通螺栓可采用现行标准《普通碳素结构钢技术条件》中规定的Q235钢制成。
应该强调的是所有碳素钢构件应采用热镀锌防腐蚀处理,连接节点宜采用热镀锌钢螺栓或不锈钢螺栓,对现场不得不采用的少量手工焊接部位,应补刷富锌防锈漆。
3.锚栓
幕墙立柱与主体钢筋混凝土结构宜通过预埋件连接,预埋件应在主体结构混凝土施工时埋人。
现在许多工程往往是总体设计深度不够,在土建施工时没有埋入预埋件,此时如采用锚栓连接,锚栓应通过现场拉拔等试验决定其承载力。
现在我国锚栓产品规格种类齐全和质量保证可靠的晶牌,主要有喜利得(HILTl)和慧鱼(ficher)两家外资独资公司产品,该两家公司的技术资料齐全,有完整的计算公式和数据,产品质量稳定,还可根据不同墙体、不同锚固厚度、锚栓的不同位置和间距、不同的安装方法等,可提供近1000种类型和尺寸的各种锚栓。
关键是他们积累了大量科学试验数据和资料,能根据不同情况提供比较准确的强度计算公式,并可以配合工程要求在现场进行拉拔试验,提供可靠的设计依据。
德国慧鱼公司在干挂石材饰面板方面,还有独创的吊挂体系和设计软件。
(三)金属挂件
金属挂件按材料分主要有不锈钢类和铝合金类两种。
不锈钢挂件主要用于无骨架体系和碳素钢骨架体系中。
常用不锈钢牌号是1Crl8Ni9、0Crl8Ni9,主要用机械冲压法加工。
铝合金挂件主要用于石板幕墙和玻璃幕墙共同使用时,金属骨架也为铝合金型材,铝合金牌号为LD30、LD31,多采用工厂热挤压成型生产。
应该指出的是不同类金属不宜同时使用,以免发生电化腐蚀。
如无法避免时,应采用非金属垫片隔离。
二、石材幕墙构造特点
干挂法施工工艺在国外大约起始于20世纪60年代后期,在80年代中后期引入我
国。
经过近10余年的实践,在材料和连接构造方面都有了很大的变化和改进。
各种不同的主体结构各有相适合的连接方式,最好能在建筑总体设计时就能全面统一考虑主体结构形式和围护墙结构的配合,不宜在施工时再修改外围护墙方案。
不同的干挂方案在经济、方便施工、耐久性等方面都有很大的差别。
(一)直接式
直接式是指将被安装的石材通过金属挂件直接安装固定在主体结构上的方法。
这种方法比较简单经济,但要求主体结构墙体强度高,最好是钢筋混凝土墙,主体结构墙面的垂直度和平整度都要比一般结构精度高。
直接法可分为一次连接法和二次连接法。
早期做法如图7-41。
图7—41(a)中用3
个调节螺栓来调节板面平整,这种方法很不方便,同时后填的快干水泥质量不易保证,锚栓的有效埋深变浅,抗拉力也会削弱。
图7—41(b)是曾经较流行的作法,但施工时钻销钉孔不方便,也容易损坏石材。
目前较多采用的是图7—42所示的干挂施工法,北京庄胜广场主要采用此作法,用几种不同长度的金属挂件来适应主体结构墙面的变化,石板上用切割机开槽口电钻孔更方便。
(二)骨架式
骨架式主要用于主体结构是框架结构时,因为轻质填充墙不能作为承重结构。
金属骨架应通过结构强度计算和刚度验算,能承受石板幕墙的自重、风荷载、地震荷载和温度应力的作用,由于骨架在建成后不便于维护,骨架的防腐蚀是很重要的,国外基本上采用铝合金制作,目前国内对此重视不够,单纯为降低造价,不少工程仍采用钢结构。
(三)背挂式
这是采用德国慧鱼公司生产的幕墙用柱锥式锚栓的新型干挂技术。
它是在石材的背
面上钻孔,必须采用该公司的柱锥式钻头和专用。
钻机,能使底部扩孔,并可保证准确的钻孔深度和尺寸。
锚栓被无膨胀力地装入圆锥形钻孔内,再按规定的扭矩扩压,使扩压环张开并填满孑L底,形成凸型结合。
锚固为背部固定,因而从正面看不见。
大量试验证明,这种锚栓破坏荷载高,安全度高,同时锚固深度小。
利用背部锚栓可固定金属挂件。
图7—43、图7—44是柱锥型锚栓和锚栓安装示意图。
图7—45是挂件安装图,图7—46、图7—47是背挂式安装和节点示意图。
上海金茂大厦的石板幕墙就是采用此种方法,只是将挂件竖向布置,挂件和横梁均采用不锈钢材料。
(四)粘贴式
这是一种可以完全不用金属挂件,使用麦格博士干挂工程胶(MEGAPOXY)来固定
石材。
该胶按A、B等量双组分混合使用,是属于环氧树脂聚合物。
这种工程胶的特点是:
(1)粘接强度高,抗老化,耐候性能稳定。
在—30~90℃温差环境内保持性能稳定不变,不变脆,不变软,是高强永久性粘结材料。
(2)具有良好的抗震、抗冲击性能,其抗拉、抗压、抗弯等物理力学性能强度均超过石材和混凝土。
(3)有较强的韧性和伸缩性,能防止石板粘接后因震动、热胀冷缩等作用造成脱落。
(4)固化后抗水浸、防潮性能好,在水中长期浸泡,不会影响其粘接强度。
(5)能抵御自然污染中的任何化学物质侵蚀。
(6)稠度高,不崩不漏,利用率高达95%以上。
(7)无毒,无腐蚀。
该产品分PM慢干型、PF快干型和GEL69透明型三种。
主要性能见下表
项目
PM慢干型
PF快干型
GEL69透明型
稠性
粘性糊状,不崩落
粘性糊状,不崩落
雪油状,不崩落
混合成分
A、B双组分
A、B双组分
A、B双组分
混合后外观
白色
白色
透明略带黄色
混合比例A:
B(容量计)
1:
1
1:
1
1:
1
23℃施工有效期(min)
45
3
45
23℃凝固时间(初干)(h)
12
1
12
23℃完全凝固时间(d)
4
6h
4
最高使用温度(℃)
70
70
70
最低使用温度(℃)
10
0
10
干后性能稳定(℃)
-30至90
-30至90
-30至90
抗拉强度(MPa)
25
25
25
抗压强度(MPa)
80
65
80
粘合抗拉强度(MPa)
10
10
10
抗剪强度(MPa)
15
18
15
吸水率25℃浸水10天(重量%)
0.5
0.5
0.5
主要用途
高强永久性建筑材料粘贴挂装,结构补强,植筋
参考用量
50kg重石材粘接面积104C㎡,保险系数25倍,如此递增
储存有效期
原封包装24个月,已开封使用18个月
采用粘贴法工艺首先要确定好粘贴点,一般每块石板布置5个粘贴点(图7—48),四角用慢干胶,中央用快干胶。
用胶量应根据石板的重量和间隙的大小决定。
石板可以直接粘贴在主体承重结构墙上或固定在主体结构的金属骨架上。
胶的厚度不宜过大,以免造成浪费。
为增强胶与石板和结构层的粘接强度,可以在石板、结构墙、金属骨架上粘贴位处钻孔(φ10-φ12mm)。
施工要点:
(1)按设计图纸,认真核实基层实际尺寸及偏差情况,并弹放纵横基准线。
(2)按石材分格尺寸在墙体基层弹放石材分块位置线,并复核验证,确保精确。
(3)确定石板粘贴点位置,并作钻孔处理(孔径为φ10—φ12)。
(4)清除墙体基层表面、孔内及石板背面的尘土、灰浆、油渍、浮松物等不利于粘接的物质,特别是在石板背面粘贴点上的粗糙浮石层及网格,必须用电动角磨机清除彻底。
(5)调胶后,按图例要求将胶抹在预定的粘贴点上,抹胶厚度应大于石板与墙体基层间的净空距离5mm。
(6)石板上墙粘贴后,根据水平线用水平尺调平校正。
(7)石板定位后,应对粘合情况进行检查,必要时要加胶补强。
采用粘贴法施工有以下优点:
(1)施3232艺简便,容易掌握。
(2)工程综合成本降低(施工速度快,工效高,无需作墙面基层找平处理)。
(3)对特殊造型、装饰线条等各种异形石材的固定不需设计特殊挂件。
(4)施工现场文明,环保效果好。
施工现场无粉尘、无噪声、无污水排放,减少现场清理工作。
(五)单元体法
单元体法是目前世界上流行的一种先进作法,它利用特殊强化的组合框架,将饰面块材、铝合金窗、保温层等全部在工厂中组装在框架上,然后将整片墙面运至工地安装,由于是在工厂内工作平台上拼装组合,劳动条件和环境得到良好的改善,可以不受自然条件的影响,所以工作效率和构件精度都能有很大提高,目前我国尚处在引进初期阶段,预计在不久的将来,单元体法将成为重要建筑的外墙主要作法。
三、石材板幕墙安装施工
在我国,石材干挂技术应用起步较晚,干挂花岗石幕墙的施工规范已由有关部门正在起草之中。
建筑设计部门一般不承担装饰施工设计,目前的干挂花岗石幕墙工程大都由施工单位凭经验自己完成。
(一)施工工艺流程
干挂花岗石幕墙安装施工工艺流程如图7—50所示。
(二)石板材幕墙安装
1.预埋件安装
预埋件应在土建施工时埋设,幕墙施工前要根据该工程基准轴线和中线以及基准水平点对预埋件进行检查和校核,一般允许位置尺寸偏差为±20mm。
如有预埋件位置超差而无法使用或漏放时,应根据实际情况提出选用膨胀螺栓的方案,报设计单位审核批准。
并应在现场做拉拔试验,做好记录。
2.测量放线
(1)由于土建施工允许误差较大,幕墙工程施工要求精度很高,所以不能依靠土建水平基准线,必须由基准轴线和水准点重新测量,并校正复核。
(2)按照设计在底层确定幕墙定位线和分格线位。
(3)用经纬仪或激光垂直仪将幕墙的阳角和阴角引上,并用固定在钢支架上的钢丝线作标志控制线。
(4)使用水平仪和标准钢卷尺等引出各层标高线。
(5)确定好每个立面的中线。
(6)测量时应控制分配测量误差,不能使误差积累。
(7)测量放线应在风力不大于4级情况下进行,并要采取避风措施。
(8)放线定位后要对控制线定时校核,以确保幕墙垂直度和金属竖框位置的正确。
(9)所有外立面装饰工程应统一放其准线,并注意施工配合。
3.金属骨架安装
(1)根据施工放样图检查放线位置。
(2)安装固定竖框的铁件。
(3)先安装同立面两端的竖框,然后拉通线顺序安装中间竖框。
(4)将各施工水平控制线引至竖框上,并用水平尺校核。
(5)按照设计尺寸安装金属横梁。
横梁一定要与竖框垂直。
(6)如有焊接时,应对下方和邻近的已完工装饰面进行成品保护。
焊接时要采用对称焊,以减少因焊接产生的变形。
检查焊缝质量合格后,所有的焊点、焊缝均需作去焊渣及防锈处理,如刷防锈漆等。
(7)待金属骨架完工后,应通过监理公司对隐蔽工程检查后,方可进行下道工序。
4.防火、保温材料安装
(1)必须采用合格的材料,即要求有出厂合格证。
(2)在每层楼板与石板幕墙之间不能有空隙,应用镀锌钢板和防火棉形成防火带。
(3)在北方寒冷地区,保温层最好应有防水、防潮保护层,在金属骨架内填塞固定,要求严密牢固。
(4)幕墙保温层施工时,保温层最好应有防水、防潮保护层,以便在金属骨架内填塞固定后严密可靠。
5.石材饰面板安装
(1)将运至工地的石材饰面板按编号分类,检查尺寸是否准确和有无破损、缺楞、掉角,按施工要求分层次将石材饰面板运至施工面附近,并注意摆放可靠。
(2)先按幕墙面基准线仔细安装好底层第一层石材。
(3)注意安放每层金属挂件的标高,金属挂件应紧托上层饰面板,而与下层饰面板之间留有间隙。
(4)安装时,要在饰面板的销钉孔或切槽口内注入石材胶(环氧树脂胶),以保证饰面板与挂件的可靠连接。
(5)安装时,宜先完成窗洞口四周的石材镶边,以免安装发生困难。
(6)安装到每一楼层标高时,要注意调整垂直误差,不积累。
(7)在搬运石材时,要有安全防护措施,摆放时下面要垫木方。
6.嵌胶封缝
石材板间的胶缝是石板幕墙的第一道防水措施,同时也使石板幕墙形成一个整体。
(1)要按设计要求选用合格且未过期的耐候嵌缝胶。
最好选用含硅油少的石材专用嵌缝胶,以免硅油渗透污染石材表面。
(2)用带有凸头的刮板填装泡沫塑料圆条,保证胶缝的最小深度和均匀性。
选用的泡沫塑料圆条直径应稍大于缝宽。
(3)在胶缝两侧粘贴纸面胶带纸保护,以避免嵌缝胶迹污染石材板表面质量。
(4)用专用清洁剂或草酸擦洗缝隙处石材板表面。
(5)派受过训练的工人注胶,注胶应均匀无流淌,边打胶边用专用工具勾缝,使嵌缝胶成型后呈微弧形凹面。
(6)施工中要注意不能有漏胶污染墙面,如墙面上沾有胶液应立即擦去,并用清洁剂及时擦净余胶。
(7)在大风和下雨时不能注胶。
7.清洗和保护
施工完毕后,除去石材板表面的胶带纸,用清水和清洁剂将石材表面擦洗干净,按要求进行打蜡或刷保护剂。
(三)施工注意事项
1.严格控制石材板质量,材质和加工尺寸都必须合格。
2.要仔细检查每块石材板有没有裂纹,防止石材在运输和施工时发生断裂。
3.测量放线要十分精确,各专业施工要组织统一放线、统一测量,避免各专业施工因测量和放线误差发生施工矛盾。
4.预埋件的设计和放置要合理,位置要准确。
5.根据现场放线数据绘制施工放样图,落实实际施工和加工尺寸。
6.根据安装和调整石材板位置时,可用垫片适当调整缝宽,所用垫片必须与挂件是同质材料。
7.固定金属挂片的螺栓要加弹簧垫圈,或调平调直拧紧螺栓后,在螺帽上抹少许石材胶固定。
(四)安全施工技术
1.进入现场必须佩戴安全帽,高空作业必须系好安全带,携带工具袋,严禁高空坠物。
严禁穿拖鞋、凉鞋进入工地。
2.禁止在外脚手架上攀爬,必须由通道上下。
3.幕墙施工下方禁止人员通行和施工。
4.现场电焊时,在焊接下方应设接火斗,防止电火花溅落引起火灾或烧伤其他建筑成品。
5.电源箱必须安装漏电保护装置,手持电动工具操作人员戴绝缘手套。
6.在6级以上大风、大雾、雷雨、下雪天气严禁高空作业。
7.所有施工机具在施工前必须进行严格检查,如手持吸盘须检查吸附质量和持续吸附时间试验,电动工具需作绝缘电压试验。
8.在高层石材板幕墙安装与上部结构施工交叉作业时,结构施工层下方应架设防护网;在离地面3m高处,应搭设挑出6m的水平安全网。
9.施工前,项目经理、技术负责人要对工长和安全员进行技术交底,工长和安全员要对全体施工人员进行技术交底和安全教育。
每道工序都要做好施工记录和质量自检。
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