淺談石材幕墻的施工方法和新技術(shù)發(fā)展

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前言

    隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市面貌的日益改善，加之2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2010年上海世界博覽會(huì)的申辦成功，建筑業(yè)的景象熱鬧非凡，同時(shí)也帶來(lái)了裝飾業(yè)的發(fā)展，在建筑外裝飾中，石材幕墻已占有相當(dāng)大的比例。而且石材幕墻應(yīng)用的高度越來(lái)越高，體量越來(lái)越大；造價(jià)越來(lái)越低，造型越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)安裝施工工藝要求越來(lái)越嚴(yán)；石材幕墻市場(chǎng)對(duì)安全性的要求越來(lái)越高，對(duì)經(jīng)濟(jì)性的要求越來(lái)越優(yōu)。因此石材幕墻技術(shù)的更新已經(jīng)提到了日程，石材幕墻的方法有干掛和濕貼兩種，干掛石材工藝就是采用金屬配件將石材板材、異型材牢固懸掛在建筑物結(jié)構(gòu)體上，從而形成裝飾面的一種裝飾裝修施工方法；而濕貼石材幕墻則采用傳統(tǒng)的水泥砂漿作為黏結(jié)劑將石材固定在建筑物結(jié)構(gòu)體上的裝飾裝修施工方法。而干掛石材工藝又包括插銷(xiāo)（針）式、蝴蝶（上下翻、兩頭翻）式、蝴形背卡式、焊接（'T'形件）、背栓式等等。本文簡(jiǎn)單介紹目前常用的石材幕墻施工方法及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，以及石材幕墻的新技術(shù)發(fā)展，以饗石材幕墻人員。

    一、石材幕墻施工方法簡(jiǎn)介

    如今走在大街上隨處可見(jiàn)用石材作為建筑物外墻面裝飾的幕墻，它以其獨(dú)特的風(fēng)格、高雅亮麗的外形，使建筑物更具有時(shí)代感，已成為城市建筑步入現(xiàn)代化的重要標(biāo)志之一。石材幕墻建筑物的安全質(zhì)量卻另人擔(dān)憂(yōu)，這與石材幕墻的施工方法有很大關(guān)系。 

    石材幕墻四由石材飾面和主體結(jié)構(gòu)形成一種完整的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)施工工藝的不同，可分為干掛石材幕墻和濕掛石材幕墻。干掛石材工藝就是采用金屬配件將石材板材、異形材牢固懸掛在建筑物結(jié)構(gòu)體上，從而形成裝飾面的一種裝飾裝修施工方法，而濕貼石材幕墻則采用傳統(tǒng)的水泥砂漿作為黏結(jié)劑將石材固定在建筑物結(jié)構(gòu)上的裝飾裝修施工方法。 

    目前在石材幕墻工程中受用較多的是干掛和介于干掛和濕貼的半干掛法（用金屬件連接墻體并灌注水泥砂漿）。下面主要介紹干掛法的分類(lèi)和比較；

    干掛石材工藝又包括插銷(xiāo)（針）、蝴蝶（上下翻、兩頭翻）式、蝴形背卡式、焊接（'T'形件）、背栓式、背掛（隱藏懸吊）式、縫掛式、鋼鉤式、SE形式系列等。本文將主要介紹四種：銷(xiāo)針式、蝴蝶式、背栓式、背掛（隱藏懸掛）式。

    1、銷(xiāo)針式

    它是20世紀(jì)80年代從國(guó)外引進(jìn)商務(wù)，為國(guó)內(nèi)石材干掛件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與管理打下了基礎(chǔ)，1998年出臺(tái)了《干掛天然花崗石飾面建筑板材及其不銹剛配件》（JC830.1~830.2-1998）建材業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是我國(guó)建設(shè)部《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ133-2001,J133-2001）行業(yè)規(guī)范制定的參照件，是一種不銹鋼金屬件。此種方法的掛件主要靠銷(xiāo)針受力并傳導(dǎo)到墻體上，在銷(xiāo)孔出應(yīng)力比較集中，在裝飾大塊板材或異形材時(shí)易造成銷(xiāo)針處的破裂，所以該種方法比較使用于裝飾石材單塊面積小的墻體、柱體。而大面積裝飾的單塊板材比較大時(shí)，多不用此法。JGJ-133《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》就限制了它只能在20米以?xún)?nèi)使用，而且該工藝在使用中裝飾線(xiàn)條及窗口板安裝也十分不便。安全性差。

    2、蝴蝶式

    因其掛裝石材的部位形狀像翻開(kāi)的蝴蝶翅膀故而得名。

蝴蝶式干掛工藝的各個(gè)配件基本形式同銷(xiāo)針式，只是蝴蝶式翻頭有所區(qū)別，其尾部也因有可調(diào)幾種形式，原理與銷(xiāo)針式基本一樣，只是掛裝石材部位不同。優(yōu)質(zhì)不銹鋼除外，一般在加工時(shí)因需要而上下的翻頭和角度，必須使石材裝卡掛件的切槽加寬，故而使石材在安裝中容易損壞，為了加工時(shí)的強(qiáng)度有保證，就只有增厚石材，由于石材的切槽寬使所用的填空膠就多，也使成本提高。所以這類(lèi)方法不易使用在高層建筑的裝修，只可使用底層或一般場(chǎng)所的裝修。新標(biāo)準(zhǔn)《干掛飾面石材及金屬掛件》規(guī)定此法是應(yīng)大力提倡的。

    3、背栓式

    背栓式干掛工藝最早由德國(guó)設(shè)計(jì)，我國(guó)近年引進(jìn)的。它是在石材的背部打孔用錨栓連接金屬件與墻體上龍骨連接的一種在世界上屬于較先進(jìn)的石材干掛工藝，是由后切式錨栓及后支承式系統(tǒng)共同組成幕墻干掛體系。因此，背栓式干掛工藝屬于機(jī)械式錨固結(jié)構(gòu)，由于是金屬與金屬、石材與金屬的直接接觸，也即硬性接觸，所以這種干掛對(duì)因溫差造成的熱脹冷縮變形顯得無(wú)能為力，安裝用工時(shí)較多。但仍然是新標(biāo)準(zhǔn)推廣的形式。

    4、背掛式

    背掛（隱藏懸吊）式干掛工藝是新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的形式，尤其適合在高層建筑和抗震建筑上使用。除掛裝頭與銷(xiāo)針式不同外，其余大致相同。背掛式干掛件采用7075鋁合金原料經(jīng)擠壓成型的輕質(zhì)金屬干掛件，具有體積輕便、耐腐蝕、耐高溫、抗老化特點(diǎn)，此工件使每一種石材板材成為單獨(dú)固定單位，板材與石材之間沒(méi)有力的聯(lián)系，只有填縫膠和密封膠的軟連接。不會(huì)在板材安裝處產(chǎn)生附加應(yīng)力，體現(xiàn)除柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)良特性。加上掛件的表層用高壓靜電粉噴涂，不會(huì)形成銹蝕與污染，十分有利于永久建筑的外裝修石材。
二、干掛方法工藝評(píng)價(jià)

    1、鋼銷(xiāo)式存在以下缺陷：由于石材硬度大，因此打孔時(shí)極易造成破損；點(diǎn)式受力，安全性差；由于鋼銷(xiāo)為一托二的連接方式，易發(fā)生力的傳遞，存在安全隱患；連接件長(zhǎng)期受剪，易出現(xiàn)疲勞損壞，存在安全問(wèn)題；只能在板的棱邊處布點(diǎn)，滿(mǎn)足不了大規(guī)格、超大規(guī)格的板材上墻的需要；施工安裝不便，尤其在裝飾線(xiàn)條和窗口板安裝中，安全性差。

    所以新的JGJ-133《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》就限制了它只能在20米以?xún)?nèi)使用，而且該工藝在使用中裝飾線(xiàn)條及窗口板安裝也十分方便，安全性差。

    2、短槽式存在以下缺陷：由于石材的硬度大，因此開(kāi)槽時(shí)極易造成破損；由于將石材一分為三，因此剩余受力石材太薄，消弱了干掛點(diǎn)處的抗拉強(qiáng)度，嵌填于槽內(nèi)的云石膠還易在石材飾面產(chǎn)生油漬現(xiàn)象；只能在板的棱邊處布點(diǎn)，受力方式不合理，而且當(dāng)石材對(duì)個(gè)較大、使用高度較高時(shí)存在無(wú)法有效布點(diǎn)的缺陷；無(wú)法實(shí)現(xiàn)更換，滿(mǎn)足不了幕墻的需要。

    3、背栓式存在以下缺陷：錨固孔的質(zhì)量不易控制；構(gòu)造厚度要求較厚；錨固點(diǎn)的接觸面積小，在包裝運(yùn)輸安裝過(guò)程中易造成連接點(diǎn)失效；機(jī)械連接，敲打時(shí)會(huì)造成孔底擊通或開(kāi)裂，還存在熱脹冷縮硬抵觸造成脹應(yīng)力造成對(duì)板面慢性破壞。脆性板材與硬性錨栓直接脹接，而且通過(guò)間接式的方法來(lái)達(dá)到正面平整造成錨底擴(kuò)脹點(diǎn)受力，所以講在地震大的強(qiáng)力反復(fù)震動(dòng)下是相對(duì)容易破壞的。其中，鋼銷(xiāo)式已經(jīng)淘汰，較常用的有短槽式和背栓式兩種，背栓式比較而言，短槽式成本較低但安全性不如背栓式，通常用于石材重量不太大或安全系數(shù)不太高時(shí)；背栓式干掛牢靠穩(wěn)定，但成本較高，用于大塊石材（厚度30mm時(shí)石材面積大于1.5）或?qū)κ陌踩阅芤蟾邥r(shí)。

    三、干掛新技術(shù)的發(fā)展

    為了適應(yīng)市場(chǎng)和提高石材幕墻的技術(shù)水平，一些新的技術(shù)出現(xiàn)了，比較有代表的是：青石槽式和鋁矽鎂合金隱藏式懸吊法石材干掛件。

    1、青石背槽式安全幕墻技術(shù)有兩個(gè)特點(diǎn)：

    第一，在天人石材的背面采用專(zhuān)利技術(shù)，復(fù)合一層高強(qiáng)度纖維安全增強(qiáng)層，增加了石材幕墻板的強(qiáng)度和安全性；安全復(fù)合層有效的解決了天然石材易破碎的難題，當(dāng)石材幕墻在受到意外沖擊等強(qiáng)力破壞時(shí)，復(fù)合層的高粘結(jié)力可把破碎后的石材碎片粘結(jié)在一起，有效的避免了人員損害。

    第二，在石材背面嵌入獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利的背槽式錨固件，因其與石材有較大的接觸面，增加了錨固點(diǎn)的可靠性。背槽式錨固件與已有的挑件式（短槽式）、背槽式相比，由于其受力面積較成倍增加，使受力性能明顯提高。在應(yīng)用于石材材質(zhì)疏松、局部缺陷和有孔洞的石材時(shí)（如：大理石、砂巖、洞巖）由于背槽式錨固件與石材接觸面大，對(duì)孔洞不敏感，所以相比其他錨固件具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

    在綜合性?xún)r(jià)比上，背槽式錨固件也擁有明顯的優(yōu)勢(shì)。背槽式安全幕墻技術(shù)的纖維安全增強(qiáng)復(fù)合層（簡(jiǎn)稱(chēng)安全層）作為一種成熟的技術(shù)，具有良好的耐候性。它的老化主要是水對(duì)安全層切割面的侵蝕作用和紫外線(xiàn)對(duì)膠的分解。青石幕墻技術(shù)采用的安全層位于石材幕墻的背面，不受紫外線(xiàn)的照射，因此安全層的膠在不受紫外線(xiàn)照射的環(huán)境中復(fù)合層不易分解和老化。密封式石材幕墻很少受濕氣的侵蝕，開(kāi)縫式石材幕墻受濕氣影響較大，但在安全層切割面做防水處理后，因濕氣引起的侵蝕老化也可以得到有效的控制。根據(jù)我國(guó)該技術(shù)的防老化工作組1960年~1985年的研究發(fā)現(xiàn)：纖維復(fù)合層的耐候性能良好，根據(jù)老化組對(duì)纖維復(fù)合層的大氣曝露試驗(yàn)十年證明：曝露面樹(shù)脂老化深度為100，非曝露面樹(shù)脂老化的深度為10。因此處于石材背面的安全層的使用壽命約為大氣曝露狀態(tài)的10倍，能夠滿(mǎn)足牧區(qū)昂規(guī)范要求的使用火壽命。青石幕墻特別適合于以下的情況：應(yīng)用與洞石及砂巖等強(qiáng)度較低、強(qiáng)度離散性大的石材幕墻工程時(shí)，安全性、經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)明顯；應(yīng)用與厚度較薄的高級(jí)進(jìn)口花崗巖的石材干掛幕墻工程時(shí)，安全性?xún)?yōu)勢(shì)明顯；應(yīng)用于吊頂及安裝工藝復(fù)雜的異型石材干掛幕墻工程時(shí)，安全性?xún)?yōu)勢(shì)明顯；應(yīng)用于吊頂及安裝工藝復(fù)雜的異型石材干掛幕墻工程時(shí)，安裝便捷優(yōu)勢(shì)明顯。 

    2、鋁矽鎂合金隱藏式懸吊法石材干掛件特點(diǎn)

    鋁矽鎂合金隱藏式懸吊法石材干掛件主要是采用制造飛機(jī)外殼的材質(zhì)7075鋁合金（又簡(jiǎn)稱(chēng)為鋁鋅媄銅合金或稱(chēng)鋁矽鎂合金）為原料，集中了抗老化、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)，提高了產(chǎn)品的性能。傳統(tǒng)的不銹鋼銷(xiāo)針、銷(xiāo)板的做法時(shí)用銷(xiāo)針、銷(xiāo)板通過(guò)石板邊將兩塊石材安裝在一起，受力狀態(tài)復(fù)雜。而鋁矽鎂隱藏式懸吊法在每塊石材的背面固定，板與板之間沒(méi)有聯(lián)系，因而不會(huì)產(chǎn)生相會(huì)連接而造成的不可確定性應(yīng)力積累和應(yīng)力集中。他傳力簡(jiǎn)潔明確。在正常使用狀態(tài)下能充分利用板材的抗彎曲強(qiáng)度。鋁矽鎂材質(zhì)體積輕便、能通過(guò)靜力計(jì)算精確算出其承載力，從而控制破壞狀態(tài)。在主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大位移和溫差較大的情況下不會(huì)在板材內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，因而特別使用于高層建筑和抗震建筑，體現(xiàn)了柔性結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計(jì)意圖。因?yàn)槊繅K板都獨(dú)立安裝，因而拆換方便。

    四、結(jié)論

    總而言之，我們可以看出石材幕墻時(shí)伴隨著設(shè)計(jì)理念提升和幕墻材料質(zhì)量的提高而發(fā)展的。設(shè)計(jì)理念時(shí)幕墻發(fā)展的靈魂，幕墻材料的質(zhì)量是幕墻發(fā)展的基礎(chǔ)和保障，還有幕墻施工單位和施工隊(duì)伍的整體素質(zhì)也影響幕墻的發(fā)展；從設(shè)計(jì)、選材、施工、管理、驗(yàn)收到一線(xiàn)工人的操作等幾個(gè)環(huán)節(jié)都是影響幕墻發(fā)展的重要因素，因此一個(gè)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，主要因素就在于提高行業(yè)人員的技術(shù)水平和科研創(chuàng)新能力。