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非花岗岩石材幕墙应用的若干建议,墙面石材干挂的基层钢骨架知识

2016-10-20  学习阶段


非花岗岩石材幕墙应用的若干建议


在《金属与石材幕墙工程技术规范》(JGJ133-2001)规范中未对非花岗岩石材幕墙应用作出规定,近年来这类石材幕墙工程应用日渐增多。本文根据这些工程的论证意见和实际设计施工经验,提出了其应用的若干建议,其中包括:石材性能、要求、承载力设计方法、构造措施、石材表面处理、试验、石材加工及其质量控制等。


一、 概 述  


《金属与石材幕墙工程技术规范》(JGJ133-2001)只对花岗岩石材幕墙做出了规定,未涉及非花岗岩类石材(如砂岩、大理岩、石灰岩、凝灰岩等)。


非花岗岩石材幕墙在欧洲广泛应用,历史相当久远;北美的超高层建筑中,采用石灰岩、大理岩板材的相当多,不少高度还超过200m。近年来,我国一些工程中,建筑师要求采用非花岗岩类石材以满足建筑艺术的要求,如深圳文化中心(凝灰岩)、东莞市行政大厦(黄褐砂岩)、中国银行北京总行(黄灰色大理岩)、广州广东发展大厦(绿色砂岩)、北京金融街建筑群(米黄色砂岩)、金殿大厦(米黄色洞石)等。


由于现行规范对此类石材用于建筑幕墙没有相关规定,因此国内上述工程都分别进行了专家论证,提出了相应的技术措施。


二、石材的材性


(一)石材种类


非花岗岩类石材,宜优先采用火成岩;可以采用砂岩、大理岩;确有需要时,也可考虑选用石灰岩;采用疏松和多孔质石材时,宜慎重对待。


一般而言,二氧化硅(SiO2)含量高的石材,有较高的强度和耐久性,含二氧化硅(SiO2)50%以上的石材,适宜用于外幕墙。反之,氧化钙(CaO)含量高的石材,容易受到大气中的二氧化硫等气体的腐蚀,这类石材用于幕墙,要进行更完善的表面处理,采取更有效的防腐蚀措施。


(二)密度和均匀性


1.同一类型石材,体积密度都有一定的分布范围。通常体积密度大的石材,材质致密,强度高而耐久性好。体积密度ρG低于2.1g/cm3的石材为低密度;ρG=2.1g/cm3~2.5g/cm3为中密度;ρG≥2.5g/cm3为高密度。用于幕墙的石材,其密度宜符合表1的要求。


2.用于幕墙的石材,应质地较均匀。


(1)石材中不应有软弱夹层或软弱的矿脉。

(2)有层状花纹的岩石,不宜有粗粒、松散、多孔的条纹。

(3)多孔性岩石不宜孔径过大、孔洞过深。孔洞数量也不宜过多。否则应采取封孔措施。


(三)石材的强度


作为石材强度的重要指标为干燥状

  

火成岩(包括花岗岩)的弯曲强度试验平均值fm不宜小于10N/mm2,当试件中有弯曲强度低于8 N/mm2时,该批石材不应在幕墙中采用;其它石材fm不宜低于4 N/mm2,当试件中有弯曲强度低于3 N/mm2时,该批石材不应在幕墙中应用。


沉积岩有时各方向强度不一致,这时沿石材面板主要受力方向的强度应符合以上要求。


(四)冻融系数


石材在经过冻融循环后,强度有所降低。冻融循环试验按国家标准GB9966.2进行。冻融循环后的强度与原强度之比称为冻融系数。用于幕墙的石材,其冻融系数不宜小于0.8 。


(五)吸水率


用于幕墙的石材,其吸水率不宜超过表2的限值。


(六)放射性


用于幕墙的石材,其放射性应符合《建筑材料放射性核素限量》GB6566中A级、B级石材的要求。




墙面石材干挂的基层钢骨架知识



一、石材干挂的龙骨规格


严格讲是要经过力学计算,这种计算针对外墙石材幕墙是必须的,对于室内石材干挂,由于墙体高度低,风荷载小,一般通过常规经验即可满足要求。

钢骨架的基本连接形式如下图: 




二、竖龙骨


通常采用5#、6#、8#槽钢,一般较少采用方通,由于方通相对造价会高一些。

1.干挂的墙体高度小于4米,而且埋板的间距小于2.5米的时候,可以采用5#或6#槽钢;

2.埋板间距在3-4米间,墙体高度大于4米的时候,采用8#槽钢。


三、横龙骨


通常采用5#或4#角钢,横龙骨的大小主要取决于竖龙骨间距及石材的重量,一般竖龙骨间距1米,横龙骨建议采用5#角钢。若竖龙骨间距小于1米,单板块石材的重量较轻,可以采用4#角钢。


四、龙骨的连接形式


通常竖龙骨与横龙骨依次排列,若室内空间尺度紧张,需要缩小基层厚度,可以采用横龙骨位于竖龙骨之间的方式如图:(这种方式可以缩小基层厚度,但是横龙骨需要截断,下料加工,增加劳力成本)




五、基层尺寸


见下图,主要变化的尺寸在图中标示①②。



第①个尺寸15(20):土建的墙体通常垂直度会有偏差,一般为20mm左右,考虑这个尺寸正好可以消除掉土建墙面的垂直度偏差。土建墙体高度小的时候,偏差会小一点,墙体高度高的时候,偏差会大一些,还有土建的施工质量也会影响偏差,若土建质量较差时可以适当加大该尺寸。


第②个尺寸10(20):该尺寸位于石材与角钢横龙骨间,考虑这个尺寸它可以消除钢骨架的垂直度偏差,也可以消除掉石材厚度不一造成的偏差。该尺寸不宜过大,否则挂件悬挑过大,不安全。


通常垂直度偏差经过钢骨架、石材的两道调整,石材墙面完成后,会达到一个比较好的垂直度。


确定了上述两个尺寸,其他的尺寸均为型钢或石材的固定尺寸,这样基层的厚度就可以确定。


六、无竖龙骨情况


在什么情况下可以省掉竖龙骨,直接通过横龙骨与墙体进行连接?


如果不存在竖龙骨,那么横龙骨只能直接与墙体通过膨胀螺栓接,这样就需要墙体必须为混凝土材料(砌块墙体强度太低,不能固定膨胀螺栓)。通常基层为混凝土墙体、柱可以省掉竖龙骨,但是墙体不能太高,太高的墙体垂直度偏差会比较大,仅通过第②个尺寸来消除偏差,这个位置的尺寸会比较大,挂件悬挑过大,不安全。

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