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1、建材世界2014年第35卷S1doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.S1.018建筑外墙石材拼接形式的设计与应用冯虎(筑博设计股份有限公司西安分公司,西安710016)摘要:石材在现代建筑的外部围护结构以及立面装饰上被广泛的应用,而建筑外墙石材拼接的设计规范性问题已成为行业内最关注的问题,因此该文就建筑外墙石材拼接的形式、系统性能要求和连接设计进行探讨。关键词:石材拼接;系统性能;连接设计随着社会经济的发展,人们对外墙的装饰要求也越来越高,建筑外墙向着美观和豪华的方向发展,常见的有石材幕
2、墙、玻璃幕墙和铝塑板幕墙。建筑幕墙在具有装饰功能的同时也具有保温、隔热、防风和遮雨等功能,并且集建筑艺术、建筑功能和建筑科技为一体,在当前的建筑中被广泛地使用。下面就来探讨一下建筑石材幕墙拼接的设计和应用。1建筑外墙石材拼接常见的形式建筑外墙石材用天然石板材,主要有天然花岗石、天然大理石和天然凝灰石的建筑板材以及建筑幕墙用瓷板和建筑装饰用微晶玻璃。在进行建筑外墙石材拼接方式设计时要根据石材的材质、颜色和尺寸的大小等,确定建筑外墙石材拼接各部位的节点详图以及立面图,然后制定具体的石材拼接的干挂方式、龙骨体系、连接件以及
3、预埋件等的规格尺寸。随着幕墙技术的发展及幕墙技术规范的建立,石材的干挂方式工艺日趋完善,石材拼接最常用的干挂方式有背栓式、钢销式、短槽式、通槽式和小单元式等几种。1.1背栓式背栓式就是采用专用的拓孔设备在石材背面开背栓孔,然后通过背栓孔植入背栓并在背栓上安装上连接件,通过连接件与幕墙结构体系进行连接,见图1。一块石板上根据荷载的大小和石材的抗冲切强度有一个、两个和四个背栓链接,通常情况下一个背栓的抗冲切强度为5.0~6.0kN,设计强度可取2.5~3kN。当采用一个、两个和四个背栓时孔中到板边的距离分别不宜大于300
4、mm、400mm和250mm;采用两个背栓时,孔中距两边的距离不宜大于300mm。为了确保板的稳定性,在采用一或两个背栓时,要用四个尼龙螺栓顶住板内侧。背栓作为石材和连接件的紧固件,可以根据链接部位的不同而灵活设计成各种形式,对各种异型部位有其独特的效果,并且为石材和玻璃的组合幕墙创造了有利的条件。1.2钢销式钢销式又被称为插针法,它是在石材的端面钻孔,用钢销与托板固定石材,有两侧连接和四侧连接。其结构特点是骨架与托板固定,托板上固定着钢销,一只钢销可以固定相邻的两块石材面板,结构比较简单。但唯一的缺点就是钢销从下到
5、上连续互插入上下两块板,当其中一块破损时,无法单独更换。钢销式干挂石板幕墙适用于高度不宜大于20m的建筑外墙,钢销和连接板应采用不锈钢。不锈钢连接板的尺寸不宜小于40mm×4mm。钢销的距离不宜大于600mm,入孔深度不宜小于20mm,直径不宜小于5mm。钢销的钻孔直径约为7mm,孔内应注满石材用胶或结构密封胶。1.3短槽式短槽式包括单肢短槽式和双肢短槽式,单肢短槽式是在T形卡条上将相邻的两块石材面板固定,然后50建材世界2014年第35卷S1将T形卡条与骨架固定。双肢短槽式是将单肢短槽进行改进,将T行卡条改进为“干
6、”行卡条,将其与骨架固定,“干”形卡条一般采用铝合金挤压成型。短槽式支承的石板板材,不锈钢板钩的厚度不宜小于3mm。1.4通槽式通槽式的原理与单肢短槽式干挂法非常相近,唯一不同的就是采用通长卡条,上下开通槽。通槽式有通槽通长钩和通槽短钩两种形式。通槽通长钩的钩长通常情况下取比板宽两端各减5mm。用短钩连接时,板材在剪切破坏时会使两侧的槽壁也在剪切作用下遭到破坏,而且一直向下剥离,剪切破坏面积为槽壁剪切面积加槽底下板面剥离破坏面积,剥离面积随钩宽和槽深而变化。但是,其总剥离面积远远小于通槽通长钩,是所有钩槽连接节点中剪
7、切(剥离)面积最少的,即最易剪切破坏的连接节点。1.5小单元式小单元式是与上述几种方式完全不同的设计构思,虽然石材挂件与骨架将石材面板连接,但是相邻的石材面板之间都是相互独立的和骨架连接在一起的,相邻板块之间没有荷载作用传递,而且可以自由伸缩变形。这种连接方式既避免了湿贴法的石材泛碱现象又使得干挂法的设计、安装和加工方法以及物理性能得到了彻底改变。2建筑外墙石材拼接设计的系统性能说明石材幕墙的装饰性是任何的人造材料都无可替代的,但属于脆性材料的石材,其材料性能变化大。基于这种特性石材拼接形式的设计要更加注意石材幕墙的
8、安全性,因此,石材幕墙设计应遵循相关规范的技术要求,有以下几点:1)强度要求建筑外墙的石材除了自身的重量之外,还会有风荷载、温度作用和地震作用。在进行建筑外墙石材设计时,幕墙除了要能承受上述各种荷载的作用力,同时其支承结构要适应主体结构的位移就要有一定的变形能力。当外力作用使主体产生位移时,幕墙也能够相应的随之变形,不致于产生过大的内力使幕墙受
