背挂式石材幕墙二次深化设计及施工质量控制要点

厦门中远国际海员培训中心工程, 位于厦门市环岛路, 建筑面积35602m2, 由7栋1～4层的高低错落坡屋面单体建筑组成, 是一座外形美观、立体感墙, 装饰高级的多功能建筑群。外墙采用背挂式石材、玻璃幕墙, 根据施工合同的要求, 需要对石材幕墙施工图纸进行二次深化设计。

二次设计要求为:采用背挂式石材幕墙, 即在石材的背面钻孔, 与石材挂件结合后, 然后与钢骨架的龙骨连接, 并由金属支架组成的横竖龙骨通过预埋件连接固定在外墙上。墙面石材采用30mm厚花岗岩火烧板及光面板, 颜色为浅灰色, 选用吸水率小于0.8%, 石材表面刷氟系列渗透性石材防护剂。钢骨架主龙骨采用12#槽钢, 预埋件锚板材料选用235号钢 (Q235-B.F) , 槽钢、预埋件锚板等表面采用热浸镀锌防腐处理, 镀锌层厚度不小于50um。锚栓材料选用M12X160mm化学螺栓, 化学螺栓选用不低于5.8级碳素钢表面热镀锌 (膜厚>45um) 锚栓锚固深度最小不低于120mm, 化学锚栓药剂应有耐焊接及耐火性能保证。石材挂件 (连接件) 采用4mm厚奥氏体不锈钢挂件, 含N i量不小于9%, 屈服强度不小于204MPa。

1 二次深化设计的控制要点

(1) 本项目的石材幕墙施工图二次深化设计时, 主体结构施工已经完成。要求必须根据主体设计单位确定的建筑外立面造型及相应的细部节点构造, 结合已完成的主体结构工程现状。进一步确定石材的精确分格尺寸、颜色、材质、嵌缝材料等及各细部节点的构造做法。

(2) 因幕墙作为悬挂体系, 属于隐蔽工程。为了确保石材干挂体系的结构强度, 同时防止设计强度过大造成材料浪费, 必须进行了相应的力学计算, 首先确定幕墙所受的荷载及作用形式, 然后确定石材的干挂方式, 进而确定石材板块的计算模型, 进行受力安全性计算, 最后根据干挂体系所受荷载值确定干挂体系的构造形式和所用挂件、连接件、埋件及横竖龙骨的规格尺寸。石材及其干挂体系的设计应符合国家行业标准《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001的要求。在本项目深化设计中, 个别单体建筑因建筑造型的要求, 采用砖砌体外包结构柱、梁, 该部分应作为重点控制, 确保预埋件的受力体系安全。

(3) 石材的计算:按照采用背拴式干挂的方法, 石材板所受荷载包括水平向的风荷载和地震荷载, 竖向的地震荷载和石材自重。以及温度变化产生的热裂应力。背栓式干挂石材典型的安装体系是通过上下各2组 (共4组) 挂件将石材固定, 其中石材上边两组挂件起支承石材重量及在垂直于石材平面的方向上约束石材的作用, 下边的两组挂件只是在垂直于石材平面的方向上起约束石材的作用。对石材进行抗弯计算时, 应按四点支撑板计算其应力, 所得最大弯曲应力设计值不应超过石材板的抗弯强度设计值。对背栓挂件在石材板上产生的剪应力进行抗剪计算时, 一般根据相应的经验公式进行计算, 要求石板所受剪应力标准值不大于板材抗剪强度设计值。应注意的是, 竖向剪应力只有上排的两组挂件承担, 而不是由全部四组挂件共同承担。

(4) 施工图设计:根据力学计算结果及建筑物的实际结构尺寸, 绘出尺寸详尽的石材立面图及各复杂部位的节点详图, 然后依各单块石材的重量、尺寸及抗震、抗风压等各项要求, 进行相关的力学计算, 确定石材的干挂方式及龙骨体系、埋件、连接件等的尺寸规格。本项目分为多栋体形较为复杂的单体建筑, 为查找干挂石材立面图纸方便, 还应设计干挂石材安装立面图的位置索引图, 清晰的表示出建筑物每个区域墙面对应的挂板立面编号图编号。对建筑物的拐角、窗口、屋檐、及其它复杂部位石材的形状、尺寸及连接方式, 应单独设计干挂石材节点大样图, 以表明这些部位石材的实际情况。

2 施工阶段的质量控制

施工阶段的质量控制, 应该按照“材料选用→加工制作→安装施工→工程验收”, 对每个环节进行严格把关。施工前应会同相关单位一起对施工图进行会审, 编制专项施工方案, 并组织施工技术交底, 同时操作工人在上岗前应进行专业培训。

2.1 材料进场的质量控制

骨架:本项目临近海边, 钢结构骨架及预埋件防腐应作为重点进行控制, 进场后必须进行抽样送检, 送检合格后方可使用。钢材选用要符合现行国家标准《碳素结构钢) ) (Q235钢) 、《低合金结构钢) ) (16Mn钢, 15MnV钢) 的规定。

石材:应有质量合格证或法定检测单位的检测报告并满足有关规范规定。要求几何尺寸准确、颜色均匀一致, 规格、公差、平度、允许偏差、角度偏差、光泽度、棱角缺陷、裂纹、划痕、粘接修补、色调、色线、色斑等, 符合国家建材行业标准的要求。石材在委托加工前, 应做好按石材安装立面图上的石材尺寸分格及节点大样图的细节进行加工详图设计, 即通常所说的石材加工单。该详图在确定干挂石材的具体形状及加工尺寸时, 须反复核实以确保万无一失, 以免造成巨大的经济损失。

石材挂件:要求均为不锈钢材料。螺栓为M6, 角码 (连接角钢) 应保证900, 厚度不小于5 m m, 销钉直径为4 m m～5 m m。

化学锚栓:本工程根据设计验算, 采用M12×160mm化学螺栓, 材料选用已经在类似工程已使用且质量信誉较好的产品。

密封胶 (密封膏) :密封胶要求有防水、耐老化等性能, 一般密封胶的有效年限应在20年以上。

2.2 安装工艺质量控制

施工中工序质量的控制是保证整个工程项目质量的重要环节, 因此, 根据石材饰面干挂施工工艺, 在各工序中要设置一系列控制点, 并根据现场情况及时作一些必要的调整。包括结构基层的检查, 固定连接件、钢骨架施工的质量控制, 石材成孔质量控制, 石材安装质量控制和密封胶施工质量控制。

(1) 重点检查结构基层混凝土表面应坚实平整, 不得有露筋蜂窝、孔洞等缺陷, 存在缺陷的要按施工规范要求返修处理合格。室外石材干挂的基层表面应做防水处理, 涂刷石材表面刷氟系列渗透性石材防护剂。

(2) 锚固件及钢结构龙骨的施工是干挂石材工艺中重要工序之一, 它直接关系到工程安全问题。本项目采用国际上比较先进的高强化学螺栓。此产品对施工操作要求比较严格, 施工前应由产品生产厂家的技术人员对施工人员进行现场操作培训, 培训中应重点强调打孔深度、孔洞清理、螺栓埋设长度等施工方面对强度的影响, 以提高施工人员的质量意识。施工中, 应重点对螺栓埋设长度、孔洞清理两方面进行检查, 以保证螺栓的使用强度达到要求。钢骨架的角钢、槽钢与锚固件焊接要求牢固平直, 焊缝≥5mm, 且符合设计要求及规范规定, 不得有漏焊、夹渣、焊缝长度不足等缺陷。所有铁件、钢架、焊缝等均应经彻底除锈并涂刷两遍防锈漆, 作防腐处理。连接件安装要求牢固、平直方正、不翘曲变形, 不锈钢角架水平部分长度超过90mm, 并应加焊斜肋板以增强其刚度。

(3) 石材成孔质量控制:干挂板材侧边开槽、打孔宜在板材长边侧面进行, 选用钻头直径与板材厚度有关。由于板材允许厚度在20mm～40mm之间, 当钻孔直径>6mm时, 会影响周边石材的抗冲切力, 且定位销钉直径在4mm～6mm范围内足可满足结构强度要求, 因此使用ф6的钻头即可。打眼深度加大会增大销钉与石材接触面积, 提高抗剪强度, 因此, 孔深不小于20mm;但深度加大使销钉的受力由抗剪、冲切变为抗弯矩作用, 而使得孔眼处石材易于劈裂。因此, 一般孔深不大于25mm效果较好。石材成孔要在厚度中心线上, 并要求孔身垂直, 深度一致, 以保证石材整体质量。

(4) 石材安装质量控制。

(1) 石材挂装前, 先将石材按品种、规格和颜色进行分类选配。在结构墙面上分块弹线, 并按弹线尺寸及花纹图案预拼加编号。

(2) 石材干挂施工, 要从主要的表面或观赏点开始, 由下而上依次按一个方向的顺序安装。尽量避免交叉作业, 减少偏差。

(3) 板材安装过程中, 要控制好接缝宽度, 在确保外表面平整、垂直及板的上沿平顺后再最终固定。重点检查定位销钉与板材孔之间结构胶的灌注质量, 保证石材与连接件安装牢固。

(4) 阴、阳角板材安装及作业要严格按设计要求施工, 突出的檐口、腰线、窗口等饰面石材接缝必须考虑防水设计。

(5) 檐口处线条、异型石材安装是关键部位。每块石材重量大, 又处在较高位置, 要合理设置石材的销钉安装数量, 并用强力胶将销钉固定不得有遗漏, 确保了工程的安全。

(6) 石材安装表面应平整、接缝平直、宽度一致。石材与连接件、销钉连接牢固, 无松动现象。

(5) 密封胶施工质量控制。

对石材接缝进行打胶密封, 能有效的延长钢骨架及金属配件的使用寿命, 对结构安全起着重要作用。密封胶填嵌前要在板缝中填充背衬材料 (如聚乙烯棒等) , 然后填嵌密封胶。填嵌密封膏要密实、光滑平顺、不得污染墙面。密封胶颜色应与石材颜色协调, 密封胶的深度参照胶的性能, 一般最浅处5 m m。

2.3 工程竣工验收标准控制

石材干挂法施工质量的检查验收主要包括以下几个方面: (1) 石材干挂工程预埋件的质量验收; (2) 石材干挂面基体或基层的质量检查与验收; (3) 装饰面基体或基层的防水处理质量验收; (4) 钢骨架工程的焊接和防锈处理质量验收; (5) 饰面工程的质量检查应侧重于石材表面的平整与垂直、石材的接缝质量、阴阳角的质量等。

3 结语

经过深化设计及图纸会审阶段的认真核对, 在石材幕墙施工过程中, 因土建设计图纸与石材幕墙设计图纸、图纸与现场结构之间产生的影响较少;保证了施工进度, 使土建设计单位的设计意图得以准确的表现。得到了土建设计单位的好评。通过层层质量把关, 从已完成部分的现场施工实际效果来看, 各节点施工均符合设计要求和相关技术标准的规定, 幕墙表面石材颜色和花纹较为协调一致, 接缝宽窄均匀, 阴阳角石材压向正确;其施工质量得到了有效保证。

摘要：目前石材幕墙正越来越多地被用于商业写字楼、办公楼、高级宾馆等外墙面的装饰工程。但土建设计单位往往只是对立面造型进行设计;需要施工单位在石材幕墙施工前, 对石材幕墙施工图纸进行二次深化设计。本文结合项目施工过程, 简述了背挂式石材幕墙二次深化设计、施工过程中的质量控制要点, 供类似工程参考。

关键词：石材幕墙,深化设计,质量控制

参考文献

[1] JGJ133-2001, 金属与石材幕墙工程技术规范.

[2] 建筑施工手册 (第四版) [M].中国建筑工业出版社, 2003, 9.

[3] 陈建东.建筑幕墙工程技术规范应用手册[M].中国建筑工业出版社, 2001, 4.

[4] 张芹, 黄拥军.金属与石材幕墙工程实用技术[M].机械工业出版社, 2005, 2.

[5] 李继业.装饰幕墙工程[M].化学工业出版社, 2009, 2.