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摘要：在建筑外墙装饰中，石材幕墙已占有相当大的比例。华丽的石材幕墙也成为了现代城市建筑的重要标志之一。本文就开缝式石材幕墙，针对幕墙钢龙骨的选择、石材悬挂系统、防水保温系统等进行了探讨。
关键词：建筑；开缝式；石材幕墙；施工技术
随着社会经济的迅速发展，建筑幕墙的新材料和新工艺不断改进，石材幕墙在我国得到了推广应用，建筑师逐渐开始选取石材作为表现建筑独特个性的元素。石材幕墙板块之间的缝隙一般有两种处理方式，即填充耐侯密封胶和不填充耐侯密封胶。不填充耐侯密封胶的石材幕墙称为开缝式石材幕墙。大多数的石材幕墙板块之间的缝隙都填充耐侯密封胶，但也有一些业主和设计师在建筑物的首层选用开缝式石材幕墙。开缝式石材幕墙因为板块之间不填充耐侯密封胶，石材板块的尺寸加工误差，安装时位置的偏差不能通过胶缝来掩盖，故开缝式石材幕墙对加工与安装都提出了更高的要求，此外开缝式石材幕墙还有防水、保温等一系列的问题。
1 工程概况
某建筑D、E座裙楼外装主要由开缝式石材幕墙、框架式玻璃幕墙、铝单板幕墙、铝合金装饰架等部分组成。因为以前见过的一些开缝式石材幕墙做的都不太理想，而本项目石材幕墙还有一些新的特点：①主龙骨跨度大，因为是首层，主龙骨跨度达到6m，中间既无剪力墙也无砌块墙，无法增加受力点；②石材纵向截面为五边形，最大厚度达到70mm，最大分格尺寸为1050mm×1000mm，石材自重较大；③因为石材后侧无实体墙，故作为幕墙的防水层同时还要具有外墙的结构性作用。点。
2石材幕墙龙骨系统
目前，不少公司至今仍在用热轧槽钢做主龙骨，理由是槽钢单价低于矩形钢管，但是应该注意到的是同系列的槽钢每延米的重量要大于矩形钢管的重量，例如14a的槽钢与140×80×4的矩形钢管的主要特性对比见表1：
表1
由上表可以看出，140矩形钢管除了x方向惯性矩略小于14a热轧槽钢外，其余各项参数均优于14a热轧槽钢。此外使用槽钢作为石材幕墙的主龙骨还有以下缺点：
①槽钢截面不对称性导致受力偏心；
②上下层主龙骨之间用插芯连接不方便，与主体结构的连接也不方便；
③由于目前主次龙骨间的连接不推荐采用全焊接的方式，至少次龙骨（横梁）的一端应通过螺栓、角码与主龙骨相连，而如果主龙骨使用槽钢，主次龙骨间的连接也不太方便。
所以笔者推荐使用矩形钢管作为石材幕墙的主龙骨。根据本工程的实际情况，主龙骨计算跨度6m，标高6.000m，最大板块尺寸1050mm×1000mm×70mm，主龙骨间距1050mm，经计算主龙骨选用140mm×80mm×4mm的矩形钢管，次龙骨采用50mm×50mm×5mm的角钢，主次龙骨的连接一端采用螺栓、角码，另一端直接焊接，所有钢材都进行热浸镀锌处理。
3 石材悬挂系统
常用的石材干挂一般都是在石材上下侧边局部开槽，通过不锈钢或铝挂件与龙骨相连，石材缝打胶后看不到侧边开的槽及挂件，但开缝式石材幕墙因为所有的石材缝隙都不打胶，所以用普通的挂件以及在侧面开槽的方法变得不可行，只能在石材背面连接，目前采用的大致有两种形式：背槽式和背栓式。
背槽式是在石材的背面从石材左右侧边向板块中心铣出约100mm长的燕尾槽，然后将特殊的铝挂件插入燕尾槽，铝挂件与燕尾槽之间的间隙再用环氧树脂填充，最后再将铝挂件通过转接系统与龙骨相连。此种连接方式在安装完毕之后通过竖向石材缝仍然能够看到从侧面切下去的燕尾槽端部，还是不够美观。此外背槽式是某公司申请的专利，燕尾槽也需要在一个特殊的机床上加工，一块石材上要开四个燕尾槽，加工成本较高。所以目前开缝式石材幕墙大多数还是用背栓式悬挂系统。
(1)安装时很容易保证三个方向的调节，前后方向可以通过与下挂件连接的角钢角码上的长圆孔来调节；左右方向：上下挂件之间为搭接，且下挂件长度大于上挂件长度，在±20mm范围内石材左右任意移动仍能保证上下挂件的有效搭接；上下方向：齿条用于上下方向的粗调，M6不锈钢螺栓用于上下方向的微调。很多公司的背栓式悬挂系统没有齿条这个粗调而只有用于微调的M6不锈钢螺栓，一旦这个M6不锈钢螺栓失效，上下方向就变成不可调节了，事实上以往的悬挂系统中的M6不锈钢螺栓经常失效，因为为了实现微调，他们都是在上挂
件上面直接加工M6的螺纹孔，然后拧入M6不锈钢螺栓，但是因为石材很重，尤其像本工程石材厚度达到了70mm，而铝合金本身质地较软，所以上挂件上的M6螺纹孔很容易失效。为了保证微调的可靠性，笔者在上挂件上设计了一个可以放置M6螺母的槽，这样就大大提高了上下方向微调的可靠性。此外为了提高铝合金挂件的强度，所有上挂件、下挂件、齿条的合金状态均为T6；
(2)挂件系统上下挂件之间采用双挂钩设计，上挂钩承受石材板块的重力，下挂钩承受水平方向的力，这样就大大增加了石材板块的稳定性，如果遇到个别高度方向较小的板块，用两套挂件就能满足使用要求。有的背栓式悬挂系统也采用双挂钩设计，但是把上下挂钩放在同一条线上，这样安装石材时会造成上挂件、下挂件、背栓、螺栓之间的相互干涉，为了避开干涉只能在有限的范围内想办法保证正常安装，结果发现可供安装的竖直方向的间隙只有3mm，这样无疑给安装造成了很大的不便。所以笔者设计本工程的挂件时把上下挂钩前后方向错开，这样就完全避免了这个问题；
(3)上挂件与下挂件的接触面设计了橡胶垫，这样保证了上下挂件之间的柔性连接。以前见到的很多挂件系统上下挂件之间是没有橡胶垫的，这样导致石材板块安装完后挂件之间有间隙（没有间隙石材挂不上去），在风荷载的作用下甚至还会造成响声，本工程在上挂件与下挂件的接触面设计了橡胶垫就能避免这些问题。
4防水保温系统
开缝式石材幕墙因为开缝所以必须在石材幕墙背后设置防水层。如果石材幕墙后侧有实体墙，由土建方在实体墙外侧做防水就可以，如果石材幕墙后侧没有实体墙就只能由幕墙公司单独做一道防水了。本工程属于第二种情况，需单独做防水层。
目前外装做防水使用较多的还是镀锌板，本工程也采用了镀锌板。关于镀锌板的厚度，有人認为既然是防水，用0.8mm厚的镀锌板就可以了，但笔者认为这一层镀锌板的作用不仅仅是防水，还有结构外墙的作用。因为石材是开缝的，所以石材背后的风压与外界的风压是相同的，所以镀锌板在防水的同时还承受风压，而用0.8mm的镀锌板在结构受力上是不能保证的，故本工程笔者选用了1.5mm厚的镀锌板（见图1）。上下层镀锌板之间采用搭接，搭接长度大于50mm，搭接面涂抹耐侯密封胶，同时下层镀锌板的上端加工出一个100mm宽的折边，一方面作为镀锌面板的肋板，增加了面板的抗风压性能，另一方面这个100mm宽的折边可以承受上层的保温岩棉的重量。
图1 石材幕墙纵部节点图
关于镀锌板安装在什么位置，如何保证既能方便安装又能保证整个幕墙的气密性水密性。以前见过有一个工程将镀锌板安装在钢龙骨外侧，理由是钢龙骨容易生锈，镀锌板安装在钢龙骨外侧可以保证钢龙骨不接触雨水，其实这种方法看上去有一定的道理，但实际上操作时会很困难，因为铝挂件是通过螺栓与横龙骨相连的，而现在因为镀锌板挡在钢龙骨与铝挂件之间，所以必须在镀锌板上开孔把螺栓从里面伸出来才能固定铝挂件，这就导致了很多问题：如何保证镀锌板上开的孔与横龙骨上的孔完全对上，在被镀锌板隔开的情况下怎么拧从镀锌板里穿出来的螺栓，铝挂件的三维调节是不是容易实现，此外，镀锌板上的千穿万孔本身就增大了幕墙漏水漏气的可能。这些问题在施工时从安装的工人那里就都反映出来了，所以笔者认为把镀锌板安装在钢龙骨外侧不是一个好的方案。
根据本工程的实际情况，石材位于裙房部分，在石材幕墙的最上端是铝单板的挑檐，这样主楼表面大量的雨水会沿着铝单板的挑檐外侧落下而不会沿着石材表面流下，所以能通过石材拼缝进入石材后侧的雨水只是很少的一部分，而且所有的钢龙骨，包括连接铝挂件的角钢支座都是经过热浸镀锌处理的，按照规范的要求镀锌层的厚度应大于45μm，所以说合格的热浸镀锌钢龙骨是可以接触雨水的，于是在本工程的设计中我将镀锌板的位置往后退，退到横龙骨后侧，镀锌板的左右折边后与主龙骨固定，这样就方便了安装，而且能够较好的保证幕墙的气密性和水密性。在风压的作用下会有部分雨水通过10mm宽的石材拼缝进入石材后侧，沿镀锌板流至地面，所以最下端的一块石材与地面之间必须留缝以方便雨水排出，为防止堵塞应将最下端的一块石材与地面之间的缝隙适当增大为20mm为宜。
5 结束语
总之，背栓式干挂石材幕墙施工技术是近几年从国外引进的新工艺，此项新工艺的引进填补了我国在高层和超高层建筑外墙装饰花岗岩用传统旧工艺所不能达到的一项空白。
参考文献
[1] 孙义 汪盛娟，石材幕墙施工技术[J]重庆建筑，2006.11
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：建筑；开缝式；石材幕墙；施工技术
随着社会经济的迅速发展，建筑幕墙的新材料和新工艺不断改进，石材幕墙在我国得到了推广应用，建筑师逐渐开始选取石材作为表现建筑独特个性的元素。石材幕墙板块之间的缝隙一般有两种处理方式，即填充耐侯密封胶和不填充耐侯密封胶。不填充耐侯密封胶的石材幕墙称为开缝式石材幕墙。大多数的石材幕墙板块之间的缝隙都填充耐侯密封胶，但也有一些业主和设计师在建筑物的首层选用开缝式石材幕墙。开缝式石材幕墙因为板块之间不填充耐侯密封胶，石材板块的尺寸加工误差，安装时位置的偏差不能通过胶缝来掩盖，故开缝式石材幕墙对加工与安装都提出了更高的要求，此外开缝式石材幕墙还有防水、保温等一系列的问题。
1 工程概况
某建筑D、E座裙楼外装主要由开缝式石材幕墙、框架式玻璃幕墙、铝单板幕墙、铝合金装饰架等部分组成。因为以前见过的一些开缝式石材幕墙做的都不太理想，而本项目石材幕墙还有一些新的特点：①主龙骨跨度大，因为是首层，主龙骨跨度达到6m，中间既无剪力墙也无砌块墙，无法增加受力点；②石材纵向截面为五边形，最大厚度达到70mm，最大分格尺寸为1050mm×1000mm，石材自重较大；③因为石材后侧无实体墙，故作为幕墙的防水层同时还要具有外墙的结构性作用。点。
2石材幕墙龙骨系统
目前，不少公司至今仍在用热轧槽钢做主龙骨，理由是槽钢单价低于矩形钢管，但是应该注意到的是同系列的槽钢每延米的重量要大于矩形钢管的重量，例如14a的槽钢与140×80×4的矩形钢管的主要特性对比见表1：
表1
由上表可以看出，140矩形钢管除了x方向惯性矩略小于14a热轧槽钢外，其余各项参数均优于14a热轧槽钢。此外使用槽钢作为石材幕墙的主龙骨还有以下缺点：
①槽钢截面不对称性导致受力偏心；
②上下层主龙骨之间用插芯连接不方便，与主体结构的连接也不方便；
③由于目前主次龙骨间的连接不推荐采用全焊接的方式，至少次龙骨（横梁）的一端应通过螺栓、角码与主龙骨相连，而如果主龙骨使用槽钢，主次龙骨间的连接也不太方便。
所以笔者推荐使用矩形钢管作为石材幕墙的主龙骨。根据本工程的实际情况，主龙骨计算跨度6m，标高6.000m，最大板块尺寸1050mm×1000mm×70mm，主龙骨间距1050mm，经计算主龙骨选用140mm×80mm×4mm的矩形钢管，次龙骨采用50mm×50mm×5mm的角钢，主次龙骨的连接一端采用螺栓、角码，另一端直接焊接，所有钢材都进行热浸镀锌处理。
3 石材悬挂系统
常用的石材干挂一般都是在石材上下侧边局部开槽，通过不锈钢或铝挂件与龙骨相连，石材缝打胶后看不到侧边开的槽及挂件，但开缝式石材幕墙因为所有的石材缝隙都不打胶，所以用普通的挂件以及在侧面开槽的方法变得不可行，只能在石材背面连接，目前采用的大致有两种形式：背槽式和背栓式。
背槽式是在石材的背面从石材左右侧边向板块中心铣出约100mm长的燕尾槽，然后将特殊的铝挂件插入燕尾槽，铝挂件与燕尾槽之间的间隙再用环氧树脂填充，最后再将铝挂件通过转接系统与龙骨相连。此种连接方式在安装完毕之后通过竖向石材缝仍然能够看到从侧面切下去的燕尾槽端部，还是不够美观。此外背槽式是某公司申请的专利，燕尾槽也需要在一个特殊的机床上加工，一块石材上要开四个燕尾槽，加工成本较高。所以目前开缝式石材幕墙大多数还是用背栓式悬挂系统。
(1)安装时很容易保证三个方向的调节，前后方向可以通过与下挂件连接的角钢角码上的长圆孔来调节；左右方向：上下挂件之间为搭接，且下挂件长度大于上挂件长度，在±20mm范围内石材左右任意移动仍能保证上下挂件的有效搭接；上下方向：齿条用于上下方向的粗调，M6不锈钢螺栓用于上下方向的微调。很多公司的背栓式悬挂系统没有齿条这个粗调而只有用于微调的M6不锈钢螺栓，一旦这个M6不锈钢螺栓失效，上下方向就变成不可调节了，事实上以往的悬挂系统中的M6不锈钢螺栓经常失效，因为为了实现微调，他们都是在上挂
件上面直接加工M6的螺纹孔，然后拧入M6不锈钢螺栓，但是因为石材很重，尤其像本工程石材厚度达到了70mm，而铝合金本身质地较软，所以上挂件上的M6螺纹孔很容易失效。为了保证微调的可靠性，笔者在上挂件上设计了一个可以放置M6螺母的槽，这样就大大提高了上下方向微调的可靠性。此外为了提高铝合金挂件的强度，所有上挂件、下挂件、齿条的合金状态均为T6；
(2)挂件系统上下挂件之间采用双挂钩设计，上挂钩承受石材板块的重力，下挂钩承受水平方向的力，这样就大大增加了石材板块的稳定性，如果遇到个别高度方向较小的板块，用两套挂件就能满足使用要求。有的背栓式悬挂系统也采用双挂钩设计，但是把上下挂钩放在同一条线上，这样安装石材时会造成上挂件、下挂件、背栓、螺栓之间的相互干涉，为了避开干涉只能在有限的范围内想办法保证正常安装，结果发现可供安装的竖直方向的间隙只有3mm，这样无疑给安装造成了很大的不便。所以笔者设计本工程的挂件时把上下挂钩前后方向错开，这样就完全避免了这个问题；
(3)上挂件与下挂件的接触面设计了橡胶垫，这样保证了上下挂件之间的柔性连接。以前见到的很多挂件系统上下挂件之间是没有橡胶垫的，这样导致石材板块安装完后挂件之间有间隙（没有间隙石材挂不上去），在风荷载的作用下甚至还会造成响声，本工程在上挂件与下挂件的接触面设计了橡胶垫就能避免这些问题。
4防水保温系统
开缝式石材幕墙因为开缝所以必须在石材幕墙背后设置防水层。如果石材幕墙后侧有实体墙，由土建方在实体墙外侧做防水就可以，如果石材幕墙后侧没有实体墙就只能由幕墙公司单独做一道防水了。本工程属于第二种情况，需单独做防水层。
目前外装做防水使用较多的还是镀锌板，本工程也采用了镀锌板。关于镀锌板的厚度，有人認为既然是防水，用0.8mm厚的镀锌板就可以了，但笔者认为这一层镀锌板的作用不仅仅是防水，还有结构外墙的作用。因为石材是开缝的，所以石材背后的风压与外界的风压是相同的，所以镀锌板在防水的同时还承受风压，而用0.8mm的镀锌板在结构受力上是不能保证的，故本工程笔者选用了1.5mm厚的镀锌板（见图1）。上下层镀锌板之间采用搭接，搭接长度大于50mm，搭接面涂抹耐侯密封胶，同时下层镀锌板的上端加工出一个100mm宽的折边，一方面作为镀锌面板的肋板，增加了面板的抗风压性能，另一方面这个100mm宽的折边可以承受上层的保温岩棉的重量。
图1 石材幕墙纵部节点图
关于镀锌板安装在什么位置，如何保证既能方便安装又能保证整个幕墙的气密性水密性。以前见过有一个工程将镀锌板安装在钢龙骨外侧，理由是钢龙骨容易生锈，镀锌板安装在钢龙骨外侧可以保证钢龙骨不接触雨水，其实这种方法看上去有一定的道理，但实际上操作时会很困难，因为铝挂件是通过螺栓与横龙骨相连的，而现在因为镀锌板挡在钢龙骨与铝挂件之间，所以必须在镀锌板上开孔把螺栓从里面伸出来才能固定铝挂件，这就导致了很多问题：如何保证镀锌板上开的孔与横龙骨上的孔完全对上，在被镀锌板隔开的情况下怎么拧从镀锌板里穿出来的螺栓，铝挂件的三维调节是不是容易实现，此外，镀锌板上的千穿万孔本身就增大了幕墙漏水漏气的可能。这些问题在施工时从安装的工人那里就都反映出来了，所以笔者认为把镀锌板安装在钢龙骨外侧不是一个好的方案。
根据本工程的实际情况，石材位于裙房部分，在石材幕墙的最上端是铝单板的挑檐，这样主楼表面大量的雨水会沿着铝单板的挑檐外侧落下而不会沿着石材表面流下，所以能通过石材拼缝进入石材后侧的雨水只是很少的一部分，而且所有的钢龙骨，包括连接铝挂件的角钢支座都是经过热浸镀锌处理的，按照规范的要求镀锌层的厚度应大于45μm，所以说合格的热浸镀锌钢龙骨是可以接触雨水的，于是在本工程的设计中我将镀锌板的位置往后退，退到横龙骨后侧，镀锌板的左右折边后与主龙骨固定，这样就方便了安装，而且能够较好的保证幕墙的气密性和水密性。在风压的作用下会有部分雨水通过10mm宽的石材拼缝进入石材后侧，沿镀锌板流至地面，所以最下端的一块石材与地面之间必须留缝以方便雨水排出，为防止堵塞应将最下端的一块石材与地面之间的缝隙适当增大为20mm为宜。
5 结束语
总之，背栓式干挂石材幕墙施工技术是近几年从国外引进的新工艺，此项新工艺的引进填补了我国在高层和超高层建筑外墙装饰花岗岩用传统旧工艺所不能达到的一项空白。
参考文献
[1] 孙义 汪盛娟，石材幕墙施工技术[J]重庆建筑，2006.11
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。