论石材幕墙设计

摘要：本文论述了各种石材的分类,并结合石材幕墙工程设计及施工的具体实践经验, 对干挂石材的设计过程进行了阐释,从而对干挂花岗石幕墙各种节点构造的设计特点作了进一步的分析,以此能设计出完善的石材幕墙,最终使石材幕墙的应用得到大大推广。

关键词：石材；石材幕墙设计；花岗石幕墙干挂法；节点设计

中图分类号：TU521.2 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

很多功能建筑幕墙具有以下特征，例如可以遮雨防风、温度保持、热量阻隔、噪声防止,装饰的功能, 是建筑科技、建筑功能、建筑艺术的结合综合体现。美观、自然、耐久的天然石材,作为幕墙材料，稳健而又古朴的天然韵味，为建筑添加了宏伟壮观的建筑艺术效果，营造出清新舒适的自然观感，因此天然石材在幕墙中广泛使用。幕墙种类有很多，例如: 幕墙玻璃、幕墙石材、幕墙金属、幕墙复合材料等几大类幕墙，这些都是按其面材分类的。

二、石材的分类

对天然石材进行划分，根据石材的形成条件和地质组成，可分为下列3种。

1、岩浆岩(又称火山岩)

上升到地表附近或喷出地表内部的岩浆，岩石冷凝而成的即是岩浆岩,它主要的分类有玄武岩、花岗岩、浮石等。它不受酸、碱、盐的腐蚀，结构紧密，化学稳定性良好，自然构造纹理，呈现出美丽的外表，因此它具有很好的的装饰性效果。以硅酸盐矿物为主的岩浆岩是花岗岩,以氧化硅为主，另含有其他成分，如氧化镁、氧化钙、氧化铝、氧化铁等，因岩浆岩的形成具有高温度，严密的各种矿石晶体镶嵌，质地坚硬。

2、沉积岩

沉积岩的形成是因为各种岩石在风化后，被水、风、重力及冰等各种因素所作用，然后再被沉积、胶结而产生，砂岩、石灰岩以及页岩是最主要的几类。

3、变质岩

由其他岩石经过高压和高温作用后重结晶或结晶而形成的一系列过程，是变质岩的形成，可以分成板岩、大理岩等几大类。

三、设计石材幕墙

通常根据石材的分格颜色、尺寸、材质等作出判断，待确定出详细的石材幕墙立面图及各部位的节点详图后，依据单块石材的尺寸、重量及抗震、抗风压等各项要求，按照相关的力学进行计算，并进行确定石材的干挂方式及埋件、龙骨体系、连接件等的尺寸规格。

1、石材选择

作为一种天然材料，石材的物理性质变化很大，应该根据具体石材确立相应的设计指标。石材的选择，建筑效果的要求，应严格按照幕墙分格形式和材质颜色等进行, 要重点考虑石材的表面特征、颜色、纹理和力学等性能指标。

2、石材干挂方式和计算力学选择

要根据干挂方式，进行计算受力，石材板块计算模型的确定，要根据所受荷载值，所用挂件、连接件、埋件及龙骨的规格尺寸等确定。钢销式、通槽式、短槽式、小单元式、背栓式等是石材常用的几种干挂方式, 要根据工程实际需要的性能、造价，选择不同的形式。材料的所受风荷载计算、要把自重及地震荷载纳入考虑，并进行组合对比。必须通过石材物理性能试验来获得石材的受力性能，压缩强度、弯曲强度、体积密度及吸水率等指标。计算石材受力主要包括计算挂板板块自身的抗弯性和计算挂板与挂件销钉连接处的抗剪性。

3、干挂石材施工图设计

（一）安装立面图设计

板块分格要求根据建筑立面图，分别独立编号各立面上不同尺寸的石材，在所设计的石材安装立面图上，应清晰表达出各立面上的所有板块。若建筑体系较复杂，需清晰绘制出干挂石材安装立面图的位置索引图，还应清晰地表示出建筑物每个区域墙面对应的挂板。

（二）设计石材节点大样图

对建筑物的拐角、屋檐、窗口及其他复杂部位进行单独设计时，石材的形状、尺寸及连接方式，应节点大样图。

（三）石材加工详图设计

在进行干挂石材的具体加工尺寸的确定时,须反复核实以免下错单，因而造成巨大的经济损失。石材安装立面图及节点大样图确定后，即可进行设计加工图，这要按照立面图上的石材尺寸分格及节点大样图的细节来进行设计。

（四）关于石材幕墙的特殊措施

防止破碎坠落：石材面板可通过一些特殊措施来防止破碎后坠落，比如在背面粘结玻璃纤维织物或采用增强胶层等措施，其安全性能提高。当采用的非注胶板缝或石材带有孔洞、软弱时，这项措施我们可以采用。

表面防水处理：石材加工时，先进行开缝、钻孔、开槽，接着用清水冲净，待石材干燥后，可进行石材表面防水的处理。最好采用透气性有机氟涂料的防水剂或有机硅，可改变涂装后石材的颜色和光泽。

四、干挂花岗石幕墙节点设计探讨

花岗岩是酸性矿石，其分布资源广，有较强耐酸性、质地坚硬、结构致密、耐磨性好、抗压强度高、吸水率小、抗冻性强、颜色美丽。因此广泛的得到应用，也日趋完善了建筑幕墙干挂花岗石的技术，几种较典型的设计如下：

1、典型干挂花岗石节点设计

（一）钢销式石材干挂系统

钢销式石材干挂系统，上下板块之间采用钢销连接，施工方便，结构简单，但相互关联的石材上下板块间，要移动或更换一块石材板块必须牵动周围的板块,不具备独立更换功能，对石材的维护十分不利；集中受力点，钢销石材有较小的受力面积，安全性较差。

（二）单肢短槽式干挂法

将相邻两块石材面板共同固定在“T”形卡条上（“T”形卡 条为不锈钢或铝合金条），再固定卡条与骨架。

（三）双肢短槽式干挂法

双肢短槽式干挂法是将相邻的两块石材面板共同固定在“干”形卡条上，“干”形卡条采用铝合金挤压成型，再与骨架固定。

（四）通槽式干挂法

与单肢短槽式干挂法相近，通槽式干挂法的原理是采用通长卡条，通槽上下开。在单元式石材幕墙中，更多采用这种干挂法。

（五）小单元式干挂法

称为小单元的建筑幕墙，由金属副框、各种单块板材采用金属挂钩与立柱、横梁连接的可拆装的建筑幕墙。石材面板虽然相连，但还是通过骨架与铝合金卡条，相邻石材板均是独立与骨架相连，使干挂石材幕墙的安装方法、加工方法、设计方法、物理性能等得到了改变 。

（六）背栓式干挂法

在石材面板的背面，先采用专用设备钻孔、拓孔，然后连接专用螺栓锚固在石材背面,再通过铝合金卡件与骨架固定。

2、分析抗震性能

幕墙抗震设计，要求幕墙在地震轻微作用下应保持完好。在中震作用下，部分面板破碎,经修理后仍然可以使用。在罕遇地震作用下，幕墙骨架不应脱落、倒塌。由石材面板和金属框架等组成的石材幕墙构件，其变形能力很小，只能通过大侧移影响弹性的连接来避免主体结构。从节点构造来看，钢销式、短槽式、通槽式等石材面板均共同固定在挂件上,面板与骨架连接成整体，不利于位移变形，在地震作用下，缺乏活动余地，骨架会随着石材面板同步震动，仅依靠骨架与主体结构之间的活动连接来解决其抗震措施。

五、结束语

深化石材幕墙设计，通常根据设计方提供的图纸，颜色、材质、嵌缝材料等确定石材的精确分格尺寸，并绘出尺寸详尽的石材立面图及各复杂部位的节点详图，然后依据各单块石材的尺寸、重量及抗震、抗风压等各项要求，进行相关的力学计算，来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。并在有条件的情况下，对计算结果进行现场力学性能试验，石材幕墙的安全性能才能得到确认。

参考文献

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[2]GB/T 18601,天然花岗岩建筑板材[S].

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[5]刘志雄;后背栓接式敞缝石材幕墙施工工艺[J];石材;2003年01期

[6]希恩石业力推保温防火石材幕墙[J];建材发展导向;2011年03期