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浅谈石材幕墙设计施工
浅谈石材幕墙设计施工
摘要:目前幕墙干挂石材设计,顾问公司通常只提供立面分格形式和少量节点图,其细致程度无法达到依图施工的程度,因此,石材板及相关的干挂体系的深化设计工作就非常必要,这项工作一般由挂板施工单位负责。随着技术水平的不断发展,施工单位也随之拥有施工一级,设计甲级的双重资质。这更有助于现今幕墙市场对工程质量的需求,以及从设计、施工源头控制缺陷的弊端。本文就根据石材幕墙工程施工及设计的工程实践,从石材、龙骨、挂件的材料的选择、物理实验性能、力学计算、模拟实际情况的现场受力性能实验、施工图设计等各个阶段,介绍干挂石材的全过程设计。
石材幕墙的深化设计通常根据顾问方提供的图纸确定石材的精确分格尺寸、颜色、材质、嵌缝材料等,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。并在有条件的情况下,对计算结果进行现场的力学性能试验,以确保石材幕墙的安全性。
对于深化设计而言,应配合设计单位和建设方的工作,根据设计方对幕墙分格形式及材质颜色等建筑效果的要求,向建设方提供各种石材样本,以协助其尽快确定所用石材。
石材的干挂方式有钢销式、通槽式、短槽式、背栓式等几种形式,较常用的有短槽式和背栓式两种,其悬挂方式如图1所示,比较而言,短槽式成本较低但安全性不如背栓式,通常用于石材重量不太大或安全系数要求不太高时;背栓式干挂牢靠稳定,但成本较高,用于较大块石材(厚度30㎜时石材面积大于㎡)或对石材安全性能要求较高时。
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-XX的要求。
荷载的确定计算时通常考虑材料的自重、所受风荷载及地震荷载,并根据荷载作用方式对其进行组合。其相应分项系数及组合系数都应严格按规范要求取用,对某些特殊的建筑物,设计说明书中对相应荷载计算取值会有特殊要求,在计算时应和规范对照取其最大值。对干挂体系进行计算时,应根据刚体的力的传递的特性,确定其所受荷载进行力学计算。有时。一些荷载不易确定时,可通过模拟试验来确定其大小。
石材的计算石材的计算主要包括挂板板块自身的抗弯计算和挂板与挂件销钉连接处的抗剪计算。有时还应计算石材的热裂应力。计算方式与石材的干挂方式有关,本文以背栓式干挂石材固定体系来说明。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。根据石材幕墙规范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