关键词：单元式幕墙；石材；美术馆工程；
1.前言
随着幕墙体系日益成熟，表现形式丰富多样。一些地标性的建筑，建筑师更愿意使用幕墙来表达自己的诉求。石材幕墙作为建筑幕墙的一种，表现的更为沉稳大气。
石材幕墙的构造一般采用框支撑结构。因石材面板连接形式的不同，可划分为钢销式、槽式和背栓式等。
钢销式连接在石材的上下两边或四周开设销孔，石材通过钢销以及连接板与幕墙骨架连接。
槽式连接在石材上下两边或四周开槽口，根据槽口的大小划分为短槽和通槽式。
背栓式与钢销式及槽式连接不同，它将连接石材面板的部位放在面板背部，从受力角度考虑，其受力挠度值要小于同等条件下的钢销式及槽式。背栓式石材幕墙，一般是通过环氧树脂胶讲成品背栓粘于石材背面，再通过型材连接背栓与支撑结构。实现石材板块的安装。
根据上海市幕墙规范要求，不应使用钢销、T形连接件和角型连接件。目前工程上使用最广泛的是石材背栓连接。石材背栓是指在每块石材上安装四个背栓来支撑石材的重量，利用背栓独有的内部楔形切对石材进行机械锁定。此外还可以通过调节背栓超出石材面的距离，来调节整个面板体系的进出，达到竖直平整的外观效果。石材背栓是一种物理锁定方式，不同于传统的化学粘合方式，所以使用起来更加安全，结构更加稳固。背栓方式下每块石材都是单独的个体，所以能够硬性接触带来荷载反应，提供更好的抗震能力，耐用性得到很好的提升。?
通过石材背栓将一块块石材在车间组装在一个单元板块上，现场吊运与安装单元板块，称之为单元式石材幕墙。由于单元板块全部在工厂车间生产,可以更好的控制施工质量。一般单元板块按层高划分幕墙单元，单元板块面积较大，给施工也造成了一定的难度。
下面以上海市浦东美术馆工程为例，简要说明单元式石材幕墙设计及施工技术要点。
2.工程概况
本工程位于上海市浦东新区，主体为框架结构，共四层，层高七米，幕墙施工总面积约20000平方米，其中石材幕墙面积为12796㎡。
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图1 项目主体三维效果图
3.石材单元幕墙的设计
3.1 系统形式描述
外立面为开放式石材幕墙，幕墙形式为单元式幕墙，面板为：50mm厚石材，石材表面刻槽，刻槽部位有效厚度为35mm。石材面板通过不锈钢背栓与铝合金背附龙骨连成一体。再通过铝挂件安装在钢框上组成一个单元，单元再通过挂码与主体结构连接。立面采用150mm厚保温岩棉；层间采用100mm厚防火岩棉，使用1.5mm镀锌钢板上下承托，防止烟囱效应。整个系统满足保温和防火节能的要求。
石材规格主要有1500mmX1500mm，单块石材重量达282公斤。立面一共有434块单元，分横向和竖向单元，竖向板块最大为3米宽*9米高，重约4.2吨，横向板块最大为12米宽*3米高，重约5.6吨。
3.2 系统主要节点介绍
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图2幕墙结构纵剖图
此处考虑将石材面板做成单元体形式，在立面上划分好板块大小，根据划分好的板块制作钢架，在钢架上布置石材挂点，将单块的石材依次与钢架挂点连接。普通的单元钢架有四个大的挂码，挂码间距超过6米时增加一对挂码。制作好的单元板块与主体结构预先安装好的地弹码连接，如上图所示。板块的与结构的进出通过地弹码的长圆孔可以前后调节各25mm；板块的高度方向可以通过M16X190的不锈钢螺栓调节。
单元挂件采用6061-T6铝合金材质，挂件厚度大于4mm，强度满足设计要求。同时挂件三维可调。
背栓采用规格M8X30和M8X25两种，石材厚度为50mm的采用M8X30的背栓，石材有刻槽的部位采用M8X25的背栓。材质均为316不锈钢，满足耐火性、耐腐蚀性、耐久性的要求。
3.3 系统立面重难点介绍
本工程立面石材雨纹比较多，单块石材拼缝最小3mm，最大20mm。石材表面雨纹采用机刻斜槽，斜槽深度15mm；斜槽宽度8mm、20mm、300mm；单元与单元之间缝隙为20mm，板块之间错缝安装，对石材的安装和加工制作精度要求非常高。采用单元式安装的优势突出。框架式安装现场精度无法保证，无法呈现出设计师要求的效果。
本工程最大的亮点的体现在“上海浦东美术馆”七个大字，七个大字使用石材雕刻而成，通过单元板块拼接起来。显得格外气派，如下图：
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石材表面刻有8mmx15mm斜槽，13个单元板块组合而成。字体的周边使用不锈钢板包边，内嵌灯光照明。通风塔四面环绕，三面都有七个艺术字，装饰感强。
3.4 石材面板的设计要求
规范要求，重要建筑如采用花岗岩面板，其有效厚度不得小于30mm。本工程按百年建筑考虑，考虑其耐久性，采用50mm厚（有效厚度35mm）的天然花岗岩石材。
天然花岗岩因其具有透水性弱、不易受雨水侵蚀、抗风化性能好等特点，常作为装饰材料用于室外。一般建筑用石材吸水率≤0.8%。上海地标规范，花岗岩吸水率≤0.6%。此处我们二者取较小值。
(1)花岗石物理力学性能
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(2)石材的弯曲强度标准值小于8.0Mpa。
(3)石材须做六面防护处理。由于石材表面存在微小孔隙，容易受到有害物质的腐蚀，选用水性防护剂，能更好的保证石材的耐久性。
(5)石材背部粘贴玻璃网布，可以减少石材破损，提高石材板材的抗折强度。
3.5单元石材钢架的设计要求
(1)钢架的规格要求：单元钢架主要采用耐候钢Q355NH材质，长宽根据石材放样确定。龙骨的规格经计算确定，本项目主龙骨采用160x80x6mm钢矩通，斜撑采用50x50x4mm钢矩通。钢架立面增加斜撑能够更好的增加整体的刚度，防止钢架变形。
(2)钢架的焊接：本工程焊缝等级为三级。耐候钢框均采用焊接,均为角焊缝。焊接的高度为焊接钢材中较薄钢材的壁厚; 焊条应与基材材料一致，使用 E50型焊条；焊接完成后对焊缝进行打磨,表面不能有裂纹，保证焊接质量。 焊接完成后需复核钢架的对角线和垂直度。
（3）钢架的开孔：钢框需预留吊装孔，吊装孔的大小经验算确定为φ40的圆孔。钢框的后口开φ13的圆孔连接铝合金大挂码，前口开φ7的圆孔连接石材挂件。挂件孔间距严格按照设计图纸加工，偏差控制在合理范围内。
（4）钢架的表面处理：开孔完毕后，钢架进行热镀锌处理，镀锌膜厚见下图：
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镀锌层厚度严格按照规范执行，镀锌完成后，
检查空洞是否堵塞，对堵塞的孔洞进行清理必须保证所有的孔洞可用。之后使用溶剂擦拭其表面的油污，清理完毕后开始氟碳喷涂。本项目设计要求氟碳喷涂的厚度需要大于40μm。
4.石材单元幕墙的施工
4.1 测量放线
测量人员在大楼整体放线成果的基础上，将石材单元幕墙的支座中心线线弹设在结构墙上，方便钢架安装时控制左右位置。初步安装完成后，还需多次测量核对，以保证幕墙外观的垂直度及精度。
4.2 埋件纠偏
放线结束后立即检查预埋件是否符合使用要求，如果预埋件偏差超过允许偏差，则需先就行补救。补救方案必须经顾问、设计、监理审查通过后才可实施。
4.3 支座连接件安装
安装钢牛腿，先依据控制线将钢牛腿电焊在埋件上，注意控制钢牛腿的进出、高度和左右位置。再安装铝合金地弹码，依据控制线将铝合金地弹码通过螺栓固定在钢牛腿底座上，铝合金地弹码和钢牛腿之间用绝缘胶垫隔离。
4.4 墙面保温安装
墙面保温厚度采用150mm厚保温棉，使用膨胀螺栓固定在墙体上，每块保温棉不少于4颗膨胀螺栓。
4.5 石材单元的吊运与安装
将单元板块运至汽车吊吊装半径范围内，长度方向平行于楼体摆放，然后将钢凳放在单元上下口的下方，单元板块的吊耳用高强螺栓固定在单元横梁上，将吊装钢扁担挂在汽车吊的吊钩上，钢扁担上悬挂2~3个5吨的手拉葫芦（根据单元板块的宽度确定），然后将钢丝绳两头分别挂在单元和钢扁担上，如下图：
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挂钢丝绳
在单元板块下方左右两边拴上两根拦风绳，检查吊耳和钢丝绳连接没问题后启动汽车吊将单元缓缓吊起，在板块完全吊起离地500mm时稍微停顿，待板块稳定后再上行。待单元到达指定位置后，调整单元左右位置（在上支座上将挂码的左右位置事先画好控制线），通过调节螺栓调整单元高度，复查单元高度和位置，无误后锁上限位螺钉，安装完成。取下单元上方的吊耳，吊车离开，准备下一块单元安装。
结束语
单元式石材幕墙较以往框架式石材幕墙无论在设计与施工上都大大提高了效率，实行了工厂化生产，更能确保工程的质量。以上为本人在此项目中的部分心得，借此希望得到读者的建议及补充。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准----金属与石材幕墙工程技术规范JGJ133-2001
[2]上海市工程建设规范----建筑幕墙工程技术规范DGJ08-56-2012
[3]上海市浦东新区浦东美术馆项目（暂定----石材单元专项施工方案
论文作者:房旭红
论文发表刊物:《建筑实践》2020年01期
论文发表时间:2020/4/27
标签：石材论文; 单元论文; 幕墙论文; 钢架论文; 板块论文; 工程论文; 厚度论文; 《建筑实践》2020年01期论文;