背栓式干掛石材幕墻施工工法效益分析

?提示：

干掛石材幕墻是一種高檔的外墻裝修，普遍應(yīng)用于各類公用建筑。背栓連接是通過背栓、連接件將石材板與骨架連接的一種石材幕墻固定方法。通過工程實踐，總結(jié)形成本工法。

工法特點

1、對施工現(xiàn)場污染少，較為環(huán)保；

2、每塊石板材可獨立安裝、獨立更換，作為獨立單元受力，能排除硬性接觸帶來荷載反應(yīng)，具有更好的安全性能及抗風壓、抗震動和降低熱脹冷縮效應(yīng)等性能，使用壽命更高。節(jié)點做法靈活，使用過程中，維修更換方便；

3、背栓的具體型號和種類；

4、背栓式石材干掛件的承載能力高于傳統(tǒng)做法。且石材板成孔質(zhì)量好，工廠化施工程度高，板材上墻后調(diào)整工作量少，可提高現(xiàn)場安裝進度。

適用范圍

適用于建筑高度不大于100m、非抗震設(shè)計或抗震設(shè)防烈度不大于8度的公用建筑石材幕墻工程施工。

工藝原理

運用具有氣壓成孔技術(shù)的石材背栓鉆孔設(shè)備，在石材板背部距板邊100～180mm處進行磨孔、拓孔，并將成孔合格后的石材板與背栓采用尼龍網(wǎng)套柔性結(jié)合，并以每塊石材板為單元將力直接通過骨架傳遞到主體結(jié)構(gòu)。

施工工藝流程及操作要點

1、工藝流程

2、操作要點

2.1 施工前準備：

預(yù)埋件位置、牢固性檢查，當預(yù)埋件偏差超出相關(guān)要求時，應(yīng)有合理的預(yù)埋件修補和彌補方案，并根據(jù)方案進行處理，直至滿足要求。骨架安裝前進行石材幕墻的“四性—風壓變形性能、雨水滲漏性能、空氣滲透性能(有熱工性能要求時做)、平面內(nèi)變形性能”試驗。

2.2 測量放線：

根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的基準軸線和水準點進行準確定位，對照幕墻施工圖將轉(zhuǎn)角位置、軸線位置、變高截面位進行復(fù)核檢查，確保放線準確。測量時應(yīng)控制分配測量誤差，不能使誤差積累。測量放線應(yīng)在風力不大于4級的情況下進行，并要采取避風措施。

2.3 金屬骨架加工、安裝：

1）根據(jù)施工放樣圖檢查放線位置，以現(xiàn)場尺寸加工下料。

2）安裝同立面兩端的豎框，然后拉通線按順序安裝中間豎框。將各施工水平控制線引至豎框上，并用水平尺校核。

3）按照設(shè)計尺寸安裝金屬橫梁。橫梁一定要與豎框垂直。焊接前，應(yīng)對下方和相鄰的已完工作面進行保護；焊接時需采用對稱焊，以減少因焊接產(chǎn)生的變形。焊縫質(zhì)量檢查合格后，對所有焊點、焊縫去焊渣及刷防銹漆。

4）鋼構(gòu)件表面防銹處理應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)工程施工驗收規(guī)范》GB 50205的有關(guān)規(guī)定，鋼構(gòu)件焊接、螺栓連接應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ 17及《鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ 81的有關(guān)規(guī)定。

5）幕墻防雷裝置必須嚴格按照設(shè)計及相關(guān)標準與主體結(jié)構(gòu)防雷裝置進行有效連接。

6）防火層的襯板采用厚度不小于1.5mm的熱鍍鋅鋼板,不得采用鋁板。接縫處打防火膠,防火層的密封材料應(yīng)用防火密封膠。

2.4 鋁合金連接件安裝：

鋁合金連接件應(yīng)選用背栓生產(chǎn)廠家的配套產(chǎn)品。連接件與金屬骨架的連接應(yīng)按照現(xiàn)行規(guī)范要求施工作業(yè)，根據(jù)螺栓材質(zhì)確定是否需要采取防銹、防腐蝕措施。

2.5 石材板加工、成孔：

1）嚴格控制石材色差、尺寸偏差以及破損，若有明顯色差、破損、缺楞、裂痕、掉角等石材不得使用，石材板顏色和花紋協(xié)調(diào)一致，將合格石材板按圖紙進行編號分類。

2）石材板成孔工藝及要求

①石材板成孔工藝：采用專用設(shè)備磨削柱狀孔→拓孔→清孔

▲ 圖1 石材板成孔剖面圖

②石材板成孔尺寸控制要求見表5.1。

▼ 表5.1 石材板成孔尺寸控制要求(mm)

注：h/（單切面背栓無）的厚度由石材厚度允許公差決定。

3）用專用石材背栓鉆孔設(shè)備對石材板進行成孔作業(yè)，在石材板背面上下兩邊進行磨孔，孔位距邊緣100㎜～180㎜；橫向間距不宜大于600㎜。背栓鉆孔設(shè)備切削孔轉(zhuǎn)速最高為12000r／min，自動升頻；設(shè)備使用與背栓型號、連接形式匹配的鉆頭，利用氣壓成孔技術(shù)進行磨孔、拓孔，對石材板不會造成損傷。石材板成孔后，對孔徑、孔深、拓底孔進行檢查，合格后方能安裝背栓。隨著石材開孔技術(shù)的改進，使得開孔成本大大降低。

4）石材板的背栓數(shù)量應(yīng)符合表5.2。

▼ 表5.2 石材板與背栓的選擇關(guān)系

注：上表為常用規(guī)格，超規(guī)格的應(yīng)通過具體計算確定。

5）背栓植入

安置工作臺（臺面放置合適的橡膠板）→放置已成孔的石材板→將背栓植入石材板孔中→完成背栓緊固→組件抗拉拔試驗。

根據(jù)背栓型號確定背栓植入緊固方法，非旋進式背栓—使用專用工具擊脹（抽拉）使脹管端擴張緊固；旋進式背栓—旋進螺栓使脹管端擴張緊固。

在背拴表面增加了尼龍網(wǎng)套，可提高了背拴掛件的抗震性能，排除背栓與石材板硬性接觸而降低熱脹冷縮效應(yīng)。

2.6 石材板安裝

1）建筑物為多層的石材幕墻安裝：將組裝完成的石板材按照從下到上、從左到右依次進行安裝即可。先按幕墻面基準線仔細安裝好底層第一皮石材板，且宜先完成窗洞口四周的石材板鑲邊。安裝完每一樓層后，要注意調(diào)整垂直度誤差，不要積累。

2）建筑物為高層的石材幕墻安裝：將組裝完成的石板材按照從上到下、從左到右依次進行安裝即可。先按幕墻面基準線仔細安裝頂層第一皮石材板，且宜先完成窗洞口四周的石材板鑲邊。安裝完每一樓層后，要注意調(diào)整垂直度誤差，不要積累。

3）安裝節(jié)點圖如下：

▲ 圖2 背栓干掛石材幕墻縱剖面節(jié)點圖

▲ 圖3 背栓干掛石材幕墻橫剖面節(jié)點圖

▲ 圖4 背栓干掛石材幕墻窗臺剖面節(jié)點圖

▲ 圖5 背栓干掛石材幕墻轉(zhuǎn)角剖面節(jié)點圖

2.7 石材板拼縫口處理

石材密封膠注膠前必須進行相溶性試驗和耐污染試驗，合格后方可使用；石材拼縫口密封處理分為敞縫式和密封式。根據(jù)設(shè)計和地區(qū)特點情況進行合理選擇。

1）敞縫式密封處理是采用在石材拼縫內(nèi)側(cè)增加擋水片，防止雨水濺入，能較好地解決擋雨的問題。優(yōu)點在于提高外墻飾面的美觀，缺點在于不適合有熱工性能要求的石材幕墻工程，適用范圍受限。

2）密封式處理是對石材板拼縫進行注膠密封。優(yōu)點在于適宜范圍廣，對有熱工性能要求的建筑有利，缺點在于硅膠易發(fā)黃變質(zhì)、沾塵污染等，影響外墻飾面的美觀。

①為確保粘結(jié)質(zhì)量，注膠前清潔石材板拼縫口表面的灰塵、水、油污等物，并保持石材板拼縫干凈、干燥；

②為確保拼縫注膠質(zhì)量，注膠前用帶有凸頭的刮板填裝泡沫棒，選用的泡沫棒直徑應(yīng)略大于膠縫寬度；

③為保證石材板面的潔凈，注膠前用紙膠帶沿縫隙兩側(cè)進行粘貼；

④嵌縫膠選用石材板專用硅酮密封膠，注膠溫度應(yīng)在5～40度范圍內(nèi)進行，注膠應(yīng)盡量連續(xù)，膠縫均勻、密實、飽滿,膠體不得產(chǎn)生氣泡。若不慎將膠體沾在墻面上，應(yīng)立即除去，并用清潔劑及時清除余膠。膠體厚度一般為縫寬的1/2，且不小于4mm，不得大于縫寬， 膠體太厚則容易使膠體受力時被拉斷拉裂，造成密封和防滲漏失效；

⑤打完膠后要在表層固化前用刮板將膠縫刮為凹縫,膠面要光滑、圓潤,不能有流墜、褶皺現(xiàn)象。膠縫修整完畢后應(yīng)立即將兩側(cè)紙膠帶撕掉,打膠操作業(yè)應(yīng)避開陰雨,大風天氣；

⑥注膠施工完后，用干凈的棉質(zhì)或脫絨白布倒上溶劑對膠縫兩側(cè)石材面進行清潔,禁止將白布入內(nèi)沾取，溶劑為專用清潔劑或草酸。注意已完工作面的保護。

材料與設(shè)備

1、材料要求

1.1 石材幕墻工程所用材料的品種、規(guī)格、性能和等級，應(yīng)符合設(shè)計要求及現(xiàn)行行業(yè)標準《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》 JGJ133－2001、《建筑幕墻》 GB/T 21086-2007、《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗標準》GB 50221的有關(guān)規(guī)定。

1.2 所用鋼材必須是合格鋼材，具有產(chǎn)品質(zhì)量證明等相關(guān)完整資料。碳鋼：型材、板材符合JISG3131規(guī)范，緊固件符合JISG3101規(guī)范；不銹鋼：緊固件符合JISG4304規(guī)范，型材、板材應(yīng)符合JISG4305規(guī)范；鋁合金：連接件應(yīng)符合《鋁合金建筑型材》GT 5237。背栓、緩沖套應(yīng)采用不低于304的不銹鋼制品，背栓的質(zhì)量必須經(jīng)過有資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行檢測，檢測合格后方能使用。

1.3 石材板彎曲強度值（干燥和水飽和狀態(tài)）≥8MPa，體積密度不小于2.56g/cm3；干燥壓縮強度不小于100.0 MPa；吸水率應(yīng)小于0.8%；石材板的技術(shù)要求應(yīng)符合《天然花崗巖建筑板材》GB/T 18601-2001。

1.4 連接件選用不銹鋼制品時，厚度≥3mm；連接件選用鋁合金制品時，厚度≥4mm，根據(jù)具體計算選用T5或T6材質(zhì)。石材研習(xí)社（IDstone5A）

1.5 應(yīng)選用含硅油少的中性硅酮密封材料，避免硅油滲透污染石材表面，避免非中性硅酮密封材料對石材產(chǎn)生腐蝕；

2、機具設(shè)備：后切背栓石材鉆孔機、電焊機、型材切割機、臺鉆、角磨機、經(jīng)緯儀、水平儀、鋼直尺、塞尺、注膠槍、電錘、扳手、螺絲刀等，機具設(shè)備型號、數(shù)量根據(jù)工程具體需求配置。

質(zhì)量控制

本工法嚴格按照《建筑裝飾裝修工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50210-2001、《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 133-2001的要求執(zhí)行。

1、石材板飾面無明顯色差，石材板顏色和花紋協(xié)調(diào)一致，每平米石材板的表面質(zhì)量和檢驗方法必須符合表7.1的相關(guān)規(guī)定。

▼ 表7.1 每平米石材表面的質(zhì)量和檢驗方法

注：石材花紋出現(xiàn)損壞為劃傷。石材花紋出現(xiàn)模糊現(xiàn)象的為擦傷。

2 、石材幕墻立柱、橫梁安裝質(zhì)量控制必須符合表7.2的有關(guān)規(guī)定。

▼ 表7.2 石材幕墻立柱、橫梁的安裝允許偏差和檢驗方法

3、石材板成孔質(zhì)量控制必須符合表7.3的有關(guān)規(guī)定。

▼ 表7.3 石材板成孔允許偏差和檢驗方法

4、石材板安裝質(zhì)量控制必須符合表7.4的有關(guān)規(guī)定。

▼ 表7.4 石材板安裝允許偏差和檢驗方法

5、石材幕墻安裝質(zhì)量控制必須符合表7.5的有關(guān)規(guī)定。

▼ 表7.5 石材幕墻安裝允許偏差和檢驗方法

6、勞動組織

根據(jù)工程項目規(guī)模、進度要求和工程技術(shù)的復(fù)雜程度來確定勞動組織，施工作業(yè)班組按照工藝主要流程分為骨架制作、安裝班組和石材加工、安裝班組。

如：每500m2幕墻工程，勞動力組織為骨架制安6人，石材飾面板加工（含石材板成孔、背栓植入等）6人，石材飾面板安裝、調(diào)平4人，拼縫注膠1人。

安全措施

1、作業(yè)人員進場前，必須學(xué)習(xí)現(xiàn)場的安全規(guī)定，進行安全技術(shù)交底；廣泛宣傳、教育作業(yè)人員牢固樹立“安全第一”的思想，提高安全意識。必須穿防滑鞋，嚴禁赤腳等。

2、必須隨時攜帶和使用安全帽和安全帶，配備工具袋，嚴禁違章作業(yè)。

3、腳手板上的廢棄物應(yīng)及時清理，不得在窗臺、欄桿上放置施工工具。

4、電焊工必須持證上崗。操作時必須戴絕緣手套和防護面罩。

5、在電焊作業(yè)時，必須設(shè)置接火斗，配置看火人員；各種防火工具必須齊全并隨時可用，定期檢查維修和更換。

6、施工現(xiàn)場臨時用電采用TN-S系統(tǒng)，嚴格要求使用五芯電纜配電，系統(tǒng)采用“三級配電兩級保護”，實行“一機、一閘、一漏、一箱”制度，配電箱進出線設(shè)在配電箱下端。嚴禁使用花錢、塑膠軟線等。

7、電鉆使用前應(yīng)先檢查電源是否符合要求，然后空轉(zhuǎn)試運轉(zhuǎn)，檢查轉(zhuǎn)動機構(gòu)工作是否正常，接地保護是否良好，以免燒毀電動機或造成安全事故。

8、型材切割機使用前應(yīng)先檢查電源、電壓是否符合切割機銘牌的要求，絕緣電阻、電纜線、地線等是否完好、可靠，切割機各連接部位有無松動情況等。

9、電錘打孔時，電錘的鉆頭必須垂直于工作面，要用手均勻按壓電錘，連續(xù)送進，不準使鉆頭在孔眼內(nèi)左右擺動，以免扭壞電錘。

10、在高層建筑幕墻安裝與上部結(jié)構(gòu)施工交叉作業(yè)時，結(jié)構(gòu)施工層下方須架設(shè)挑出3m以上的防護裝置。建筑在距地面3m左右，應(yīng)搭設(shè)寬6m的水平安全網(wǎng)。

環(huán)保措施

1、石材打孔機、切割機等機具的使用，盡量在市民非休息時刻進行作業(yè)，采取必要的防塵、降噪措施，減少對環(huán)境的影響。

2、對于生活和施工廢水必須按相關(guān)規(guī)定進行收集和排放；對施工廢棄物和生活垃圾及時進行分類堆放和收集，禁止亂丟棄。

3、現(xiàn)場材料必須按相關(guān)要求堆放，剩料嚴禁隨意丟棄，易燃品應(yīng)隔離堆放，確保施工安全。

4、對已污染的地面、路面及時進行清潔。

5、對進出場車輛進行衛(wèi)生管理，必要時進行車廂覆蓋、車輪沖洗等。

效益分析

1、社會效益

1）石材飾面板安裝后，即可受力，在其周邊施工作業(yè)不受影響，便于連續(xù)施工作業(yè)，有效提高了施工效率。

2）背栓鉆孔設(shè)備利用氣壓成孔技術(shù)對石材板進行成孔作業(yè)，減少石材板的破損損耗。其可進行成批加工，精度好、效率高，大大加快了施工進度，且相對環(huán)保。

3）該工法特別適用于高層建筑和抗震建筑幕墻。使設(shè)計師的柔性構(gòu)造連接設(shè)計意圖能得到更好的體現(xiàn)，同時為設(shè)計師設(shè)計各類圖形增加了設(shè)計空間，為設(shè)計師創(chuàng)造更美更好的作品提供有效的施工技術(shù)支持。

2、經(jīng)濟效益

1）背栓干掛石材幕墻具有較好的抗震性能、安全性能。便于維修、更換，降低維護、維修成本。

2）由于效率提高，該技術(shù)綜合經(jīng)濟性能高，每1000m2幕墻比傳統(tǒng)骨架幕墻節(jié)約成本約11500元。

3）技術(shù)性能比較詳見表10.1。

▼ 表10.1 石材幕墻相關(guān)工藝的技術(shù)性能

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【學(xué)員問題】石材幕墻的特點？

【解答】石材幕墻具在自然質(zhì)感好、外觀檔次高、隔熱保溫性能好、安裝方便等特點，能避免濕貼石板常見的沙漿外溢、石材四周水印、粘貼不牢等弊端，給古樸的建筑穿上一套具有天然艷麗色彩的石材工藝品外衣，給人一種高貴典雅的豪門氣派和回歸大自然的感受，使擁有石材裝飾的建筑物高大宏偉、波瀾狀觀。

石材幕墻使建筑物散發(fā)出工藝的精湛與完美的魅力并顯非凡的氣勢。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。