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石英石厂家/幕墙用石材的选择与固定系统分析

来源: 时间:2015-05-26 16:31:23 次数:

由于石材以其华丽的美学特性,较大的声阻性,易保养和维护及能够制造通风幕墙系统等独特的优良品质在饰面幕墙系统中的应用越来越广泛。尽管我国干挂技术起步较晚,但随着高档建筑日益增多,石材的应用呈大幅度增长趋势。
建 筑物外墙用石材幕墙的装饰方法有粘接法和干挂法两种。传统的粘接法适用于小规格的板材,施工速度慢,另外,粘接的板材由于水泥砂浆在板材的空隙,裂纹及接 缝渗出,造成墙面起花,泛白(室外粘接板材墙到处可见),影响整体饰面效果,同时气温的变化也易引起粘接板的脱落。 
干挂法由于不使用水泥 等粘接剂,施工中及施工后无污染,墙面无泛白,可充分显示石材的华丽色彩。安装时可上下同时施工,且不受季节的影响,装饰后经久耐用,维修更换方便,安全 可靠,抗震性好。石材幕墙相对于玻璃幕墙及铝板幕墙的独特优点,也只有在采用干挂工程设计大都是施工单位凭经验自己完成的,同时与石材厂家缺乏沟通,所以 常常因幕墙系统及固定系统不合适的设计造成饰面效果不理想和幕墙石材破坏等现象。建设与施工单位迫切需要有关部门尽快解决干挂工程施工的理论问题。 
作者试图通过理论分析和实验对工程所选石材的质量及物理,化学机械特性进行评定后(考虑饰面的建筑设计和环境及载荷条件),根据建筑美学,饰面承受的风 压,地震,石材的物理化学性能,确定最合适的饰面石材固定系统,对固定机械结构,板材沟槽进行科学设计与分布的研究,同时开发出科学的专用加工设备。做到 在正常的维护操作下,可发现并能更换已损坏的板材。使固定系统可排除任何本系统或板材的损坏,适得饰面系统的寿命与建筑物本身的寿命相同。这也是其他幕墙 无法比拟的。 
为了发挥上述特性,保持足够的安全水平,尤其在大型建筑工程中使用薄板石材,应针对具体的客观环境条件,做到:
(1)正确选择石材;(2)精确设计石材固定系统;(3)正确安装石材。
1幕墙饰面石材的选择原则
使用饰面石材的目的是为了提高建筑物的装饰效果和寿命。因此,所用石材的选择方案,应在加工和施工技术上可行,并要符合建筑物的具体情况。无论是通常还 是特殊幕墙席系统,其选择方案应按照图1所示的程序进行。由图1中可看出,最初的工作主要取决于建筑学和美学因素,这些又依赖于石材的紋理模式及其晶粒大 小,矿体结构,色谱和所提出的饰面规程,然后将其划分为各种不同的形状和尺寸,以最能体现石材饰面独具的美学特性。 
在具体确定石材的选择方案时,应注意;
(1) 生产厂家的生产技术。确定所希望的表面质量是否易于实现(锯切,磨抛,火烧,喷砂,凿打等),要求尺寸的饰面单元是否能从大块荒料上加工出来,以及矿山,荒料本身能否保证满足设计方案要求的质量和数量。
明确所选择的石材规格和质量要求在生产技术上是否可行是很重要的。工作时要求设计者和生产者密切合作。在这个早期阶段,也可能需要修订或彻底改变原定方案。
(2) 石材的物理化学性质应适应现实施工工程所在地的气候和环境条件。 
(3) 矿体结构及花色,色差情况及板材的可加工经济规格。
(4) 石材在承受载荷条件下的力学性能。
(5) 饰面的总体造价。
二:石材固定安装系统
在理论上和实践中对所选石材的质量以及物理化学,力学特性进行评定之后(考虑饰面的建筑设计和环境及载荷条件),有必要确定使用最合适的石材固定系统。这涉及到各种可能的沟槽设计和分布的研究,以适应石材元件中的机械固定元件的需要。
除机械条件外,固定系统还取决于饰面结构的设计,如图2所示。
固定系统主要有两种形式,一个是静定的,另一个是超静定的。静定系统是在很少的几点处固定板材,就可以保持平衡。其典型结构是用四个销钉插在矩形板材上 下两相对侧面上四个孔中固定板材的形式。对于这种固定系统,由于板材的制造和安装中存在误差,除非石材元件和主要支撑结构遭受大的打击和破坏,在任一时 刻,四个销中只有三个起作用。而超静定系统则在板材的上下相对两侧面采用多个支撑点将石材单元固定在主要结构上,或采用连续的边缘固定,也可将板材粘接在 背面支撑件上来固定。 
这两种固定形式的主要区别在于它们的静态特性。对于局部固定的静态系统,石材元件的设计必须考虑以下事实:如果一个 固定点失效了,石材元件可能会同支撑结构分离并脱落。这就需要采用较厚的板材或者在板材的后面采用加强肋。这样,倘若护墙板破坏后,加强肋会起作用。当支 撑结构由于外力作用而变形时,这种固定系统可能使板材与支称结构分离。另一方面,在多点处固定板材的超静定系统,外围固定,可以防止板材在它们损坏时脱落 下来。这种系统使用超薄板材,但它们将与支撑结构以同样的方式产生变形。采用最多的固定座是孔和槽,后者也可加长成为切断槽或二者的组合方式,根据所给定 的方向,它们能在三个方向上固定石材元件。
除此之外,还有更复杂的解决办法。目前利用个种金刚石加工工具能使不同形状的固定系统成为可能。
在具体的实施中,特别注意以下几点:
(1) 如果幕墙系统采用桁架嵌板结构(石材超薄板),就必须确定是将板材的后面固定在桁架上,还是将其边缘固定在其上,这个取决与桁架是安装在水平面上,还是垂直布置的。
(2) 如果装配好的板材将要从不同的位置输入到建筑物上指定位置,那么这个固定系统的设计就必须考虑到这种迁移或者增加固定构件。
(3) 必要时要考虑石材的替代或更新。
(4) 严格控制固定系统的成本。
三:饰面石材的安全问题
饰面石材应用的安全问题主要受静动载荷,内部应力条件,石材与环境条件的作用及石材机械强度不一致等因素影响。同时也受到专业人员的影响,如固定系统的设计,生产过程,安装过程。 
为了保证石材应用必要的安全性,当然也要考虑工程要求,必须认真对待直接与石材相关的那些因素,固定系统和安装。与载荷相关的不确定因素,实际上已通过 作用比实际载荷更大的模拟载荷和风洞实验消除了,随着计算机在石材行业的应用,与石材内应力相关的不确定因素,可通过精确的分析,仿真而被减少或消除。
通过大量建筑的调查结果表明:幕墙石材系统中的石材元件破坏的主要原因并非直接与石材的力学性能相关,而主要是与环境中存在的腐蚀介质,固定系统不合适 的设计所造成的(如没有全面考虑固定点周围石材的力学性能)。石材元件加工过程中的误差,大大减少了在固定点周围的稳定区域,以致与在固定孔距尺寸超差的 情况下,用锤头强行调整金属销的位置,而不能满足安装技术规范的要求,引起材料内部产生微观裂纹或应力集中现象。技术不熟练的工人不合适的安装,也可能破 坏设计工作的成果,从而降低已安装好的幕墙系统的安全性。 
石材力学性能板材 局部固定 将销钉插入边缘孔规格尺寸表面加工 静定系统 将 环氧胶注入背面孔中质量载荷条件热量 把薄板插入边缘孔效应各种沉淀物 把薄板插入背面槽中实验 理论求解 把固定锚钉插入专用槽中石材固定系统 外围固 定 上下侧边开连续边界槽幕墙安装系统 超静定系统 多销钉打入背面预制板孔装卸运输 超薄板粘接在背面支撑上板材替代装置成本
所有这些因素,可通过仔细的检查在相似的规范和条件所选材料的特征而被查出,或者在生产过程中,通过对材料进行一系列的测试来解决。

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