时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要：我国建筑幕墙行业经过近二十多年的的发展，已成为世界上产量最多的国家，石材幕墙的设计也与时俱进，不断的发展。石材幕墙的设计关系到幕墙的使用安全，对于大型的石材幕墙工程最好要制定专项设计方案，经过详细的专家论证再实施，保证石材幕墙的工程质量。
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一、石材幕墙
石材幕墙通常由石板支承结构(铝横梁立柱、钢结构、玻璃肋等等)组成，是不承担主体结构载荷与作用的建筑围护结构。石材幕墙一般有背栓式石材幕墙、托板式石材幕墙、通长槽式石材幕墙等几种形式。
(一)石材幕墙的优点
1、天然材质、光亮晶莹、坚硬永久、高贵典雅;
2、耐冻性：石材在潮湿状态下，能抵抗冻融而不发生显著之破坏者，此性能称为耐冻性。岩石孔隙内的水份在温度低到摄氏零下20时，发生冻结，孔隙内水份膨胀比原有体积大1/10，岩石若不能抵抗此种膨胀所产生的力量，便会出现破坏现象;
3、抗压强度：石材的抗压强度会因矿物成份、结晶粗细、胶结物质的均匀性、荷重面积、荷重作用与解理所成角度等因素，而有所不同。若其他条件相同，通常结晶颗粒细小而彼此粘结一起的致密材料，具有较高强度。
(二)石材幕墙的不足
1、笨重的石材做高层建筑外墙有诸多严重危险性，在建筑业中的招投标尚未完全规范，不少石材幕墙工程是谁的造价最低谁中标，有个别的分包，这样低价中标，为了不赔钱就要偷工减料，这使得石材幕墙的安全性很难得到保障;
2、设计中存在不规范行为，不少设计院对石材幕墙不熟悉，只在图纸上标明什么幕墙，而不考虑实际情况。石材幕墙有些由中标的幕墙公司自己设计，有的设计院请结构师认真审查，但大部分设计院走形式的审查，设计并不过关;
3、石材幕墙防火性能很差，尤其在高层建筑，火灾一般均在室内燃起，楼内的大火会使挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高，使钢材软化，失去强度，石板将会从高层形成石板\"雨\"落下，不仅对行人造成危险，也给消防救火造成困难。
二、石材幕墙设计质量要求
石材幕墙工程施工前应提供完整的设计图纸，设计文件应对工程所用材料的品牌、材质、性能指标、工程做法等进行详细说明。设计说明应包含：幕墙类型、设计依据、物理性能参数、防火、防雷设计要求，以及材料加工、制作、安装要求等。设计人员应参照最新的设计标准，部分超出规范适用范围的工程，应进行专项研究，和相关试验研究，确保工程的可靠性。
幕墙物理性能定级应经过计算确定。部分工程设计人员对幕墙的物理性能定级概念模糊，未按JGJ133-2001规范 4.2 条的规定通过计算确定幕墙的风压变形性能等级、雨水渗漏性能等级、空气渗透性能等级和平面内变形性能等级。设计中存在凭经验，按固定格式套用的现象，使设计说明中的物理性能级别与计算不符。此外，设计中应对幕墙的结构受力计算给予重视，认真进行结构的受力分析，并核对材料的承载力设计值，如膨胀螺栓的抗拔能力、石材的抗弯承载力设计值等。值得注意的是，由于石材材质、厚度的不同，其强度相差会很大，设计中不能盲目套用。花岗岩类石材与非花岗岩类石材的强度差别就比较大，如伊朗黄洞石的抗弯强度仅为6N/mm2，一般来说石材抗弯强度不宜小于10N/mm2，所以设计时应准确采用石材的强度指标。
幕墙设计图纸质量要认真审核，如锚栓的设计、防火、防雷节点的设计要全面可靠。由于建筑外形差异较大，幕墙节点设计应越详细越好，最好要到现场实测实量墙面情况，节点设计要与现场情况、技术规范相符合，节点大样应能指导现场施工。最后，设计图纸应按立面→平面→剖面→大样图→节点图→构件图的顺序合理编排，签字、盖章手续应齐全。
三、石材幕墙设计要点
(一)施工图设计要点
干挂石材施工图设计的依据为：建筑平面图、立面图、节点大样图、其他专业需与干挂石材配合的有关图纸及其他要求和干挂石材的计算书。施工图设计必须做到既满足建筑师的要求，又要与现场的实际情况相吻合，施工图设计主要包括石材的安装立面图设计、石材节点、大样图设计、石材的加工详图设计等。
安装立面图设计：根据建筑立面图的板块分格要求，在各立面上将不同形状或不同尺寸的石材分别独立编号，编号应确保唯一并方便实用，所设计的石材安装立面图应清洗表达出各立面上所有不同种类的石材板块。若工程的体形较复杂，为查找干挂石材立面图纸方便，
还应设计干挂石材安装立面图的位置索引图，清晰的表示出建筑物每个区域墙面对应的挂板立面编号图编号。
石材节点大样图设计：对建筑物的拐角、窗口、屋檐、及其它复杂部位石材的形状、尺寸及连接方式，应单独设计干挂石材节点大样图，以表明这些部位石材的实际情况。
石材加工详图设计：石材安装立面图及节点大样图经建筑师批准后，即可按石材安装立面图上的石材尺寸分格及节点大样图的细节进行加工详图设计，该详图即通常所说的石材加工单。在确定干挂石材的具体形状及加工尺寸时，须反复核实以确保万无一失(尤其在采用较为昂贵的进口石材时)以免造成巨大的经济损失。#p#分页标题#e#
(二)幕墙防水设计
石材作为外装饰面材,同时也作为一道雨屏,阻挡大量的雨水进入石材内部。为保证石材板块的自由伸缩并满足抗震要求,干挂石材间应留有缝隙,缝宽一般在8mm~12mm。这道缝隙同时也不可避免地成为雨水进入石材内部的通道。目前板缝防水的处理方式主要有两种:1)开敞式处理,允许雨水从板缝进入石材内部,同时在石材内部构造上采取措施,将防水层后移,实现外缝敞开,内部防水;2)填缝处理,利用有弹性的防水材料(耐候密封胶)填缝密封,从面层就防止雨水进入。
(三)立面分格设计
立面分格设计应满足建筑设计效果要求，开窗通风良好，充分保证室内空气流通;考虑与原建筑窗洞口和幕墙的交接与对齐，满足结构强度和刚度要求;合理采光，满足人的视觉要求;考虑幕墙的收边处理，各个立面横向胶缝对齐，满足相邻两房间的封修，满足层间防火封修构造要求，考虑各种不同材料交界、组合的处理方式考虑面材利用率及加工安装工艺性，尽量做到经济合理，力求以最优分格形式保证该建筑装饰完美。
(四)石材挂件设计
施工过程中石材挂件使用燕尾式较多，属短槽连接，但由于切槽尺寸偏差，容易造成上下两块石材表面错槎，从而造成平整度不足，部分工程还发现石板有伤痕裂纹色差图案不符等缺陷，结构胶填补后，极难修整，而且安装完成后，使用过程中一旦损坏个别石材，也极难更换。建筑幕墙面板构造设计的基本要求是可以随时单独更换任何一块需要更换的面板，这一点对石材幕墙显得更为迫切，因为石材是天然材料，石材有很多隐缝加工过程不易被发现，使用过程中由于外部环境和内在因素的影响会造成裂缝，一旦裂缝形成，如不及时更换会酿成大祸。因此，对石材挂钩应选用每块石材能单独更换的挂钩形式，形钩蝶形钩都是上下连续挂钩，不能随时单独更换任何一块需要更换的石材面板，要选用形钩，每块板上下都采用形钩固定时才能实现单独更换任何一块面板的目的，在使用形钩时下部挂钩是与槽梁整体连接，上部挂钩是活动的在上部挂钩安装定位后要采用限位装置，保证其在振动时不脱落。
(五)材料设计
1、石材的选择
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。通常要在对几种石材的选择中，应依据所掌握的石材资料，重点考虑拟用石材的表面特征、颜色和纹理等技术性能指标。尽管石材供应商已给出了石材的物理性能指标，但石材作为一种天然材料其物理性质变化很大，因此必须重新确认，以便满足设计要求。
2、连接件的材料。膨胀螺栓、连接件等均应采用不锈钢，其规格应根据其(抗弯、抗剪)强度确定。
3、胶粘剂。主要用于铆钉、挂钩与石材连接处的空隙内起固定作用。目前常用的有\"大力士\"大理石胶、环氧树脂胶等。石板与不锈钢挂件间应采用环氧树脂型石材专用结构胶(A/B胶)黏结，不宜采用不饱和聚酯树脂型结构胶(云石胶)。
4、密封胶。主要用于石材块之间的缝隙, 起密封作用。目前常用的有中性硅酮密封胶。
5、基层防水与防火构造。加气混凝土外墙面抹1:2水泥砂浆内掺5%防水剂，防止雨水渗入墙体。为防止干挂花岗岩空腔内窜烟窜火，在每层梁底设置一圈大于100mm的防火层，上下采用1.5mm以上镀锌钢板，中间100mm以上的岩棉隔火带，以满足消防要求。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.(JGJ133—2001) 金属与石材幕墙工程技术规范[S].北京: 中国建筑工业出版社，2001.
[2] 周荣.高层建筑单元式幕墙施工技术[J].建筑施工.2008(8).
