砂巖和洞石幕墻中國建筑科學研究院趙西安2007.4第1.0版

一、概述非花崗巖石材應用日漸增多2003年以后，砂巖、大理巖、石灰巖、洞石等非花崗巖石材在幕墻中應用日益增多。有些工程用量達7萬平方米，有些工程用到200米以上的高度。目前規范并未對非花崗巖幕墻作出設計和施工規定，新情況帶來了許多新問題。

石灰巖、大理石幕墻

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二、材料1.石材面板地質學分類（GB/T13890）分類巖漿巖沉積巖變質巖地表凝固地殼內部凝固鈣鎂質硅質鈣鎂質硅質噴出巖淺成巖深成巖代表性巖石玄武巖輝綠巖花崗巖橄欖巖輝長巖閃長巖石灰巖白云巖凝灰巖頁巖砂巖礫巖大理巖片麻巖2.常見幕墻石材面板的類型（GB/T17670）商業分類類型花崗石大理石板石編號方式GXXXXMXXXXSXXXX類型中包含的巖石變質巖中的片麻巖巖漿巖沉積巖中的石灰巖、白云巖變質巖中的大理巖頁巖、板巖、砂巖、凝灰巖等非花崗巖石材一、石材的種類大理石（MXXXX）包括大理巖、石灰巖、白云巖板石（SXXXX）只用砂巖、凝灰巖洞石石灰巖、砂巖、凝灰巖中含有許多孔洞的石材上述石材中，大理巖和石灰巖的材質相對較好，用于幕墻問題不大。但目前國內工程，喜歡用砂巖和洞石。

材性二、砂巖和洞石的材性特點1、材質疏松，軟弱。有時夾雜松軟的條紋、礦脈。容易破損、開裂。2、強度一般較低，強度分布分散，不同產地或礦山、不同開采點、甚至同一開采點不同荒石開出的板材強度相差甚遠。品質較難控制。3、吸水率高，甚至可大于6%。有些還遇水軟化。4、孔隙率高，抗凍融性能差。5、耐久性差，容易被腐蝕和風化。砂巖和洞石類型石材最低采用條件受彎強度試驗值：平均不小于5N/mm2;單個值不小于4N/mm2。無折斷，無裂縫，無掉渣，無軟弱部分和軟弱條紋，無大孔、通孔。凍融系數不宜小于0.8.經防水處理后，吸水率不大于1%。

當不得已之時…..

由于某種原因，不得不受命采用強度很低、性能很差的石材時，事前應進行充分可行性研究，進行足夠的實驗，采取非常規的加強和安全措施。承建商要考慮是否值得付如此大的的代價，冒如此大的風險。超高洞石幕墻的特殊要求

一提高對抗彎強度的要求:100米以下平均值大于5N/mm2最小值大于4N/mm2100米以上

平均值大于6N/mm2最小值大于5N/mm2

二加強管理,嚴格控制石材質量標準,每批石板均進行檢驗抗彎強度,每塊板材均進行外觀檢查.超高洞石幕墻的特殊要求三加厚背面書樹脂復合層的厚度.四采用注膠板縫,防止石板破碎后墜落.五表面進行封孔,六面防水處理.石材防水劑可采用有機硅或有機氟防水材料,要求:*無色透明,不改變石材外觀、顏色、光澤。*耐候性好。*防水、防污、保持石材歷久如新。*能防止腐蝕物質對石材的侵蝕。*良好的透氣性。*施工性好，與硅酮石材密封膠相容。

三、

建筑設計千方百計確保安全砂巖和洞石應用安全是第一位

一、嚴把石材質量關

1選用礦山之前，要進行考察和材性試驗，確保石材符合規定。2供貨過程每批進行抗彎強度試驗。3每塊板材檢查無破損、開裂方可上墻。4開孔、開槽等必須用機械進行。5表面防水應按規定工藝嚴格執行。

二、注意石板分格尺寸1石板尺寸不宜過大，一般控制在1.0m2之內。2盡量避免長條板。長寬比控制在3:1以下。否則宜用長邊支承，增加橫梁或立柱。

三、采取多道安全防范措施1槽口內灌注環氧膠粘劑（符合標準JC887的要求）。2石板背面加粘玻璃纖維織物。3采用注膠式板縫。4幕墻底下設綠化、水池等隔離帶。防煙封堵一、層間隔煙封堵，可用巖棉（厚度100mm）、防火板等，要密封不透煙。二、實體墻面可不每層封堵，但門窗洞口周邊應用100mm厚巖棉封堵。

四、結構設計鋼結構可以焊接焊接是鋼結構最可靠的連接方式之一，大型、厚壁、重載、高壓、振動、沖擊等最不利受力都用焊。石板幕墻從面板到主體結構，中間有許多環節可提供位移和變形，其中一些環節用焊接是完全可以的。振動臺實驗和平面內變形實驗表明，焊接的幕墻承受達1/50的面內變形。許多焊接的幕墻經歷了12級以上臺風的多次吹襲，沒有問題。理論和實踐都表明，不許焊接沒有道理。國外也有許多幕墻用焊接，并非全用螺栓。歐美用螺栓是因為焊工費用太高，用不起。韓國和香港幕墻的鋼結構很多采用焊接。上下柱的連接

上下柱并不是必須連接上下柱之間并不是非連接不可，連接與否、連接方式完全取決于設計考慮和采用的計算簡圖。通常采用多跨鉸接梁的計算模式，上下柱之間是鉸接點，要保證上下位移一致，可傳遞剪力，應連接。如果設計按簡支考慮，按簡支梁計算，則可以不連接，只須留出間隙。實體墻上的幕墻可以按分段設置橫梁和立柱，各自單獨計算，各自單獨受力，這時各段之間也可不連接.芯柱連接主要用于鋁型材JGJ133-2001中關于型材用芯柱連接的規定是針對鋁型材的。該規范是在1996~2000年間編制的，當時幕墻基本上只用鋁型材，一般不考慮用鋼型材。鋁型材開模方便，又是高精度和超高精度產品，可以做到緊密滑動配合。因此用芯柱是恰當的。2000年以后，鋼型材大量使用，JGJ133-2001的規定就不適應鋼型材了。鋼型材大量是開口斷面，無法插芯；鋼型材不能隨便定尺寸，軋輥不能隨便改，無法緊密配合；精度做不到高精級，滑動不了，或者空隙很大，芯柱晃動。新問題要有新辦法對鋼型材還照搬老規定，還硬要按JGJ133-2001的規定執行，必定要出問題。鋼型材有鋼型材的特點，要針對具體情況具體選用連接方式。只要達到兩個要求就可以了：保證上下柱位移一致；能傳遞剪力。通常，可采用型鋼或鋼板作為連接板，一端焊接或用圓孔螺栓；另一端用長圓孔螺栓。當然，如果能做到配合良好，管材也可以用芯管連接。修訂后的新JGJ133將采用上述規定。高二百米廣州合銀大廈立柱下焊上螺接

冷成型薄壁型鋼的應用原規范只涉及熱軋型鋼，目前冷成型薄壁型鋼已在幕墻中應用。冷成型薄壁型鋼構件的設計，可按《冷彎薄壁型鋼技術規范》GB50018執行。截面最小壁厚：梁：不應小于2.0mm；柱：不宜小于2.5mm；不應小于2.0mm。后加錨栓一、可采用機械錨栓或化學錨栓。兩者誰優尚無定論。二、化學錨栓要防止焊接引起升溫，只可做定位點焊，不可進行連續焊接。不得不焊時采用濕毛巾保護。要在錨栓附近焊接連接時，宜選用機械錨栓。三、通過拉拔實驗決定承載力標準值Nk,以Nk/k2作為承載力設計值N。四、安全系數：風和地震K=3.0k2=2.15;自重K=3.5k2=2.5。背部連接的石材面板采用背栓、背卡、背槽連接的石材面板，應通過試驗決定其連接承載力和設計計算方法。背栓和背卡應采用規范規定牌號的不銹鋼，背槽應采用規范規定牌號的鋁合金型材。背卡和背槽在開縫和開槽處應灌注環氧膠粘劑（JC887)；多孔石材上用背栓，宜灌注環氧膠粘劑。背部連接件試驗中應為石材破壞或連接件拉斷，不應出現連接件拔出，拔出意味失敗。背部連接石板設計面板設計1面板按多點支承外挑彈性板設計。2可以用有限元計算，也可以查計算用表。連接件設計1連接件的承載力標準值取承載力試驗平均值減去1.645倍標準差，但不小于試驗的最小值。試驗數量較少時可取試驗最小值。2連接件承載力設計值取承載力標準值除以系數2.15后采用。相當于總安全系數約為3.0。

連接件設計3抗拉壓設計時，每一個連接件平均拉壓力應乘以受力不均勻系數1.25，其設計值不應大于連接件拉壓承載力設計值。4進行自重下的抗剪設計時，應按構造情況決定承受自重的連接件數量。每一個連接件的平均剪力設計值應乘以受力不均勻系數1.25，且重力荷載的分項系數應取1.35。連接件的剪力設計值不應大于抗剪承載力設計值。穿透式連接對于特別軟弱的石材,用金屬件穿過石板,直接固定板材,是比較可靠的連接方式.

石板用螺栓穿透式固定開放式板縫幕墻采用開放式板縫，應考慮以下要求：1應采取措施排除板后的積水；