芻議如何提高背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻施工質(zhì)量

何田金

福建中成建設(shè)集團(tuán)有限公司（361009）

芻議如何提高背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻施工質(zhì)量

何田金

福建中成建設(shè)集團(tuán)有限公司（361009）

國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展起到推波助瀾的作用，研發(fā)和引進(jìn)許多新材料、新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備。背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻就是在這樣背景下應(yīng)運(yùn)而生，其施工技術(shù)是近幾年從國(guó)外引進(jìn)的新工藝，屬新型外墻裝飾。建筑外飾面采用背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻，整體外觀視覺(jué)效果和各項(xiàng)性能指標(biāo)堪稱(chēng)一流。這里以親身經(jīng)歷，以點(diǎn)帶面，主要分析和總結(jié)了背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻的施工質(zhì)量控制措施。

背栓式；開(kāi)放干掛幕墻；施工質(zhì)量；控制措施

1 工程基本情況

1）工程概況

該工程為廈門(mén)冠捷研發(fā)辦公樓及動(dòng)力站外裝飾工程，位于火炬（翔安）產(chǎn)業(yè)區(qū)原廈華工業(yè)園內(nèi)，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)，建筑高度49 m，幕墻最高點(diǎn)55.07 m，總建筑面積約25 449.599 m2，層數(shù)為地上9層，該項(xiàng)目總投資額約7 223萬(wàn)元人民幣,合理使用年限為50年。外墻兩面采用30 mm厚、600 mm×900 mm小尺寸石材幕墻,面積為4 597 m2,整體為開(kāi)放式干掛布局。

2）背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻特點(diǎn)

背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻由石材面板、背栓、鋁合金轉(zhuǎn)接件、橫豎龍骨、填縫膠、轉(zhuǎn)接角碼及埋件等組成。由于墻體與石材幕墻有一定間距形成一個(gè)空氣腔,因而使建筑物達(dá)到良好的節(jié)能效果,有效降低使用成本。背栓式干掛方法中的石材板塊自成連接體系,相鄰石材板片間隙開(kāi)放而不傳遞荷載作用,塊板與骨架間組成活動(dòng)連接,使板面有較大的變形空間,具有良好的位移性能和抗震性。其安裝更換方便，噪音小，施工質(zhì)量容易保證，施工效率高，施工工期短，外飾效果好。

2 背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻關(guān)鍵工序施工質(zhì)量控制措施

1）原材料的控制

石材幕墻工程使用的主要受力構(gòu)件鋼材以及鋼角碼、節(jié)點(diǎn)板安裝材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須出具產(chǎn)品合格證和質(zhì)保書(shū)，以及相關(guān)檢驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告。石材幕墻飾面板大都是選用天然花崗巖石材，要求同一品種的石材在顏色、質(zhì)地、厚度均勻、尺寸規(guī)格、光澤和花紋上不得存在差異。石材表面潔凈，無(wú)污染、缺損和裂痕，具有耐候、耐火和抗風(fēng)化性能。其體積密度、吸水率（大于0.8%）、抗彎強(qiáng)度（大于8 MPa）、彎曲強(qiáng)度（不應(yīng)小于17 MPa）、抗剪強(qiáng)度（大于4 MPa）等應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

根據(jù)原有背栓連接掛件設(shè)計(jì)新型掛件，原設(shè)計(jì)掛件主要缺陷:原有掛件厚度為9 mm，在不影響力學(xué)性能的前提下設(shè)計(jì)厚度偏厚，材料浪費(fèi)的同時(shí)并不適合小規(guī)格石材安裝；掛件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，連接不牢固，受力形式不合理；只有單向調(diào)節(jié)螺絲，石材安裝完畢后，無(wú)法進(jìn)行縱橫向校準(zhǔn)；掛件未設(shè)墊片，致使掛件受力不均勻，不利于石材安裝。QC小組針對(duì)原有掛件的各項(xiàng)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出新型掛件4 mm厚鋁合金材質(zhì)的新型背栓連接掛件，其在縱橫方向上均設(shè)有調(diào)節(jié)螺絲，便于調(diào)節(jié)石板板縫、平整度和垂直度。同時(shí)，為保證掛件與龍骨連接緊密、受力均勻，在掛件內(nèi)增加了墊片。

圖1 原設(shè)計(jì)掛件

2）施工測(cè)量放線

圖2

施工測(cè)量是整個(gè)幕墻施工的基礎(chǔ)工作，直接影響著安裝質(zhì)量，因此必須對(duì)此項(xiàng)工作給予足跢的重視，努力提高測(cè)量放線的精度。幕墻工程測(cè)量放線應(yīng)考慮氣候因素影響,在風(fēng)力不大于3級(jí)時(shí)進(jìn)行。依據(jù)幕墻施工圖立面分格尺寸仔細(xì)核驗(yàn)分格圖及節(jié)點(diǎn)大樣，確定各系統(tǒng)幕墻的節(jié)點(diǎn)尺寸、幕墻分格模數(shù)與結(jié)構(gòu)面之間的幾何尺寸，并統(tǒng)計(jì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)外立面分格模數(shù)相接面的數(shù)量,再確定放線的起點(diǎn)，特別要注意控制尺寸變化部位的分格定位以及與相鄰部位的關(guān)系。測(cè)量放線分兩次進(jìn)行，一次是在主體結(jié)構(gòu)外墻上放線，另一次則在擋水片上進(jìn)行施測(cè)。放線時(shí)以土建單位提供的軸線、基準(zhǔn)點(diǎn)、標(biāo)高，利用激光鉛垂儀（從標(biāo)識(shí)點(diǎn)向上垂直引測(cè)到頂層或標(biāo)準(zhǔn)層處定位）、水平儀、經(jīng)緯儀、鋼卷尺對(duì)各軸線控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)和確認(rèn)，校核現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸以及預(yù)埋件位置。施測(cè)時(shí)先由中間向兩端，然后由兩端向中間復(fù)核尺寸，嚴(yán)格控制測(cè)量誤差，垂直和水平方向的偏差控制在±1 mm之內(nèi)，測(cè)量必須經(jīng)過(guò)反復(fù)檢查、核實(shí)。

3）石材磨孔、背栓及其連接件安裝

石材磨孔、背栓及其連接件安裝是背栓式石材幕墻安裝中極其重要一環(huán)，其位置、拓孔質(zhì)量直接關(guān)系到石材幕墻的外觀效果。石材背栓孔位距邊一般為100～180 mm，橫向間距不宜大于600 mm。磨孔工藝要求高、難度大,要求在專(zhuān)用的木制工作臺(tái)上進(jìn)行，采用先進(jìn)的磨孔設(shè)備（要求設(shè)備切削速度應(yīng)達(dá)到12 000轉(zhuǎn)/min,保證高速無(wú)損磨孔）,保證精確的鉆孔深度和大小，從而保障背栓與石材連接抗拉拔承載力強(qiáng)度，而尤以孔深影響最直接，當(dāng)錨深小于等于12 mm時(shí)承載力破壞的離散性較大。拓孔完成后，根據(jù)背栓型號(hào)要求背栓孔的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及允許偏差范圍，采用特制專(zhuān)用檢查工具（精確到0.1 mm）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有背栓孔進(jìn)行全數(shù)檢查,匯編成檢查臺(tái)賬，檢查質(zhì)量不合格者不得上墻，檢測(cè)合格方可安裝背栓連接件。

圖3 石材背栓孔剖面

表1 背栓鉆孔構(gòu)造要求數(shù)值及偏差

圖4

背栓材質(zhì)一般為S316或S304級(jí)不銹鋼，背栓直徑通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算來(lái)確定，一般為6 mm或8 mm。鉆完孔在石材背部背栓處加3 mm尼龍塑料墊片（這可起到三向隔震減震效應(yīng),在往復(fù)動(dòng)力沖擊荷載作用下起到緩沖作用，從而保障背栓錨固連接部位不受損壞和明顯位移），然后將錨栓插入錨孔,用專(zhuān)用的打入工具輕輕地?fù)舸蛲七M(jìn)間隔套筒，在推進(jìn)期間迫使在其下面的擴(kuò)壓環(huán)張開(kāi)并與孔底石材形成3個(gè)接觸點(diǎn),正好填滿孔底并和石材形成凸形結(jié)合,使應(yīng)力均勻分布,對(duì)拓孔周壁不產(chǎn)生擠壓力,從而完成無(wú)應(yīng)力的錨固。此工法適用于石材厚度大于25 mm且質(zhì)韌石材。固定石材背面的新型背栓連接件時(shí)應(yīng)將石材置于鋪有柔性材料的工作平臺(tái)上進(jìn)行，安裝應(yīng)牢靠，同時(shí)確保石材正面到連接掛件相對(duì)位置準(zhǔn)確且距離一致，如天然石材厚度較薄則在石材背面與背栓連接掛件接觸面同尺寸增設(shè)墊片進(jìn)行調(diào)整。

4）橫豎龍骨安裝

按圖彈出橫豎龍骨的立面位置，用鋼絲線掛垂直、魚(yú)絲線拉水平控制線,并做好相鄰墻面陰陽(yáng)角轉(zhuǎn)折控制。為保證不受其他因素影響，垂直鋼絲線每3層設(shè)一個(gè)固定支點(diǎn)，水平魚(yú)絲線每7 m設(shè)一個(gè)固定支點(diǎn)。先將豎龍骨通過(guò)連接件點(diǎn)焊在預(yù)埋件上,確定牢固后用托板檢查垂直,拉通線檢查平整,校正后進(jìn)行全面焊接。所有豎龍骨安裝后要進(jìn)行檢查,達(dá)到要求后進(jìn)行除渣、表面處理，并做兩層環(huán)氧富鋅（或無(wú)機(jī)富鋅）類(lèi)防銹底漆加一層面漆，漆膜總厚度室內(nèi)不小于120 μm，室外不小于150 μm。完成豎骨架安裝后，再進(jìn)行整體調(diào)平，根據(jù)施工圖在豎龍骨上定出橫龍骨水平標(biāo)高位置后安裝橫龍骨（其斷料尺寸應(yīng)比分割尺寸小3 mm），橫龍骨與豎龍骨之間加設(shè)橡膠墊塊。由于龍骨安裝的精度,直接影響到最終工程質(zhì)量及視覺(jué)效果，因此所有龍骨安裝完成后必須進(jìn)行檢查，確保整個(gè)立面橫平豎直，使幕墻外立面處在同一垂直平面上,做好隱蔽前的檢驗(yàn)記錄，并及時(shí)報(bào)驗(yàn)，達(dá)到要求后方可進(jìn)行下一道工序。

圖5

5）外墻防水處理

導(dǎo)致外墻滲漏的作用大致有6種:重力、動(dòng)能、表面張力、毛細(xì)運(yùn)動(dòng)、空氣流動(dòng)、壓力差。對(duì)于開(kāi)放式石材幕墻的外墻防水主要為迎面防水，采用防排結(jié)合，絕大部份雨水可通過(guò)石材正面、背面排至地面，少部分雨水在瞬間風(fēng)力作用下產(chǎn)生壓力差會(huì)帶入空氣腔。鑒于此，在豎龍骨上安裝鍍鋅鋼板擋水片（既保持石材內(nèi)外等壓，又可防止雨水濺入，較好地解決擋雨的問(wèn)題，且外觀質(zhì)量好），鍍鋅鋼板與豎龍骨之間用不銹鋼止水螺栓固定，并在止水螺栓上增設(shè)止水墊片。同時(shí)，在止水螺栓與鍍鋅角鋼、鍍鋅角鋼和鍍鋅鋼板、鍍鋅鋼板之間接縫以及鍍鋅角鋼和立柱接縫采用打耐候密封膠處理，打膠時(shí)相對(duì)濕度不宜低于50%。此外，在石材安裝好后,對(duì)頂部石材用耐候密封膠進(jìn)行密封，組成一個(gè)相對(duì)封閉擋水面,消解動(dòng)能、重力和壓力差的作用。

6）石材板塊精準(zhǔn)度控制

為了減少石材表面跟水和大氣的接觸，并減少污物依附在石材上,保護(hù)石材美觀及延長(zhǎng)使用壽命，在石材進(jìn)場(chǎng)安裝前要先進(jìn)行石材防水、防污處理,刷石材表面防護(hù)劑,避免施工過(guò)程中石材受到污染。首先對(duì)石材顏色進(jìn)行挑選并預(yù)排版、編號(hào),以備正式安裝時(shí)按號(hào)取用。鍍鋅角鋼掛件的定位、安裝，也是可更換背栓式石材幕墻安裝中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)和安裝難點(diǎn)，安裝精度要求高（要求誤差控制在±1 mm之內(nèi)）,它的位置準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到石材幕墻的外觀效果。根據(jù)規(guī)范要求，同時(shí)為保障荷載傳遞均勻，鍍鋅角鋼掛件與背栓連接掛件接觸處設(shè)置耐熱的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維布或尼龍12墊片。鍍鋅角鋼掛件通過(guò)不銹鋼止水螺栓固定在橫龍骨上，其與鍍鋅鋼板擋水片之間用橡膠墊片連成一體。石材安裝嚴(yán)格遵照工藝流程圖組織施工，根據(jù)事先在擋水片上放大樣，立面分格盡可能與設(shè)計(jì)相一致，以達(dá)到整體協(xié)調(diào)美觀的裝飾效果。石材安裝時(shí)拉通線從下至上，從左到右的原則將安裝好背栓連接件的石材依次卡入連接掛件。每掛好一塊石材隨即用專(zhuān)用靠尺檢查表面平整度、垂直度、水平度、接縫寬度等,如達(dá)不到要求,通過(guò)調(diào)整縱橫向調(diào)節(jié)螺栓,直到滿足要求為止。由于采用新型背栓連接掛件在石板安裝時(shí)操作簡(jiǎn)便，一掛即可，縱橫向校準(zhǔn)俱佳，從而確保石材板面橫平豎直、表面平整、寬窄均勻。控制好石材高程累計(jì)誤差，控制方法是在每個(gè)樓層彈1 m水平基準(zhǔn)線，以1 m線校核施工誤差，要求一般不超過(guò)±2 mm，若超出此誤差范圍，則及時(shí)在上一層石材安裝時(shí)調(diào)整。

3 結(jié)語(yǔ)

圖6 背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻施工工藝流程圖

背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻工法較為復(fù)雜,施工技術(shù)要求精準(zhǔn)、細(xì)膩，整體質(zhì)量控制難度較大,外觀簡(jiǎn)潔清晰,視覺(jué)效果良好。該工程通過(guò)本次QC小組活動(dòng)，積累了背栓式開(kāi)放石材幕墻的施工經(jīng)驗(yàn),取得了良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到國(guó)內(nèi)的先進(jìn)水平而被國(guó)家工程建設(shè)質(zhì)量獎(jiǎng)審定委員會(huì)授予“2013年度全國(guó)工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組二等獎(jiǎng)”,總結(jié)了背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻施工工藝，編制了科學(xué)的工藝流程，歸納整理形成了《背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)》和《背栓式開(kāi)放干掛石材幕墻施工工法》，更好地指導(dǎo)類(lèi)似工程的施工。它克服了鋼銷(xiāo)式和槽式干掛石材幕墻的某些缺點(diǎn),在安全、耐久(一般干掛石材幕墻使用年限僅為25年,而背栓式干掛石材幕墻使用年限達(dá)50年)、環(huán)保、節(jié)能、美觀、技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面與其他傳統(tǒng)的石材幕墻干掛法相比具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，隨著安裝工藝的日臻完善和成熟，未來(lái)具有非常廣闊的發(fā)展前景。

[1]JGJ 133-2001,金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范[S].