深圳中航裙房石材幕墻工程

于義梅

（上海恒利益建裝潢工程有限公司，中國 上海200070）

1 深圳中航項目裙房石材工程概況

深圳中航項目，位于深圳市福田區深南大道、中航路路口。本項目主樓分為公寓樓和住宅樓，為深圳市深南大道標志性建筑，有水晶大廈之稱，將超越已有建筑“地王大廈”的影響。本大廈工程分為一期、二期，裙房部位采用石材幕墻，石材完成面標高為32.300m，外裝飾面積約5400m2，工程造價為人民幣2100萬元。石材選用進口意大利羅馬洞石，石材厚度為40mm(內襯1.5mm厚玻璃纖維板)，石材標準塊尺寸為500mm*1250mm,本石材幕墻為單元板塊，每4塊石材作為一個單元，通過慧魚牌M8不銹鋼背栓將石材與鋼架連接，每單元板塊標準尺寸為1000mm寬*2500mm高，每單元含鋼架重約371kg。

2 石材幕墻中石材的技術要求

2.1 石材幕墻工程規范

建筑外墻上使用的石材是按照《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)、《金屬與石材幕墻工程技術規范》(JGJ133-2001)的要求實施。從工藝上，其驗收標準按照《建筑裝飾裝修工程質量驗收規范》(GB50210-2001)進行。目前石材行業沒有出臺國際標準，主要的標準體系有美國ASTM石材標準、歐洲EN石材專業標準。

圖1 羅馬洞石

2.2 洞石選用的技術要求

不論哪種洞石，其物理性能指標均低于我國大理石國家標準的技術要求。原因是洞石實際上為一種變質不完全的石灰巖，其結晶程度不高，加上孔洞和紋理，使得其體積密度、吸水率、彎曲強度和壓縮強度等物理性能指標遠遠比不上我國國產大理石，而且在使用過程中還存在繼續變質，有時甚至會出現顏色慢慢加深等現象。本項目的洞石按照業主要求采用美國ASTM石材標準進行測試和提供，計算書按照測試值進行計算。據此，業主進行評判。根據業主要求，本項目的洞石進行的相關檢測有：

1）吸水率（百分比）ASTMC97每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

2）密度 ASTMC97每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

3）抗壓強度ASTMC170每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

4）斷裂模數（濕時）ASTMC99每種類型石材，至少6件試塊，每600平方增加1件試塊。

5）斷裂模數（干時）ASTMC99每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

6）彎曲強度（濕時）ASTMC880每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

7）彎曲強度（干時）ASTMC880每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

8）體積及化學穩定性ASTMC295每種類型石材，至少6件試塊，每200平方增加1件試塊。

9）凍融測試ASTMC666每種類型石材，至少3件試塊，每300平方增加1件試塊。

10）巖相檢查4件試塊。

3 洞石的不足之處

洞石本身的真密度是比較高的，但是由于存在大量孔洞使得本身體積密度偏低、吸水率升高、強度下降，因此物理性能指標是低于正常的大理石標準的。由于同時還存在大量的紋理、泥質線、泥質帶、裂紋等天然缺陷，這種材料的性能均勻性很差。天然缺陷也是造成這種料的抗凍性能差的主要原因，許多樣品在25個凍融循環性能還未結束時就已經凍裂成了一堆碎石。該類石材屬于碳酸鹽結構的石灰巖，碳酸性較差，用在亞洲這類污染較重的地區，酸雨侵蝕會很嚴重，更會加速石材的破壞。

圖2 洞石背襯纖維粘結，石材被拉破

圖3 洞石背襯纖維粘結，石材、纖維被拉破

這類石材還含有大量的裂紋。本項目洞石在將荒料鋸切成的時候，用膠粘劑填補并在背面粘結玻璃纖維網布，用以增加強度。大的裂紋會用膠粘劑進行粘結修補，粘結技術好并且使用好的膠粘劑后，一般不會有外觀質量和強度問題。一些細小的裂紋不僅沒有被注入膠粘好，而且膠粘劑掩蓋了其表面特征，使得更不容易察覺。對于這類問題，應該從每塊板材的下面進行近距離的肉眼觀察，配合水澆找出存在的細小裂紋，給予更換，尤其在干掛槽、背栓孔及其附近部位應堅決避免出現任何裂紋。必要時，可將板材下面向下支空平放在地面，人員在上面進行走動來檢查存在的隱裂。板材正常能承受幾百公斤的壓力，不到100kg的人員如果能將其踩斷則說明斷裂處存在隱裂或者泥質線等彎曲強度低的問題，應從開裂處使用環氧樹脂型干掛膠進行粘結修補，并且不得影響外觀質量。

4 計算書

計算書中石材的抗彎曲強度及背栓抗拉、抗剪力均采用測試值的均值，以測試值作為計算參數。

4.1 典型石材計算

4.1.1 石材分格簡圖如下：（石材4點簡支）

1000*1250

圖4

4.1.2 40mm石材的強度校核

石材強度設計值：

其中：fg1——大理石材抗彎強度設計值；fg2——大理石材抗剪強度設計值；fgm——大理石材抗彎強度設計值，取測試值fgm=8.3 N/mm2。

由通用有限元軟件計算結果如下：

圖5

石材所受的應力：

即石材應力滿足要求。

單個背栓點受水平拉力設計值為：Nt=3.85×1.0×1.25/4=1.20kN

單個背栓點受石材自重剪力設計值為：V=1.2×0.92×1.0×1.25/2=0.69kN

4.2 典型石材2計算

4.2.1 石材分格簡圖如下：（石材6點簡支）

1500×1380

圖6

4.2.2 40mm石材的強度校核

石材強度設計值：

由通用有限元軟件計算結果如圖7所示。

σw：石材所受應力；

圖7

即石材應力滿足要求。

單個背栓點受水平拉力設計值為：Nt=3.85×1.5×1.38/6=1.33kN

單個背栓點受石材自重剪力設計值為：V=1.2×0.92×1.5－1.38/3=0.76kN

4.3 慧魚M8石材專用背栓計算

1）抗拉計算：

采用慧魚M8背栓固定，設計抗拉能力為：

錨固深度：hv=25mm

石材抗彎能力取3倍安全系數8.3/3=2.77 N/mm2

單個錨栓拉力設計承載力（取最小錨固深度）：

根據慧魚公司試驗部門測試結果，M8背栓配合本工程使用的洞石，抗拉能力設計值為1.975kN(考慮2.5倍的安全系數)。亦滿足＞Nt=1.33kN

根據廣州檢測中心檢測數據，順紋、橫紋和荔枝面檢測結果抗拉最小為6.615kN，考慮2.5倍的安全系數6.615/2.5=2.65kN，亦滿足＞Nt=1.33kN

即背栓滿足抗拉要求。

2）抗剪計算：

根據慧魚公司提供的抗剪設計值，M8背栓設計抗剪能力為［Nv］=2.0kN

＞2v=2x0.76=1.52kN（考慮2倍安全系數）根據廣州檢測中心檢測數據，順紋、橫紋和荔枝面檢測結果抗剪最小為11.9kN，考慮2.5倍的安全系數11.9/2.5=4.76kN，亦滿足＞2v=2x0.76=1.52kN

即背栓滿足抗剪要求。

5 石材的防護

洞石以上的不足之處，使很多石材建筑工程施工后產生了石材病變，如水斑、吐黃、泛堿等，所以，石材防護工作相當重要。

一是有意識地進行石材出廠前的防護處理。天然石材是礦物質，內部的毛細孔粗大，各種污染源如水、酸、堿、油污等會滲入形成石材病變，我們在石材板出廠前使用滲透性石材防護劑。防護劑克服了蠟的缺點,同時具有很好的防水、防油、防污效果,提高石材抗環境侵蝕、抗風化的能力。

二是石材的后期保養也很重要。為了保持石材的亮麗,細心的保養是必要的。我們在工程移交業主前，會對業主進行專門的培訓，培訓內容包括石材的日常清洗、污染清除及上光三個方面。

6 小結

將洞石用于幕墻工程，安全問題是頭等大事。盡管目前我國相關的施工規范中不支持像洞石這類石材用在外墻干掛工程中，介于商業的需求，并吸取了國外的成功經驗，越來越多的建筑工程使用了洞石，適應了一種多元文化發展的需要。正確認識洞石，并經過專家的技術論證，建立在足夠的安全考慮和設計的基礎上，通過嚴格質量把關降低安全風險，洞石可以很好地在建筑物的裝飾上。