裝配式石材幕墻的設計研究

王才 沈陽正祥裝飾設計有限公司

隨著我國科學技術水平的不斷提高，人們對美好生活的熱切期盼充分體現(xiàn)在審美追求上，使得裝飾裝修行業(yè)具有了優(yōu)良的發(fā)展前景和寬廣的發(fā)展空間，作為幕墻生產(chǎn)和使用大國，我國建筑幕墻行業(yè)具有了穩(wěn)步增長的發(fā)展趨勢，針對裝配式石材幕墻的設計研究充分體現(xiàn)了幕墻行業(yè)的創(chuàng)新化發(fā)展?jié)摿Α?/p>

一、裝配式石材幕墻的施工優(yōu)勢

國家統(tǒng)計局資料顯示，2014年-2017年，建筑裝飾業(yè)新增固定資產(chǎn)分別為157.36億元、205.60億元、196.12億元和198.07億元，由此可知，建筑裝飾業(yè)具有充足的發(fā)展活力。建筑幕墻的使用范圍十分廣泛，具有實用功能和裝飾功能，能夠顯著提高建筑的審美基礎和穩(wěn)定性。目前，幕墻在商業(yè)建筑、公共建筑和高檔住宅中的應用比例分別為66.8%、30.1%和3.1%，還有相關資料表明2016年～2019年，我國建筑幕墻的均價分別為850元/平方米、855元/平方米、860元/平方米、865元/平方米，預計2020年和2021年建筑幕墻的均價將分別為870元平方米和875元平方米。近年來，我國高度重視建筑行業(yè)的發(fā)展，為有效滿足建筑節(jié)能要求，實現(xiàn)智能建筑群覆蓋范圍的擴大，裝配式石材幕墻的設計和應用已成必然發(fā)展趨勢，多種生態(tài)建筑技術在裝配式石材幕墻制造中的融合可有效減少能源消耗，呈現(xiàn)生態(tài)效應，降低外界環(huán)境對建筑的負面影響。同時，裝配式石材幕墻的質量可控系數(shù)明顯高于傳統(tǒng)幕墻，體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑的工業(yè)化發(fā)展趨勢，能夠進一步滿足人們對幕墻實用功能和審美功能的需求。在裝配式石材幕墻的設計過程中應用的先進防水保溫材料、墻體設計技術體現(xiàn)了新時期和新形勢下我國建筑技術的創(chuàng)新化發(fā)展趨勢，有助于實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的綠色建筑目標。

二、裝配式石材幕墻的設計重點

（一）構造設計

構造設計是裝配式石材幕墻設計的重點，直接影響著結構的整體穩(wěn)定性，公開資料顯示，2016年-2019年，我國新增幕墻面積分別為40235.0萬平方米、43275.0萬平方米、47674.0萬平方米、52139.0萬平方米，預計2020年和2021年，我國新增幕墻面積將分別為56505.0萬平方米和61238.0萬平方米。面對日益擴大的幕墻施工需求，應通過合理開展構造設計，使裝配式石材幕墻具有更高的整體穩(wěn)定性。在構造設計過程中應按照相關設計原則和規(guī)范要求完成試件的設計和試件的制作，有效開展彎曲強度試驗和彈性模量試驗，分析材料的力學性能是否能夠滿足裝配式石材幕墻設計要求，通過非加固石材面板的抗彎承載力計算和砂漿加固石材面板的抗彎承載力計算，分析石材幕墻的結構穩(wěn)定性需求。在構造設計中，需要進行結構鋼架設計、保溫一體板設計和飾面面板設計。就結構鋼架設計而言，考慮到裝配式石材幕墻的應用環(huán)境具有較高的復雜性，應采用全鋼構件構造，以使石材幕墻板塊具有優(yōu)良的應力承受效果，而在保溫一體板設計中，應注重實現(xiàn)板塊的保溫、隔音和防水，可采用憎水型保溫巖棉作為保溫材料，將鋁鎂錳防水合金板作為裝配式石材幕墻的第二道防水層，利用隔音氈和隔音板使石材幕墻板塊具有較好的隔音功能。在飾面面板設計中應選用具有較高審美基礎和穩(wěn)定性等天然花崗巖石材，以保證幕墻板塊結構的穩(wěn)定性。值得一提的是，在保溫一體板設計中，應全面保證材料質量，例如，應從密度、導熱系數(shù)、抗折強度、含水率、濕脹率、熱收縮率、不透水性、抗凍性和不燃性等幾個方面探究12毫米硅酸鈣板的性能，以保證裝配式石材幕墻具有較高的穩(wěn)定性和保溫能力。

（二）防水設計

防水設計是裝配式石材幕墻設計的主要構成之一，設計效果直接影響著裝配式幕墻板塊的使用壽命，以下對其進行具體說明：

裝配式石材幕墻具有獨立性強、靈活性高、施工工期短、適應性強、施工成本低等優(yōu)勢，在防水設計中可設置三道防水線。第一道防水線采用中性硅酮密封膠對石材進行密封，避免外部水分子對幕墻內(nèi)部結構產(chǎn)生不良影響；第二道防水線應采用膠條作為密封材料，通過將膠條嵌入鋁合金型材中，與鋁鎂錳防水合金板鉚接，繼而與相鄰石材板塊搭接，使第二層的防水線具有穩(wěn)定的防水能力，能夠在第一道防水線被突破后防止水分子進入保溫層；第三層防水線設計中應用的材料為連續(xù)的硅酸鈣板。在裝配式石材幕墻板塊的防水設計中采用的三級防水設計方案可有效保證幕墻具有優(yōu)良的防水能力[1]。公開資料顯示，歐洲、美國、中國、中東、亞洲其他地區(qū)和其他地區(qū)的建筑幕墻行業(yè)分布比例分別為26%、26%、17%、4%、15%和12%，由此可知，美國和歐洲是主要的建筑幕墻市場，而以中國、印度等為代表的新興國家正成為幕墻行業(yè)快速增長的地區(qū)。裝配式石材幕墻充分展現(xiàn)了我國幕墻行業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新化趨勢，具有三級防水線的幕墻防水結構能夠進一步提高我國幕墻行業(yè)的核心競爭力。

（三）連接設計

裝配式石材幕墻的設計和應用能夠有效落實國務院辦公廳《關于大力發(fā)展裝配式建筑的指導意見》，切實推動建筑裝飾行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展和工業(yè)化發(fā)展。連接設計直接影響著裝配式石材幕墻的施工效率，以下對其進行具體說明：

裝配式石材幕墻的連接設計主要分為兩個模塊，分別為裝配式石材板塊與主體鋼結構的連接設計以及裝配式板塊與幕墻窗板塊的連接設計。前者常用的連接方式為裝配式石材幕墻板塊通過鋼轉接件與主體鋼結構進行螺栓連接，而后者采用的連接方式為幕墻窗板塊在工廠預裝鋁合金連接件，繼而在現(xiàn)場通過螺絲與豎向結構鋼架上預留的連接件連接[2]。

三、結論

總而言之，隨著城市化發(fā)展進程的不斷推進，我國對裝配式石材幕墻的應用需求還將持續(xù)提升，裝配式石材幕墻具有多項施工優(yōu)勢，構造設計、防水設計和連接設計是其設計重點，相關人員需要綜合考 慮材料質量、環(huán)境因素和施工因素對裝配式石材幕墻質量的影響，合理優(yōu)化設計方案。