石材超限幕墻在施工中的技術措施

禹強

摘?要：中國華商金融中心幕墻工程位于四川省成都市高新區金融總部商務區，東臨交子南一路，南臨益州東二街，西臨交子南二路，北臨交子大道。產業定位為國際金融中心，集商業、辦公、居住一體。

關鍵詞：石材;超限;幕墻;施工技術

工程包括4棟超高層塔樓：1，2#辦公樓（6層-38層，174.7m）;3#住宅樓（6層-44層，高度161.1m），4#公寓和住宅樓（6層-41層，高度161.1m）。幕墻面積約13.2萬平方米，其中塔樓幕墻面積為10.3萬平方米，裙樓幕墻面積為2.9萬平方米。工程1、2#辦公樓為單元幕墻，主要包括外墻單元式玻璃幕墻、單元式石材幕墻。單元式石材幕墻最高安裝高度為174.7米。超過了JGJ133-2001《金屬與石材幕墻工程技術規范》第1.0.2條關于該規范適用于“建筑高度不大于100m、設防烈度不大于8度的民用建筑石材幕墻工程”之規定。因此本工程超限類型為石材幕墻高度超限，需對石材幕墻超限設計進行可行性論證。

1?石材幕墻材料

石材：花崗石最小厚度≥30mm，面板吸水率≤0.5%，彎曲強度標準值≥8MPa，抗壓強度≥100MPa，密度：最小2650kg/m³，石材應做六面防護，石材背面需粘結安全防護網。背栓：慧魚HZPⅡM8X15A4鋁型材：采用6063-T5/T6系列，高精級。a、可視部位：室外為氟碳噴涂，室內為粉末噴涂;b、不可視部位采用銀白氧化。保溫防火材料：a、防火巖棉選用100mm厚防火巖棉，最小密度：120kg/m?;b、保溫材料選用75mm厚憎水玻璃棉，最小密度：32kg/m?。c、1.5mm鍍鋅鋼板。

2?石材超限幕墻在施工中的技術措施

2.1?超限石材幕墻大樣圖

2.1.1 2#塔樓石材包柱單元從23F（標高98.15米）開始，最高包柱石材標高為174.7米。石材包柱平面尺寸為1400*550，層間4000為一個單元體，整個單元體重量約為900Kg左右。石材包柱分真柱和假柱子位置，兩個真柱間包了一個石材假柱子，假柱子兩側帶通風百葉。

2.2?節點形式

石材幕墻與主體結構間采用單元式掛接形式連接在一起，其特點是：施工安裝方便，易操作、與框架式幕墻相比能節省大量施工時間;同時具有安裝精度高、三維可調性好等優點。石材面材采用背栓式設計，石材與橫豎框之間的連接通過背栓結構形式連接在一起，其特點是：安裝精度高，可實現三維調控;同時面材采用四點支撐的體系，使這個面材板塊受力均勻，避免產生層層傳力的現象。

2.3?連接系統

石材單元與主體連接系統為：單元鋼制轉接件采用2顆M16的普通T型螺栓與槽型預埋件相連，T型螺栓性能等級為8.8級，槽式埋件受力的錨筋經驗算能保證不被破壞。單元鋁掛件采用3顆M12的性能等級為A2-70不銹鋼螺栓與石材龍骨可靠連接。一個石材單元有3個掛點，分別位于兩邊轉角豎框和中豎框上，兩側掛件用螺釘左右方向限位，同時增加側向穩定性。單元掛件上帶M12*90不銹鋼調節螺釘，實現單元上下調節。整個石材單元體系掛接在轉接件上，可實現單元體伸縮變形。2）石材連接系統石材板塊背部連接4顆M8不銹鋼背栓，背栓與鋁合金掛件連接，石材掛件滑進鋁合金豎框掛鉤處，一端固定限位，另一端活動連接;石材下端鋁合金托板，長度各100mm，支撐整個石材;同時對下面一個石材板塊有限位作用。石材面板厚度為30mm，采用ansysshell63模擬石材面材計算;石材為四點簡支的支撐形式，面材作為直接受力構件，主要承受幕墻平面法向的荷載，而由于面材在平面內的剛度相對很大，因此，此處對面材的強度和剛度進行計算時，不考慮面材在平面內荷載下的效應，而作為板殼結構考慮法向荷載下的效應。面材石材與背栓的連接屬于點連接，抗變形能力強，石材背栓連接計算：參照“建設部幕墻門窗標準委員會專家組組長”龍文志編著的《高層背栓式石材幕墻建議》計算。經過計算4顆M6的背栓已經滿足受力要求，石材基材錨固強度滿足設計要求，背栓受力滿足要求。石材鋁掛件長度為80，石材掛件滑進鋁合金豎框鉤槽里，一端鋁掛件采用螺釘固定，能限制板塊左右移動，另一端鋁掛件滑進豎框溝槽里活動連接;在背栓位置連接同時石材下端安裝了長度100的鋁合金托板，采用2顆M5的螺釘固定，經驗算托板能滿足受力要求。

2.4?石材單元支撐結構體系

石材單元龍骨采用鋁合金結構：主體單元橫豎框采用鋁合金型材，利于單元防腐。石材單元主龍骨有上橫框、下橫框、2根轉角鋁豎框和1根中豎框。兩側鋁豎框為懸挑結構，通過連接角鋼L100X63X6與轉角豎框連接。橫豎框采用M6不銹鋼內六角螺釘連接。上橫框轉角位置及中豎框位置設置有橫框插芯，增強豎框的剛度。整個石材單元龍骨連接可靠，詳見下面組框附圖。根據建筑結構特點，幕墻豎框懸掛于主體結構上，為受拉構件。主支點通過轉接件與主體結構相連，豎框與轉接件之間采用螺栓連接，螺栓孔采用圓形螺栓孔。因此，石材橫豎框采用ansysbeam4模擬石材豎框計算，計算模型為簡支梁結構簡支梁。豎框承受通過面材傳遞和產生的重力荷載、風荷載和地震荷載。法向荷載作用于豎框上可簡化為等效均布線荷載;而由面材及其連接附件產生的豎向荷載可簡化為均布線荷載作用于豎框上。

2.5?石材采用背栓連接

傳統石材幕墻采用不銹鋼托板槽式結構和銷釘結構體系，但只適合規范規定100米以下的石材幕墻。本工程石材幕墻采用背栓結構，此結構是目前較先進的石材干掛技術。1）背栓通過尼龍網套與石材板柔性連接，具有更好的抗震性能，解決石板材被擠裂、頂裂問題，有效地減少緩沖套的損壞，增加背栓抗軸向拉脫能力2）石材孔加工采用專用加工設備，石材孔為圓形，安裝后，不會有應力集中現象，能實現無內應力加工組合。3）板材之間獨立安裝，獨立受力，不會產生因相互連接而造成的不可確定性應力積累、應力集中致使板材變形或破壞的危險，提高其長期荷載作用下的使用壽命。4）通過對比性試驗和計算證明，背栓體系與傳統銷釘、銷板體系相比，在同等受力狀態、板材規格尺寸相同的條件下，因為受力模型合理，背栓體系承載能力高于后者3--4倍，相應位移量僅為后者一半弱。故而具有更高的安全性能及安全儲備。5）在背栓掛件一側加設限位裝置，可充分保證板塊的定位精度，避免板塊左右串動。

2.6?石材背栓計算：

面材最大分格尺寸為1.4×0.7米。面材采用30 mm花崗巖石材。該面材位于建筑物的轉角區域。此處面材主要承受作用于面板上的重力荷載、風荷載和地震荷載。背栓石材錨固抗拉承載力計算（按照錐體受拉破壞形式）計算結果，0.578 KN/個<2.904 KN/個，所以基材錨固強度滿足設計要求！背栓的拉力設計值N=0.722 KN≤Nt/k=10/2.15=4.65 KN ，則石材背栓抗拉承載力滿足設計要求。石材背栓抗拉計算σ=36.21 N/mm²< ftb=320 N/mm²，所以背栓抗拉滿足要求。

2.7?石材托板計算

石材面板厚度為30mm，鋁合金托板長度L=100 mm，最不利抗彎剪面的厚度t=4.0 mm。鋁合金托板采用鋁合金型材，其牌號及狀態為6063—T5，抗拉和抗彎強度設計值ft=85.5 Mpa，抗剪強度設計值fv=49.6 Mpa抗彎強度驗算：σ=72.1 Mpa < ft=85.5 Mpa抗剪強度驗算：τ=1.2 Mpa < fv=49.6 Mpa所以此鋁合金托板板滿足使用要求。

3?結語

根據以上論述，中國華商金融中心幕墻工程1，2#辦公樓石材幕墻超高部分，我司是在傳統設計的基礎上優化了結構系統，同時增加了必要的安全儲備，采用了石材防墜落措施等手段。因此，我司認為本工程石材幕墻100米以上超限部分的設計方案是可行的，能夠保證結構使用安全。

參考文獻：

[1]曹坤倩.建筑工程中石材幕墻施工工藝技術探討[J].居舍，2018（13）：37.

[2]鄒雨.研究建筑工程中石材幕墻施工工藝技術[J].建材與裝飾，2018（33）：32-33.