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福建省石材行業(yè)協(xié)會(huì)第五屆第一...

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現(xiàn)代建筑石材幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)

[ 發(fā)布日期：2013/12/10 10:12:47 ] 瀏覽人數(shù)： 2104
　　外墻干掛石材http://www.stonebuy.com/幕墻以其獨(dú)特的自然莊重、色彩絢麗風(fēng)格與外形而備受推崇，它既有效防止常規(guī)飾面石材http://www.stonebuy.com/濕貼法施工引起的石材http://www.stonebuy.com/墻面泛堿、變色、空鼓、脫落等缺陷，又具有縮短施工周期、安裝精度高、裝飾效果好、減輕建筑物自重、提高抗震性能等優(yōu)點(diǎn)，特別是具有安裝牢固、使用安全的特點(diǎn)，在建筑室外墻面的裝飾中得到了廣泛應(yīng)用，受到業(yè)主和建筑師的青睞。

　　建筑幕墻行業(yè)是隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展而出現(xiàn)的，建筑幕墻是融建筑技術(shù)、功能和建筑藝術(shù)于一體的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今建筑物的高級(jí)外裝修。石材http://www.stonebuy.com/是古老的建筑材料，石材http://www.stonebuy.com/因其高貴典雅、堅(jiān)實(shí)耐用、穩(wěn)健莊重、返璞歸真的天然本色，給人們帶來生活的情趣和回歸自然的感受，成為室外裝飾的首選材料之一。本文簡(jiǎn)要論述了現(xiàn)代建筑石材http://www.stonebuy.com/幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期對(duì)相關(guān)從業(yè)人員有所幫助。

　　前言
　　現(xiàn)代建筑石材http://www.stonebuy.com/幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通常根據(jù)建筑圖紙來確定石材http://www.stonebuy.com/的精確分格尺寸、顏色、材質(zhì)、嵌縫材料等，并繪出尺寸詳盡的石材http://www.stonebuy.com/立面圖及各復(fù)雜部位的節(jié)點(diǎn)詳圖，然后依單塊石材http://www.stonebuy.com/的重量、尺寸及抗震、抗風(fēng)壓等各項(xiàng)要求，進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)強(qiáng)度計(jì)算、確定石材http://www.stonebuy.com/的干掛方式及龍骨體系。在確定干掛石材http://www.stonebuy.com/的具體形狀及加工尺寸時(shí)，需精確核實(shí)，確保萬無一失(尤其在采用較昂貴的進(jìn)口石材http://www.stonebuy.com/時(shí))，以免造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

　　目前，設(shè)計(jì)單位對(duì)幕墻干掛石材http://www.stonebuy.com/通常只提供立面分格形式和少量節(jié)點(diǎn)圖，施工單位無法依圖施工，因此，需要對(duì)石材http://www.stonebuy.com/板及相關(guān)的干掛體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，而這一般由掛板施工單位負(fù)責(zé)。由于技術(shù)水平參差不齊，許多石材http://www.stonebuy.com/工程甚至沒有相應(yīng)的力學(xué)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，選擇和確定石材http://www.stonebuy.com/及干掛體系均依據(jù)日常的施工經(jīng)驗(yàn)，很有可能因強(qiáng)度不足留下隱患或強(qiáng)度過大而浪費(fèi)材料。石材http://www.stonebuy.com/幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)需確認(rèn)石材http://www.stonebuy.com/板塊材料、選擇的干掛方式和對(duì)石材http://www.stonebuy.com/及干掛體系進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，確定龍骨體系、埋件、連接件等的尺寸規(guī)格。并在有條件的情況下，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的力學(xué)性能試驗(yàn)，以確保石材http://www.stonebuy.com/幕墻的安全性。

　　一、選擇石材http://www.stonebuy.com/
　　優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)單位和建設(shè)方應(yīng)相互配合，根據(jù)設(shè)計(jì)方對(duì)幕墻分格形式及材質(zhì)顏色等建筑效果的要求，向建設(shè)方提供各種石材http://www.stonebuy.com/樣本，以協(xié)助其盡快確定所用石材http://www.stonebuy.com/。應(yīng)依據(jù)所掌握的石材http://www.stonebuy.com/資料，重點(diǎn)考慮擬用石材http://www.stonebuy.com/的表面特征、顏色和紋理等技術(shù)性能指標(biāo)。盡管石材http://www.stonebuy.com/供應(yīng)商會(huì)提供石材http://www.stonebuy.com/的物理性能指標(biāo)，但作為一種天然材料，石材http://www.stonebuy.com/的物理性質(zhì)變化很大，應(yīng)再次予以確認(rèn)，以便為石材http://www.stonebuy.com/的設(shè)計(jì)確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

　　二、選擇干掛方式
　　石材http://www.stonebuy.com/的干掛方式有鋼銷式、通槽式、短槽式、背栓式等幾種形式，較常用的有短槽式和背栓式 2 種。比較而言，短槽式成本較低，但安全性不如背栓式，通常用于石材http://www.stonebuy.com/重量不太大或安全系數(shù)要求不太高時(shí);背栓式干掛牢靠穩(wěn)定，但成本較高，用于較大塊石材http://www.stonebuy.com/( 厚度30mm時(shí)石材http://www.stonebuy.com/面積> 1.5m2) 或?qū)?a >石材http://www.stonebuy.com/安全性能要求較高時(shí)。

　　三、石材http://www.stonebuy.com/及干掛體系的力學(xué)計(jì)算
　　應(yīng)該先確定幕墻所受的荷載及作用形式，再確定石材http://www.stonebuy.com/的干掛方式，進(jìn)而確定石材http://www.stonebuy.com/板塊的計(jì)算模型，并進(jìn)行受力安全性計(jì)算，最后根據(jù)干掛體系所受荷載值，確定干掛體系的構(gòu)造形式和所用掛件、連接件、埋件及橫豎龍骨的規(guī)格尺寸。石材http://www.stonebuy.com/及其干掛體系的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《金屬與石材http://www.stonebuy.com/幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ133—2001)的要求。

　　3.1 石材http://www.stonebuy.com/
　　石材http://www.stonebuy.com/的計(jì)算主要包括掛板板塊自身的抗彎計(jì)算和掛板與掛件銷釘連接處的抗剪計(jì)算，有時(shí)還應(yīng)計(jì)算石材http://www.stonebuy.com/的熱裂應(yīng)力。計(jì)算方式與石材http://www.stonebuy.com/的干掛方式有關(guān)( 本文以背栓式干掛石材http://www.stonebuy.com/固定體系為例說明)。石材http://www.stonebuy.com/板所受荷載包括水平向的風(fēng)荷載和地震荷載、豎向的地震荷載和石材http://www.stonebuy.com/自重，以及溫度變化產(chǎn)生的熱裂應(yīng)力。背栓式干掛石材http://www.stonebuy.com/典型的安裝體系是通過上下各2組(共4組) 掛件將石材http://www.stonebuy.com/固定。其中，石材http://www.stonebuy.com/上面2組掛件起支承石材http://www.stonebuy.com/重量及在垂直于石材http://www.stonebuy.com/平面的方向上約束石材http://www.stonebuy.com/的作用，下面的 2組掛件在垂直于石材http://www.stonebuy.com/平面的方向上起約束石材http://www.stonebuy.com/的作用。對(duì)石材http://www.stonebuy.com/進(jìn)行抗彎計(jì)算時(shí)，應(yīng)按支撐板上4個(gè)點(diǎn)計(jì)算其應(yīng)力，所得最大彎曲應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng)超過石材http://www.stonebuy.com/板的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。對(duì)背栓掛件在石材http://www.stonebuy.com/板上產(chǎn)生的剪應(yīng)力進(jìn)行抗剪計(jì)算時(shí)，一般根據(jù)相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，要求石板所受剪應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值不大于板材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。應(yīng)注意的是，豎向剪應(yīng)力應(yīng)由上排的2組掛件承擔(dān)，而非全部4組掛件共同承擔(dān)。

　　3.2 荷載的確定
　　計(jì)算時(shí)通常考慮材料的自重、所受風(fēng)荷載及地震荷載，并根據(jù)荷載作用方式對(duì)其進(jìn)行組合。其相應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)及組合系數(shù)都應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求取用，對(duì)某些特殊的建筑物，設(shè)計(jì)說明書中對(duì)相應(yīng)荷載計(jì)算取值會(huì)有特殊要求，在計(jì)算時(shí)應(yīng)對(duì)照規(guī)范取其最大值。對(duì)干掛體系進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)剛體的力的傳遞特性，確定其所受荷載并進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。當(dāng)有些荷載不易確定時(shí)，可通過模擬試驗(yàn)來確定其大小。

　　3.3 石材http://www.stonebuy.com/的允許應(yīng)力
　　根據(jù)前述石材http://www.stonebuy.com/物理性能試驗(yàn)，可得到相應(yīng)的石材http://www.stonebuy.com/強(qiáng)度指標(biāo)。
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　　通常用于建筑物干掛石材http://www.stonebuy.com/的有花崗巖、大理石和石灰石等，根據(jù)各種石材http://www.stonebuy.com/特有的性能特征及施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)上述石材http://www.stonebuy.com/進(jìn)行力學(xué)計(jì)算時(shí)采用的安全系數(shù)應(yīng)有所不同。美國(guó)各種石材http://www.stonebuy.com/的工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)相應(yīng)的石材http://www.stonebuy.com/都給出了推薦使用的安全系數(shù)，如對(duì)石灰石，美國(guó)石灰石行業(yè)推薦的設(shè)計(jì)安全系數(shù)值為8。由實(shí)驗(yàn)得到的石材http://www.stonebuy.com/彎曲強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度除以相應(yīng)的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，即可得到時(shí)常的允許應(yīng)力。

　　3.4 干掛體系的設(shè)計(jì)
　　在石材http://www.stonebuy.com/幕墻工程中，石材http://www.stonebuy.com/干掛體系的設(shè)計(jì)一般由施工單位獨(dú)立完成。由于幕墻具有懸掛體系的特性，干掛體系的設(shè)計(jì)決定著幕墻的結(jié)構(gòu)安全，有著特殊的重要性，而又因?yàn)槠鋵儆陔[蔽工程，尤其應(yīng)得到足夠的重視。

　　板材中的最大應(yīng)力可通過簡(jiǎn)化計(jì)算方法或有元程序計(jì)算得出。值得強(qiáng)調(diào)的是，有些特殊的石材http://www.stonebuy.com/由于其獨(dú)特的紋理特性而使石材http://www.stonebuy.com/在沿板長(zhǎng)及板高方向的強(qiáng)度具有非常明顯的差異，須分別對(duì)這2個(gè)不同的強(qiáng)度方向進(jìn)行計(jì)算。另外，在計(jì)算石材http://www.stonebuy.com/于某一點(diǎn)達(dá)到某方向的最大應(yīng)力的同時(shí)，必須計(jì)算其在垂直方向上的應(yīng)力。

　　3.5 石材http://www.stonebuy.com/板塊自身的抗彎驗(yàn)算
　　對(duì)各向異性的石材http://www.stonebuy.com/，石材http://www.stonebuy.com/板塊姿勢(shì)的抗彎驗(yàn)算有以下兩種情況:
　　(1) 石材http://www.stonebuy.com/板塊中發(fā)生最大彎曲應(yīng)力的點(diǎn)在另一方向上的應(yīng)力為零，只要此最大應(yīng)力小于對(duì)應(yīng)方向上的石材http://www.stonebuy.com/允許應(yīng)力，則石材http://www.stonebuy.com/板塊自身的抗彎性能滿足要求，反之則不滿足。
　　(2) 石材http://www.stonebuy.com/板塊中發(fā)生最大彎曲應(yīng)力的點(diǎn)在另一方向上的應(yīng)力不為零，則驗(yàn)算時(shí)也應(yīng)同時(shí)考慮此應(yīng)力。這時(shí)可應(yīng)用內(nèi)摩擦理論，設(shè)一個(gè)方向?yàn)?X，另一個(gè)垂直的方向?yàn)?Y，則石材http://www.stonebuy.com/板塊自身的抗彎性能能滿足要求，反之則不能滿足。

　　3.6 銷釘孔處石材http://www.stonebuy.com/的抗剪驗(yàn)算
　　根據(jù)銷釘孔的深度、石材http://www.stonebuy.com/板塊的厚度等計(jì)算公式，算出銷釘孔處的深度、石材http://www.stonebuy.com/板塊的厚度等幾何參數(shù)，使銷釘孔處石材http://www.stonebuy.com/的抗剪能力能基本符合規(guī)范要求。以滿足石材http://www.stonebuy.com/抗剪應(yīng)有的強(qiáng)度。

　　四、現(xiàn)場(chǎng)受力性能試驗(yàn)
　　干掛石材http://www.stonebuy.com/理論計(jì)算的模型畢竟與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際受力情況有所不同，公司在承接一些石材http://www.stonebuy.com/干掛幕墻工程時(shí)，為驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，在施工現(xiàn)場(chǎng)按擬采用的干掛石材http://www.stonebuy.com/的固定體系固定石材http://www.stonebuy.com/，然后對(duì)其逐步施加設(shè)計(jì)規(guī)定的荷載并觀察記錄其整體受力性能。最后按試驗(yàn)對(duì)力學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和研究，以確保干掛石材http://www.stonebuy.com/在實(shí)際使用過程中具有一定的安全度。

　　五、施工圖設(shè)計(jì)
　　干掛石材http://www.stonebuy.com/施工圖設(shè)計(jì)的依據(jù)為: 建筑平面圖、立面圖、節(jié)點(diǎn)大樣圖、其他專業(yè)需與干掛石材http://www.stonebuy.com/配合的有關(guān)圖紙及其他要求、干掛石材http://www.stonebuy.com/的計(jì)算書。施工圖設(shè)計(jì)必須做到既滿足建筑師的要求，又要與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況相吻合，施工圖設(shè)計(jì)主要包括石材http://www.stonebuy.com/的安裝立面圖設(shè)計(jì)、石材http://www.stonebuy.com/節(jié)點(diǎn)大樣圖設(shè)計(jì)、石材http://www.stonebuy.com/的加工詳圖設(shè)計(jì)等。

　　5.1 安裝立面圖
　　根據(jù)建筑立面圖的板塊分格要求，在各立面上將不同形狀或不同尺寸的石材http://www.stonebuy.com/分別獨(dú)立編號(hào)，編號(hào)應(yīng)確保唯一并方便實(shí)用，所設(shè)計(jì)的石材http://www.stonebuy.com/安裝立面圖應(yīng)清晰表達(dá)出各立面上所有不同種類的石材http://www.stonebuy.com/板塊。若工程的體形較復(fù)雜，為方便查找干掛石材http://www.stonebuy.com/立面圖紙，還應(yīng)設(shè)計(jì)干掛石材http://www.stonebuy.com/安裝立面圖的位置索引圖，以清晰地表示出與建筑物每個(gè)區(qū)域墻面對(duì)應(yīng)的掛板立面編號(hào)圖編號(hào)。

　　5.2 石材http://www.stonebuy.com/節(jié)點(diǎn)大樣圖
　　對(duì)建筑物的拐角、窗口、屋檐及其它復(fù)雜部位石材http://www.stonebuy.com/的形狀、尺寸及連接方式，應(yīng)單獨(dú)設(shè)計(jì)干掛石材http://www.stonebuy.com/節(jié)點(diǎn)大樣圖，以表明這些部位石材http://www.stonebuy.com/的實(shí)際情況。

　　5.3 石材http://www.stonebuy.com/加工詳圖
　　石材http://www.stonebuy.com/安裝立面圖及節(jié)點(diǎn)大樣圖經(jīng)建筑師批準(zhǔn)后，即可按石材http://www.stonebuy.com/安裝立面圖上的石材http://www.stonebuy.com/尺寸分格及節(jié)點(diǎn)大樣圖的細(xì)節(jié)進(jìn)行加工詳圖設(shè)計(jì)，該詳圖即通常所說的石材http://www.stonebuy.com/加工單。在確定干掛石材http://www.stonebuy.com/的具體形狀及加工尺寸時(shí)，須反復(fù)核實(shí)以確保萬無一失。

　　六、結(jié)束語
　　綜上所述，通過對(duì)石材http://www.stonebuy.com/干掛優(yōu)化設(shè)計(jì)全過程的介紹，表明現(xiàn)代建筑幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性。而玻璃幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在某種程度上可用幕墻的抗風(fēng)壓性能、空氣滲透性能、雨水滲漏性能及平面變形性能的檢測(cè)報(bào)告來相應(yīng)佐證。

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