建筑幕墙干挂石材的设计与施工

术洪彦 徐长利

摘要：要深入学习相关现行规范，不断增加建筑美学知识，领会建筑设计师的本意，听取有关各方意见，按程序认真组织施工，最后才能设计和施工出协调、美观的石材幕墙。本文探讨了建筑幕墙干挂石材的设计与施工。

关键词：建筑；幕墙；干挂石材；设计；施工

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

建筑干挂石材幕墙，是利用高强、耐腐蚀的连接固定件把饰面花岗石与龙骨连接，并由金属支架组成的横竖龙骨通过埋件连接固定在外墙表面上。板材与结构层间留出适量空隙，能提高建筑物的隔热和保温性能。

一、建筑幕墙干挂石材的设计

1、石材的干挂方式

石材的干挂方式有钢销式、通槽式、短槽式、背栓式等几种形式，较常用的有短槽式和背栓式两种，其悬挂方式比较而言，短槽式成本较低但安全性不如背栓式，通常用于石材重量不太大或安全系数要求不太高的工程。

2、石材及干挂体系的力学计算

先确定幕墙所受的荷载及作用形式，然后确定石材的连接方式，石材及其干挂体系的设计应符合国家行业标准《金属与石材幕墙工程技术规范》的要求。

（1）荷载的确定。计算时通常考虑材料的自重、所受风荷载及地震荷载，并根据荷载作用方式对其进行组合。对干挂体系进行计算时，应根据刚体力的传递的特性，确定其所受荷载进行力学计算。一些荷载不易确定时，可通过模拟试验来确定其大小。

（2）石材的计算。先确定幕墙所受的荷载及作用形式，然后确定石材的干挂方式，进而确定石材板块的计算模型，进行受力安全性计算，最后根据干挂体系所受荷载值确定干挂体系的构造形式和所用挂件、连接件、埋件及横竖龙骨的规格尺寸。竖向剪应力只有上排的两组挂件承担，而不是由全部四组挂件共同承担。

（3）石材的允许应力。根据石材物理性能试验，可得到相应的石材强度指标。通常用于建筑物干挂石材的有花岗岩、大理石和石灰石等，根据各种石材特有的性能特征及施工经验在对上述石材进行力学计算是采用的安全系数应有所不同。美国各种石材的工业协会对于相应的石材都给出了推荐使用的安全系数。如对于石灰石，美国石灰石行业推荐的设计安全系数值为8。用实验的出的石材弯曲强度及压缩强度除以相应的设计安全系数，即可得到时常的允许应力。

（4）石材板块自身的抗弯验算。石材板块的抗弯验算分为两种情况：一是石材板块中发生最大弯曲应力的点在另一方向上的应力为零，只要此最大应力小于对应方向上的石材允许应力则石材板块自身的抗弯性能满足要求，反之则不满足。二是石材板块中发生最大弯曲应力的点在另一方向上的应力不为零，则验算时也应该同时考虑此应力。这时可以应用内摩擦理论，设一个方向为X，另一个垂直的方向为Y，在满足下列公式时，则石材板块自身的抗弯性能满足要求，反之则不满足。

（5）销钉孔处石材的抗剪验算。先根据销钉孔的深度、石材板块的厚度等几何参数算出销钉孔处的深度、石材板块的厚度等几何参数反之则不满足。

3、施工图设计

石材幕墙施工图设计的依据为：建筑平面图、立面图、节点大样图、剖面图及其他专业需与干挂石材配合的有关图纸及其他要求，和干挂石材的计算书。施工图设计必须做到既满足建

筑师的要求，又要与现场的实际情况相吻合，施工图设计主要包括石材的立面图设计、石材节点大样图设计、石材幕墙的平面、剖面设计与石材的加工详图设计等。

（1）立面图设计。根据建筑立面图的板块分格要求，在各立面上将不同形状或不同尺寸的石材分别独立编号，编号应确保唯一并方便实用，所设计的石材立面图应清晰表达出各立面上所有不同种类的石材板块。如果工程的体形较复杂，为查找干挂石材立面图纸方便，还应设计干挂石材立面图的位置索引图，清晰的表示出建筑物每个区域墙面对应的挂板立面编号。

（2）石材节点大样图、石材的平面、剖面设计：对建筑物的拐角、窗口、屋檐、及其他复杂部位石材的形状、尺寸及连接方式，应单独设计干挂石材节点大样图，以表明这些部位石材的实际情况。石材的平面、剖面设计划分准确，以备便于施工。

（3）石材加工详图设计：石材安装立面图及节点大样图、平面、剖面等经建筑师批准后，即可按石材安装立面、平面、剖面图上的石材分格尺寸及节点大样图的细节进行加工详图设计，该详图即通常所说的石材加工单。在确定干挂石材的具体形状及加工尺寸时，须反复核实以确保万无一失。

二、建筑幕墙干挂石材的施工

1、定位放线

将土建方提供的基准中心线、标高线进行复测，无误后根据图纸给出的横、竖龙骨的位置和轴线放钢线，并以此为依据向左右量距来控制石材的垂直度和水平向龙骨位置和石材幕墙位置。先由中间向两端测录，然后由两端向中间复核尺寸，放出的横、竖龙骨位置线误差应符合设计要求。

2、基层处理

对混凝土外墙表面测量，检查其平整度，混凝土强度须大于C20；混凝土外墙面应清理干净，墙体的露筋、蜂窝、孔洞等缺陷应按施工规范要求返修处理合格；支模用穿墙螺栓，螺栓孔应凿成喇叭口，采用防水微膨胀砂浆嵌补密实。

3、预埋件安装

幕墙预埋件跟随土建结构工程施工，预埋件在埋设过程中须定位准确，与主体结构的连接须牢固，以避免在浇筑混凝土振捣时发生位移偏差；如设计无明确说明时，预埋件的标高偏差≤10 mm、水平位置偏差≤20 mm。在施工工程中，应仔细检查预埋件的长度和孔洞的清理情况，以保证预埋件的使用强度达到要求。同时，应注意预埋件使用在混凝土墙上（混凝土强度等级应不小于C30），不能使用在砖墙上。

4、连接件焊接与龙骨的安装

连接件采用角钢与结构预埋件三面围焊，焊接完成后按规定去除药皮并进行焊缝隐检，合格后刷防锈漆三遍。连接件的固定位置按弹线位置确定，采取水平跟线，中心对线，先点焊，

确定无误后再施焊的方法。假柱、挑檐等部位由于石材面距结构面空隙过大，为达到建筑设计效果，需在结构外侧附加型钢龙骨。型钢龙骨通过角钢连接件与预埋件焊接，焊缝要求及检查，防腐做法同上。次龙骨与挂件的连接采用不锈钢螺栓，次龙骨根据螺栓位置开长孔，与舌板相互配合实现位置的调整。钢龙骨的位置必须符合挂板要求。

5、避雷及层间防火隔离带安装

（1）按设计体制要求，将避雷导线可靠地焊接在固定位置，焊接的焊缝长度符合设计要求；石材幕墙的防雷装置必须与主体结构的防雷装置可靠连接。

（2）按设计图纸要求，先进行层间防火的安装。将镀锌钢板（1.2 mm 厚）按现场实际尺寸进行加工制作，然后将其一端用射钉固定在剪力墙上，射钉间距不大于500 mm，另一端固定在横向龙骨上，连接完毕后，将剪裁好的防火棉（100 mm）铺设到镀锌钢板上。

（3）在安装层间防火的同时，按照设计图纸要求进行保温挤塑板的安装，挤塑板的安装必须在有可靠的防火保护条件下进行。

6、石材安装

为保证石材的安装质量，首先要求施工单位进行挂线（水平线和垂直线）、放大角，以明确安装位置，经监理验收合格后才能开始石材干挂。由于干挂由下向上施工，所以第一排石材的标高、垂直度、转角、胶缝宽度、水平缝严格检查，偏差范围必须控制在±1mm 以内；完全符合要求后，才能将云石胶注入石材槽内进行固定。在安装过程中随时对上墙石材开槽位置、表面平整度、接缝高低、胶缝宽度、水平缝进行检查，发现问题及时纠正。

7、贴防污条、注密封胶

石材安装的最后一个项目为板贴防污条、注密封胶，此项操作不当极易出现表面凹凸不平，上下不通顺、水平宽度不一致、污染石材等现象。可要求施工单位先进行样板施工，达到要求后，由专人进行操作（操作人员不宜太多），以保证整个幕墙工程的外观要求及密封性能。

总之，干挂石材幕墙的设计和施工工作包括的内容非常复杂，要想达到各方都满意的效果，就需要深入学习相关现行规范，不断增加建筑美学知识，领会建筑设计师的本意，听取有关各方意见，按程序认真组织施工，最后才能设计和施工出协调、美观的石材幕墙。

参考文献：

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