超高室内中庭墙面背栓石材施工技术创新与应用

李灿灿

随着建筑业的快速发展，越来越多的高端写字楼内设计了超高室内中庭。室内中庭墙面选用石材更能提升装修的档次，但很多设计师考虑到石材有可能对中庭下方行人安全造成威胁，而选用其他装饰材料，使建筑的装饰效果大打折扣。

李力[1]等研究认为背栓式干挂石材幕墙对于石材幕墙整体受力形态的优化和提升有着积极作用，是提升石材幕墙结构强度、减少结构病害的重要路径。采用背栓式石材墙面可以解决设计师的石材墙面安全顾虑。

超高室内中庭石材墙面高度较高，施工时有别于普通室内墙面的施工方法。王丽筠[2]等研究认为，室内干挂石材的钢龙骨基本采用焊接式的整体结构，该种工艺为现场加工、现场安装，施工现场管理混乱，效率较低，很难保证现场文明施工及环境保护的目标。李国文[3]等的研究也认为采用传统焊接式钢龙骨结构安装，存在钢材重复利用率低、工人劳动环境差等不足，应采用装配式安装。孙国兵[4]等研究还认为传统干挂石材幕墙工钢骨架现场焊接容易引起火灾事故。任本武[5]研究认为采用装配式的龙骨架系统，具有尺寸精准、外观平整、强度高、抗震性强和耐火等级高等优点。李强国研究认为单元式幕墙更改为分体装配式安装，采用工厂焊接、现场装配式安装设计，安装大幅节约人工费，加快施工速度，提高施工质量。

但以上研究没有针对室内超高石材墙面进行具体研究，所以亟待研究出一种新型的室内墙面施工方法，来解决超高室内中庭石材墙面施工的难题。

1 石材安装工艺研究

1.1 常规室内石材墙面安装工艺

一般室内石材墙面采用湿贴或不锈钢挂件干挂工艺，这2 种施工工艺安全性较差，在地震荷载作用下极易脱落伤人。同时采用这两种安装工艺施工的石材墙面在后期维修更换时难度较大。

1.2 室内石材墙面先进施工工艺

目前，在诸多石材干挂工艺中，安全性较高的是用于室外幕墙的背栓式石材安装工艺。该工艺目前是世界上较先进的工艺，它可以实现石材的无内应力加工，受力更合理、抗震性能更好。同时，采用的挂件系统可以实现空间三维调节。而且，采用该工艺施工的石材墙面便于后期维修、更换。

2 新型施工方法

2.1 常规墙面施工方法

室内墙面施工时，往往通过搭设双排脚手架进行安装。超高中庭采用脚手架施工成本较高，而且搭设脚手架时必须在结构上设置很多拉结点，在拉结点位置的石材必须随着脚手架的拆除顺序进行自上而下的安装。边拆脚手架边安装石材，既不能保证石材安装质量，又留下了安全隐患，同时工期较长。

另外，脚手架上安装石材墙面钢龙骨，龙骨的垂直运输和安装速度是个大问题，石材的垂直运输也将耗费大量时间，且在脚手架上运输难免会造成石材的损耗量增大。

同时，工程完工后中庭外围空间将封闭，蜘蛛车、摇臂车等维修机械设备很难再进入中庭内。没有此类机械辅助，室内超高中庭墙面后续的清洗和维修更换也是一大行业难题。

2.2 一种新型室内墙面施工方法

针对超高室内中庭墙面施工，现研究出一种吊篮加顶部安装移动跑车的施工方法（图1）。为了最大限度地减少现场龙骨焊接量，同时防止龙骨因焊接为发生变形而影响龙骨安装质量，将石材墙面的龙钢龙骨采用BIM 技术进行单元板块划分，每个单元板块钢龙骨在加工厂加工完成。

施工时，在墙面顶部安装工字钢跑车，可以轻松实现龙骨单元板块的水平和垂直运输。同时，在室内中庭墙面顶部楼板上方安装吊篮，吊篮绳通过楼板预先打好的孔位，将钢丝绳与下方吊篮篮筐连接，施工的时候工人在吊篮内上下移动。

在吊篮内工人可以通过电动跑车手柄操作提升单元龙骨，龙骨就位后进行调平与紧固。全部单元龙骨安装完成并验收合格后进行石材安装。

该方法既提高了龙骨安装效率，又降低了施工成本，同时大大缩短施工工期。安装的轨道在以后的墙面维修和清理时也可以发挥作用。

3 工程实施案例

3.1 背景介绍

丰台科技园9 号楼精装修工程位于花乡四合庄，项目为地下3层、地上13层，总建筑面积3.8万m2，建筑高度57.45 m，中庭石材墙面高度为50.25 m（图2）。

图2 超高室内中庭石材墙面效果图

3.2 现场施工方法

施工工艺流程：确定吊篮位置并安装吊篮→安装跑车轨道及跑车→测量放线→龙骨单元工厂组装→使用跑车与吊篮吊装龙骨→龙骨验收→石材面板安装→验收。

3.2.1 确定吊篮位置并安装吊篮

根据结构图纸与幕墙图纸确定布置吊篮位置，并绘制吊篮安装定位图。根据定位图纸现场进行测量放线，并在楼板上钻直径50 mm 的孔，用于下吊篮钢丝绳和安全绳，同时对钢丝绳和安全绳采用PVC 管进行保护，防止吊篮使用过程中磨损。最后，搭设吊篮并验收。

3.2.2 安装跑车轨道及跑车

（1）根据工字钢定位图将18#工字钢固定在墙面上方顶板的底部，再将跑车的驱动装置安装在工字钢上。

（2）跑车电动葫芦安装时用调整垫圈进行调整，保证跑车车轮内侧与18#工字钢翼缘间的缝隙为3～5 mm（图3）。

图3 移动跑车安装示意图

（3）检查所有零件连接是否牢固，是否符合要求。电源、电路安装是否符合相关规定。操作部件是否灵活，试运行是否正常，一旦发现问题要及时纠正。

3.2.3 测量放线

（1）施工放线时，首先将基准轴线和标高控制点，通过测量仪器引至安装位置。

（2）对基准中心线和水平线进行现场复核，确定准确无误后安装钢线，确定石材墙面的施工基准线。为了防止现场环境对放线的影响，在各楼层设置垂直钢线固定点，间隔7 m 固定一个水平钢线固定点。测量完毕后，再进行最后的核准。

3.2.4 龙骨单元工厂组装

利用BIM 技术将墙面龙骨进行单元拆分（图4），拆分后再将每个龙骨单元板块单独出图编号（图5）。加工厂按照龙骨板块加工图进行加工，龙骨焊接在胎架上完成，防止龙骨焊接变形。焊接完成，验收合格后进行防腐处理，并编号发往现场。具体操作如下。

图4 龙骨单元拆分局部图

图5 龙骨单元加工图

（1）竖向龙骨加工。第一，将钢材按照单元板块龙骨图将竖向钢龙骨进行切割、下料加工。第二，按图纸尺寸加工的竖向钢龙骨的毛刺需要清理干净。第三，根据龙骨钢套芯插入竖向钢龙骨，再根据定位尺寸用台钻钻出螺栓孔；按照钢插芯的插入深度将钢插芯套入竖向钢龙骨，然后根据不锈钢螺栓的尺寸用台钻钻孔。第四，将加工好的龙骨编号码放整齐。

（2）横向龙骨加工。第一，将角钢按图纸加工尺寸进行切割加工。第二，加工好的横向龙骨编号码放整齐，再由打孔班组负责打孔加工。

（3）单元龙骨组装。第一，竖向龙骨完成加工后，由焊工统一加工。第二，进行焊接作业时，先点焊，后满焊，防止焊接应力引起的钢龙骨变形。每个尺寸的单元龙骨焊接时实行首件制，确保首件焊接完成尺寸与图示尺寸相同后再进行批量加工。

（4）防腐处理。单元钢龙骨在焊接位置极易锈蚀，所以组装焊接完成后要清理焊渣，验收合格后，均匀涂刷防锈漆。

3.2.5 使用跑车吊装龙骨

（1）为了提高吊装效率，节省现场场地，安全前将龙骨单元运至安装区域正下方，摆放整齐，将连接件与主龙骨采用螺接，再利用跑车进行钢龙骨吊装。

（2）在单元式钢龙骨吊装就位后，施工人员在吊篮内把单元式钢龙骨提升就位。

（3）定位调整及安装紧固。单元式钢龙骨吊装后，使用电子经纬仪对单元式钢龙骨的垂直度进行检测。检测无误后对标高进行定位，确保安装质量。

3.2.6 石材面板安装

（1）为了确保背栓石材安装质量，石材加工时应注意以下事项。第一，石材背栓孔全部在工厂加工，严格按照现场单元龙骨所对应的孔位进行开孔，误差不能超过1 mm。第二，个别特殊位置的石材开孔需复核现场实际尺寸进行现场开孔，在现场开孔的石材需在专用设备上用与专用石材钻头拓孔。在石板背面钻出不穿透板面的孔洞，孔深设计直径及深度为15 mm，孔深正偏差不得超过+3 mm，负偏差不得超过—1 mm，开孔位置距石板边缘不得最小距离不宜小于100 mm。

（2）石材背栓植入注意事项如下。第一，采用背栓专用工具将间隔套筒进行推进，直到扩张片完全扩张并填满锥形孔，并使得应力分布均匀，确保锚固无应力。第二，对背栓件进行验收时，相关偏差尺寸应符合相关标准。锚固深度应大于石材厚度尺寸的1/2，同时也不应大于2/3。

（3）在石材面板安装前对石材板材需进行再次检查，确保石材无崩边、掉角等质量问题，并核对石材编号，核对无误再进行如下操作。第一，将石材挂件与石材通过背栓连接紧固。第二，石材安装就位。第三，石材调整。确保所安装石材平整度、垂直度、分格尺寸、缝宽和高低差控制在允许误差的范围内。第四，螺丝调节、紧固。

4 结语

新型室内墙面的施工方法是通过吊篮和移动跑车安装龙骨，在整个使用过程中，龙骨构件均由跑车提升，工人在吊篮内与构件同时上升至预定位置进行安装。安装效率高，且没有构件脱手坠落伤人的危险。再结合工厂加工的单元龙骨，现场进行装配式安装。该方法在施工中大大减少了焊接量，保证了施工安全，提高了施工速度，提升了工程质量，减少了施工成本，为中庭室内墙面施工提供了很好的借鉴。