“U”型钢夹板石材百叶施工技术在建筑幕墙中的应用

“U”型钢夹板石材百叶施工技术在建筑幕墙中的应用

袁伟

银川市工程项目代理建设服务中心 宁夏银川 750000

摘 要：随着现代建筑幕墙装饰迅速发展，为提升建筑使用功能和装饰效果，满足客户的使用要求，外幕墙造型多样化及外墙各种预留口、通风洞口等装饰已成为现代外幕墙细节装饰不可缺少的主要部分，它最终的装饰成效很大程度上影响整体建筑的外观效果，传统外幕墙装饰造型单一、缺乏美感及无法实现功能效果的实现。鉴于此，本文通过在宁夏美术馆项目中的技术攻关，实现了“U”型钢夹板石材百叶施工技术。

关键词“U”型钢夹板石材；百叶；外幕墙；安装。

本施工技术施工简便，安全可靠、工效高，并缩短工期，同时极大地提高装饰现场的施工效率，实现了工厂化加工制作，避免了现场纠正、开孔的工程量，保证构件的尺寸、精度以及精准的开孔位置，也保证了石材百叶片能准确、顺利地镶嵌于“U”型钢夹板内，将外墙各种预留洞口装饰、构造、美观实用及使用功能发挥得以实现，提高了施工质量，降本增效，有较高的装饰应用推广价值，可为类似工程提供借鉴。

一、工艺原理

型钢夹板石材百叶采用钢板加工制作成“U”型钢夹板并成孔，固定装配于原石材幕墙竖向左右龙骨侧面，并将石材镶嵌于夹板内通过螺栓栓接固定组合装配成石材装饰百叶。

工艺原理做法见图1-1型钢夹板石材百叶工艺原理构造图。

图1-1“U”型钢夹板石材百叶工艺原理构造图

二、工艺流程

施工准备→测量放线→加工、制作“U”型钢夹板→加工、制作石材百叶片→原幕墙主龙骨检查、校正→安装“U”型钢夹板→组合装配石材百叶片→清理、保洁→验收。

三、操作要点

（一）做法见图3-1 “U”型钢夹板石材百叶构造图。

图3-1“U”型钢夹板石材百叶构造图

（二）测量放线绘图

1、测量放线务必要谨遵先整体投放再进行局部投放这样的顺序，一定要重新测量并校正复核基准轴线和水准点。

2、依据主体结构中的主控制点、控制线以及轴线，并依据原本设计在外墙上用墨线弹控制线，经复核无误后根据墙体轴线和墙体边线的位置关系，向两边分别弹出外墙安装控制线，同时用经纬仪以及激光垂直仪等将该轴线和墙体安装的控制线引到外墙去，进而控制定位。

3、根据控制线复尺绘制“U”型钢夹板石材百叶“U”型钢夹板加工图，核对建筑物的设计施工图，并复测已建好的建筑物，根据实际检测结果动态调整图纸中存在的偏差，通过计算机的CAD及BIM来辅助绘制这部分的加工图纸，便于厂家加工制作。

（三）加工、制作“U”型钢夹板

1、“U”型钢夹板设计计算依据。

《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)、《工程结构通用规范》（GB 55001-2021）、《建筑与市政工程抗震通用规范》（GB 55002-2021）。

2、基本信息

（1）计算假定

项目建设于宁夏银川市、构件所在高度为地面以上50米，假定钢夹板的支承立柱承受其跨内石材百叶传来的荷载，承载力及变形均满足国家标准要求。

（2）自然条件及荷载

基本风压0.65kN/ m2，地面粗糙度类别为B类。

wk=2.25*0.65*1.65*2.0=4.83 (kN/ m2)

基本雪压，考虑百年一遇，取为0.25 kN/ m2

抗震设防烈度为8度（0.2g）

水平向（石材面内）地震作用标准值：qe=5.0*0.16G=0.8G

竖直向（石材面外）地震作用标准值：qe=0.65*5.0*0.16G=0.52G

构件自重，据材料密度和标称几何尺寸计算。

（3）构件及支承情况

采用钢夹板夹住花石片两端，支承于钢立柱。

（4）钢夹片计算

表4-1 各跨截面几何特性表

表4-2 各跨材料特性表

石材页片传来的扭矩设计值：

钢夹片长孔方向应改为平行纵向，以保证对石材的约束长度。

U型钢夹片刚心距夹背的距离经计算得：a=29mm

则T=1.318*0.6*(0.075-0.029)=0.034（kN·m）

表4-3 参数表

表4-4 计算结果表

表4-5 各跨整体稳定系数φb及最大应力表

（5）容许安全系数

1）整体稳定性安全系数：1.00000；2）抗弯强度安全系数：  1.00000；3）抗剪强度安全系数：1.00000

3、“U”型钢夹板加工、制作采用4mm厚Q235B镀锌钢板，规格尺寸为L≤200mm（长）、W≤65mm（宽）、H≤35mm（高），长度、宽度等尺寸允许偏差为±2mm。

4、依据规格尺寸将4mm厚镀锌钢板放在平整的操作台上，剪切、折槽成“U”型钢夹板，“U”型钢夹板采用边缘方正、光滑、无毛刺。

（四）冲孔

1、根据设计图纸要求进行检查，核对型号、规格、数量、孔距并冲孔，冲孔依次从左至右采用机床冲孔机械冲孔，I孔中心距端部120mm,直径为φ8，II孔中心距端部50mm，孔与孔间距为70mm，孔为L=20mm(长),D=8mm（直径）。

2、冲孔采用机械冲孔，孔大小规格符合加工制作图纸孔径，成孔后保持M6不锈钢螺栓进出顺畅，冲孔严禁现场烧割孔、烧孔。

3、根据图纸要求，核对孔洞，选用奥氏体M6不锈钢螺栓。

（五）“U”型钢夹板饰面（喷涂）

1、“U”型钢夹板饰面依据装饰效果进行涂饰处理，涂饰选用氟碳漆喷涂（涂饰一般为2遍)，涂饰颜色同石材色。

2、根据环境温度、湿度等选择进行喷涂，喷涂后的“U”型钢夹板饰面色泽一致，光滑、亮晶与石材相匹配。

（六）加工制作石材百叶

1、石片计算

（1）石片尺寸：长1200X宽150X厚20（mm）

Fc=100MPaFcm=8.0MPaE=0.8E+5MPa

1）自重：gk=0.02*0.15*28=0.084（kN/m）

2）雪荷：Sk=0.25*0.15=0.0375（kN/m）

3）风荷：Wk=4.83*0.15=0.725（kN/m）(风压、风吸同)

4）地震：Ek=0.52*0.084=0.044（kN/m）(石片面外)

（2）控制荷载组合设计值：

q=1.3*0.084+1.5*（0.725+0.0375*0.7）=1.236（kN/m）

该石材页片按两端简支计算，L0=1.2m，则石材荷载效应设计值为：

1）跨中弯矩：M=0.125*1.236*1.2*1.2=0.223（kN*m）

2）端部剪力：V=1.236*0.6=0.742（kN）

3）端部扭矩：见钢夹片计算内容，不是控制内力。

（3）石材强度及变形验算

W=0.15*0.022/6=0.00001（m³）

σ=M/W=0.223/0.00001=22.3（MPa）>Fcm=8.0MPa承载力满足。

取石材厚度为35mm厚验算：

1）自重：gk=0.035*0.15*28=0.147（kN/m）

2）控制荷载组合设计值:q=1.3*0.147+1.5*（0.725+0.0375*0.7）=1.318（kN/m）

3）跨中弯矩：M=0.125*1.318*1.2*1.2=0.237（kN*m）

4）端部剪力：V=1.318*0.6=0.791（kN）

W=0.15*0.0352/6=0.000031（m3）

σ=M/W=0.223/0.000031=7.74（MPa）< Fcm=8.0MPa承载力满足。

参考毛刀体结构毛石的抗剪强度取值，取fv=8.0MPa

τ=791/(150*35)=0.15（MPa）<

I=150*35^3/12=535937.5(mm3)

标准组合：qk=0.147+0.0375*0.5=0.17（kN/m）

挠度：f=5*0.17*1200^4/(384EI)=0.11mm 变形满足

2、核对石材百叶规格、尺寸、数量进行下料加工制作，加工尺寸为20mm(厚）、W≤150mm（宽）、L≤1200mm,饰面为光面百叶。

3、成孔：根据图纸要求进行检查，核对型号、规格、数量、孔距。

4、采用机械成孔，孔大小规格符合加工制作图纸孔径，成孔后保持M6不锈钢螺栓进出顺畅。

（七）石材幕墙主龙骨检查、修正

1、依据设计要求竖向主龙骨为Q235B,镀锌厚度4.5μmm,150mm*100mm*10mm热镀锌方管，后置件一般为200mm*300mm*10mm镀锌钢板，石材幕墙竖龙骨尺寸允许偏差为±1mm；。

2、应检查外墙原有后置件与竖向主龙骨及连接件连接的可靠性，不符合要求的要进行复测调整、校正、可靠固定，使其符合质量要求。修正调整安装完毕后需进行隐蔽工程验收，并作好隐蔽工程验收记录，经监理及质检部门检查无误认可后方可进行下道工序的操作。

（八）安装“U”型钢夹板

1、依据图纸要求进行全数检查，核对型号、规格、数量、角度。

2、将“U”型钢夹板定位、调整安装在原幕墙左右竖向主龙骨侧面并对接满焊。对接焊焊缝应达到优质焊缝，满足使用要求，焊缝高度为4mm（焊缝处清渣打磨进行防腐），焊接安装依次由上而下、先左后右，从一边向另一边连续整体进行安装。

3、整体连续安装采用控制点用水平仪定位控制水平位置基准点，再采用拉通线控制每层“U”型钢夹板安装位置，设计无要求可放坡3%，坡向外，单支“U”型钢夹板左右安装时采用直角尺加强控制保证“U”型钢夹板上下、左右位置精准无误。

（九）组合装配石材百叶

1、石材百叶组合装配前，在平整的地面上将“U”型钢夹板及石材片按单元块尺寸划分进行组合拼装，“U”型钢夹板与石材百叶长度、高度、间距、孔距等匹配对应，对于不符合要求的需进行修整合格后方可装配，确保装配质量。

2、“U”型钢夹板安装完按图纸要求将2mm厚绝缘垫安装于“U”型钢夹板内，且保证顺畅、平整、平齐，绝缘垫不能超出“U”型钢夹板。

3、对于单元块装饰洞口应从一边向另一边连续进行安装，组合装配应互相对应，石材百叶上下百叶与百叶间距为@≤100mm,水平方向百叶与百叶间距为50mm。

4、“U”型钢夹板与石材百叶装配完，核对孔洞，将2-M6*40不锈钢螺栓插入I孔和II孔，孔与孔间距50mm,每块花岗岩石材百叶4颗螺栓（每2颗1组），用手动扳手将螺丝紧固（10KN）栓接。

四、质量控制要求

1、“U”型钢夹板石材百叶所用的主材、品种、规格以及性能等应符合相关规范标准要求、产品说明的规定，产品的材质证明文件、验收记录、相关的性能检测报告以及复验报告要确保完整无缺。

2、谨遵图纸要求及现行施工质量验收规范要求进行施工，编制相关的专项施工方案，对现场负责实操的工作人员进行细而全的书面交底，保证人人都掌握本“U”型钢夹板石材百叶的技术和质量关键点以及有关安全注意事项等等。

3、石材百叶：石材百叶加工完全依照相关施工质量验收规范来进行制作，加工前预先选材、预拼，颜色应均匀，色泽、花纹一致，石材表面不得有凹坑、缺角、裂纹、斑痕，石材必须经检查合格开始钻孔，在通过带水钻孔时，应进行在线检查，是否有隐伤出现，所以在线检查是质量检查控制的关键环节。

4、石材打孔：打孔质量直接影响到石材百叶的安全性，严格检查打孔孔径，对进场石材严格验收，由质检员随机抽样进行检验，对不合格产品退场报废处理重新加工直至符合标准要求的石材百叶。

5、“U”型钢夹板石材百叶组合装配等关键部位设专人旁站监督，并做好计量、养护记录。实施施工全过程控制制度，严格贯彻执行“三检”制度，落实质量验收制度、实测实量制度、样板引路制度、质量定评制度。

结语：

综上所述，并结合本人曾经主持建设过的工程项目可知，采用本施工技术工，施工简单、可操作性强、组装施工速度快、工效高，工厂规模化生产，可减少大量繁琐工序，同时减少了高空作业工作量，镶嵌栓接放置性能稳定、不易活动，结构连接安全可靠，极大地降低建设成本，安拆方便、易于维修、维修成本低。采用“U”型钢夹板石材百叶，经工程实践和实际调查，与传统的混凝土等比较，可节约人、材、机费用，有利缩短工期，提高安全及质量标准，综合经济效益显著。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50210-2018