探析如何开展石材幕墙的深化设计

探析如何开展石材幕墙的深化设计

第一作者：李德广,第二作者：许洋第三作者：周庆立

 中国建筑第八工程局有限公司

摘要：随着现代建筑技术的发展，人们对建筑外观和立体造型的要求也越来越高，传统的建筑方法，如混凝土和涂料，虽然可以满足一定的外观要求，但是有其局限性。因此，幕墙外立面装饰成为了一种更好的选择，它能够更好地满足人们的需求和想象。本文将结合实际设计经验，对干挂石材幕墙中深化设计的一些方面进行详述。

关键词：石材幕墙、深化设计、石材材料

引言：

石材幕墙的设计独具匠心，它们精致的纹理、优美的色彩，让这座建筑充满了历史的气息，也让它们成为当今城市发展的象征。随着技术的不断进步，石材幕墙的使用范围也正在不断扩大。并且由于花岗岩、大理岩、石灰岩、砂岩等多种石材的不断普及，使得石材的应用范围变得更加广泛。这也使得市场对石材幕墙的需求越来越大，进而加快了新技术的出现，从而降低了建筑成本，并提高了安全性，最终给整个行业带来更多的发展机遇。

1、石材及主要安装方式的选择

1.1石材的选择

将设计单位与建设方紧密结合，根据他们的需求，提供多种不同的石材样品，以便他们能够迅速确定最佳的幕墙材料。当考虑购买多种不同的石头时，应该特别留意它们的外形、颜色、质地和其他技术特征，并结合现有的资料进行综合分析。虽然石材供应商提供了有关它的物理特性的数据，但由于它是一种天然材料，其物理特性可能会发生巨大变化，因此我们需要仔细研究，确定最佳的设计方案，以满足不同的需求。

1.2石材主要安装方式的选择

1.2.1短槽连接

短槽式连接是一种应用较为广泛的石材面板支撑技术，特别是当石材板块尺寸较小时，为了更有效地固定和安装挂件，短槽可以采用通槽的形式，因此，这种连接方式具有结构简单、安装方便、后期维护和更换也相对容易的优点。其次，挂件的材料可以是不锈钢或者铝合金，它们可以通过不锈钢螺栓和横向龙骨相连，但是挂件的厚度必须经过精确的计算，而且它们的长度、插入石材面板的实际深度、短槽到石材板端的距离、表面处理等都必须符合相关的规范要求。

1.2.2背栓式干挂法

首先，采用背栓式干挂法，通过钻孔来拓展空间，并利用无应力螺栓牢牢地固定在石材上。其次，将铝合金挂件与骨架紧密结合，以提高石材的稳定性和耐久性，实现最优的使用效果。在发展过程中，采用最前沿的技术开发出了一种全新的石材悬挂方式。这一方式经过精确的设计，能够让每一块石材都处于平衡状态，并且板材可以单独安装，避免了负载的传递。尽管背栓式干挂法具有许多优势，但也存在一些缺陷：首先，由于锚固孔的质量难以准确控制，其次，锚固点的接触面积较小，容易出现故障；再者，机械连接的冲击力可能会导致孔底破裂；最后，由于脆性板材与坚硬的锚栓之间的紧密结合，一旦受到地震的持续冲击，就可能会造成严重的损害。因此，为了确保石材幕墙的质量、安全以及降低施工成本，多数石材幕墙的设计都会采取短槽和背栓两种相结合的固定方式，以确保其稳定性、可靠性以及经济性。为了确保安全，我们在设计过程中选择了使用短槽和背栓连接整块石材。这种方法比完全使用背栓更能够有效地降低工程成本。

2、干挂方式的选择

石材的悬挂方式可以分为多种，其中最常见的是短槽式，它的成本相对较低，在保证安全性的同时，也更适合那些需要更小的重量或更高的安全系数的场合；然而，使用背栓式干挂可以提供更加可靠和稳定的结构，但是由于其昂贵的价格，只适合在厚度30以上的石材（面积超过1.5）上使用。

3.石材及干挂体系的力学计算

在设计幕墙之前，需要对其承受的负荷以及它们的结合形式进行详细地分析，并且要精准地确定石材的干挂方式，以便建立一个可靠的计算模型，以保证其受力的安全性。除此之外，还需要根据干挂系统的负荷特性，精心设计出合适的挂件、连接件、埋件和横向和纵向龙骨尺寸。此外，还需要注意在设计金属和石材幕墙的干挂结构时，必须严格遵守《金属和石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001的规定，以确保施工质量达到最佳水平，实现高效、精确、可靠地施工目标。

3.1荷载的确定

在设计过程中，我们需要综合考虑材料的自重、风荷载以及地震荷载，以便更好地模拟其对结构的影响。为了确保准确性，必须严格遵守规范，使用所有的单独系数或组合系数。对于一些特殊的建筑，设计说明书中会提供关于荷载的具体计算方法，因此在进行计算时必须遵守这些规则，并选择最优的值。此外，在研究干挂体系的力学特性时，必须全面评估它们所面临的外界环境，从而准确地预测它们的承载能力。当荷载难以确定时，可以通过进行模拟试验来估算其大小。

3.2石材的计算

在石材幕墙设计中，计算出石材的抗弯、抗剪特性对于确保它们的质量至关重要，而这种特性的形成则需要挂板板块的坚固结构以及与挂件销钉的牢固衔接。为了确保安全，我们必须对石材进行热裂应力的测定。但由于石材自身的重量和外界因素，石材板所承受的负荷可能是由水平的风、垂直的地震和其他外部因素造成的。因此，随着温度的升高，石材的热裂应力也会随之增加。其次，这种石材的背栓式干挂安装体系包含两组独立的部分，一组用来承托石材的重量，另一组用来限制它的移动。此外，对于评估石材的抗弯强度，建议采用四点支撑板来测量出它的应力值。测量出的应力水平应当低于或等于石材板的抗弯性能极限，这样才能确保石材板的安全性和可靠性。其次，测量石材表面的剪切应力时，需要运用相应的公式进行测算，并且这块石板承受的剪切应力必应低于其抗剪强度的设计值，方能保障其可靠性和稳定性。需要注意的是竖直剪切应力仅限于两组悬挂件，而不能由整个四组悬挂件一起完成。

4.现场受力性能试验

为了保证干挂石材理论计算的精度，我们需要在施工现场使用合适的固定方法来稳定石材，并逐渐增大它承受的负荷。这样，我们就可以通过观察和记录石材的受力特征来更好地模拟真实的受力状态。经过详细的力学计算，并结合实验数据，我们可以确保干挂石材在实际应用中能够达到较高的安全性。

5.施工图设计

通过仔细研究建筑平面图、立面图、节点大样图、计算书等多种参考资料，干挂石材施工图的设计必须严格按照规范进行，以确保施工质量达到最高标准。在施工期间，我们必须严格遵守建筑师的规范，以便将设计的理念和实践结合起来，以最大限度地体现出当地的环境特征。这种设计方案通常涵盖了：石材的安装示意图、构建的节点模型以及精确的加工过程。具体如下：（1）为了提高建筑立面的美观度，我们对不同大小和形状的石材进行了精心地编码，使它们能够清晰地展现在每个立面的外观中。编号应该是唯一的，并且应该简洁明了。在工程的复杂性较高的情况下，为了能够快速准确地查找干挂石材的立面图，我们应该制作一张位置索引图，清晰地指示出每一块挂板的编号，从而使得查找变得更加便捷。（2）为了充分展现出建筑的精髓，我们需要制作一个专门的干挂石材节点大样图，它能够清楚地反映出拐角、窗口、屋檐等处的石材的外观、尺寸和组合方式，从而使得整体外观更加完美。（3）经过严格的审查和认可，根据石材安装立面图和节点大样图的尺寸、形状以及细微差异，我们精心绘制出一份完整的加工图纸，这就是众所周知的石材加工流程。为了避免因购买昂贵石材而造成的财务损失，在确定干挂石材的外观特征和加工尺寸之前，应当进行多次严格的审查，以确保它们符合所有质量标准。

结束语：

设计思想是幕墙行业的核心，而优质的幕墙材料则是实现这一目标的关键。优秀的幕墙产品既能确保安全、实用、美观，同时也能够让建筑物的“百年大计，质量第一”的理念得到实现。在促进行业健康发展的指导下，我们应该不断探索新的技术和工艺，以满足工程实际需求，并充分利用石材的优势，不断改进和完善我们的设计理论，以期为人民创造一个绿色、健康、安全的现代化城市。

参考文献：

[1]何耀光.论石材幕墙设计[J].房地产导刊,2017(11):24.

[2]李朋.论石材幕墙设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2013(10).

[3]姜美迪,王姝.石材幕墙设计与构造探讨[J].房地产导刊,2014(12):62-62.