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天然凝灰岩(砂岩)石材幕墙技术的讨论

来源:  作者:张芹  日期:2006-6-12
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   石材幕墙用天然石板材过去主要采用天然花岗石建筑板材,现在有很多工程采用天然凝灰岩(砂岩)建筑板材。由于有关规范(标准)没有凝灰岩(砂岩)的内容,为帮助广大工程技术人员在使用凝灰岩(砂岩)石材幕墙时掌握有关技术,特对凝灰岩(砂岩)石材幕墙有关技术进行讨论。
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    从上表可以看出凝灰岩(砂岩)的特点是吸水率高、强度低。近年来的工程建设中,对凝灰岩的材质进行了大量的检测(例如东莞市行政中心),对砂岩材质也进行了检测(例如深圳市文化中心),取得了一些参数,使我们对凝灰岩(砂岩)有了初步的认识,但总体上来讲,由于使用凝灰岩(砂岩)的工程还不多,且凝灰岩(砂岩)产地分散,各地产品材质差异很大,因此每个工程在使用凝灰岩(砂岩)时都应对材质进行检测,以便对材质进行评估。同时要对凝灰岩(砂岩)石板材表面涂有机硅防水剂进行防水处理,深圳市文化中心用砂岩石板材,通过表面防水处理,砂岩石板材吸水率降低到0.8% 以下,且强度有大幅度提高,说明此类石材用有机硅防水剂进行表面处理的必要性。但在设计计算时,现在尚不宜考虑处理后的效果,即仍按未处理前参数采用。对此类石板材也进行了(抗弯、抗冲击)承载能力试验,取得了一些参数,但我们对它破坏特点的认识尚不充分,因此设计时,总安全系数K宜取为3.5,即材料性能分项系数K2取为2 .5。

    从石材幕墙实际工程破坏和试验结果看,石材幕墙石板材连接破坏大部分为槽(孔)冲切(锥体)破坏,对槽(孔)破坏情况的分析表明,槽(孔)与勾(栓)配合尺寸的正确选择是非常重要的,它对石材幕墙石板材连接性能起到关键作用。勾(栓)与槽(孔)的配合不仅要考虑施工、安装时便于调整,而更重要的是考虑槽(孔)的受力特点,在严格控制施工偏差、满足施工安装必要的调整尺寸基础上,确定槽(孔)尺寸,使其达到最佳受力状态。

    现在对各种连接配合构造分别进行讨论。

1.通槽通长勾(图1)
    通槽即沿板上、下边通长开槽,一般槽宽取7mm,槽深取15~17mm,这样取值是按勾厚4mm,勾锚入槽10~12mm考虑的,通长勾勾长一般取比板宽两端各减5mm考虑。


                    图1      通槽(普通槽)通长勾
    从破坏情况分析,通槽通长勾破坏时石材沿槽底向下剥离,剥离角随石材强度而异,石材强度高,角度小(即剥离面积大),石材强度低,角度大(即剥离面积小)。由于通长设勾,总的剥离面积等于板宽乘剥离深度,剥离面积大,受力特别有利,但勾的用料较多。从以上分析还可看出如果槽开得很深,剥离深度不会随开槽深度而相应改变,即槽深比勾锚入深度大于5mm以上后,会减少剥离面积,减少抗剪承载能力(图2)。


               图2      通槽(深槽)通长勾
2.通槽短勾(图3)
    石板材上开通槽(一般槽宽取7mm,槽深取15~17mm),用短勾连接,板材受剪破坏时,短勾两侧槽壁剪切破坏,并从勾下槽底向下剥离,剪切破坏面积为槽壁剪切面积加槽底下板面剥离破坏面积,剥离面积随勾宽和槽深而变化。总体来说,其总剥离面积远远小于通槽通长勾,是所有勾槽连接节点中剪切(剥离)面积最少的,即最易剪切破坏的连接节点。


                图3      通槽短勾
3. 短平槽短勾(图4)
    石板材上开短平槽(一般槽宽取7mm、槽长度取100mm),用短勾连接,石板材受剪破坏时,短勾两侧槽壁呈γ0角剥离,槽底呈α0角剥离,剪切破坏面积为槽壁两侧剥离面积加槽底以下面板剥离面积,总剥离面积大于通槽短勾,但应注意到短平槽槽长与勾宽的关系,保持槽长为勾宽+10mm(2×5 mm)时槽壁沿槽端剥离(如按规范规定长度取不少于100mm,则勾宽应为90mm),如果槽长过长(即大于勾宽2×5 mm)就有可能在槽中部剥离或沿槽壁切断,即短平槽开槽过长,对槽受力不利。


             图4      短平槽短勾
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