薄瓷板建筑幕墻設計探析

【摘 要】 本文介紹了新型的薄瓷板材料、薄瓷板幕墻設計方法，對薄瓷板特性、應用和薄瓷板幕墻設計方法進行了探討。

【關鍵詞】 薄瓷板；薄瓷板幕墻、幕墻設計

前言

薄瓷板：由黏土和其他無機非金屬材料經成形、高溫燒成等工藝制成的板狀陶瓷制品。薄瓷板：厚度不大于6mm的瓷板、上表面面積不小于1.62m2。

薄瓷板因具有優異的耐酸堿性、抗紫外線性、豐富的色彩和表面質感、低碳環保的概念，高強度、高硬度、重量輕且能做成大板分格，良好的現場加工性能，是一種能廣泛應用于建筑內外裝飾的理想墻面材料。

1 薄瓷板材料

薄瓷板具有極強的耐候性，無論日照、雨淋（甚至酸雨），還是潮氣都對表面和基材沒有影響。耐紫外線照射和色彩穩定性完全達到國際灰度級4-5級。同樣，大幅或快速的溫度變化也不會影響材料的特性和外觀。抗彎強度和彈性的合理組合，使薄瓷板具有很高的耐沖擊強度。致密的材料表面使灰塵不易粘附，使其清潔更為容易。薄瓷板具有極好的耐火特性，它不會融化、滴落或爆炸，并能長時間保持穩定。薄瓷板易于維護，表面和切割邊緣都無需油漆或加保護面層。

薄瓷板因其自身優異的性能，已經開始廣泛用于建筑幕墻行業，且國家已經出版相應的建筑幕墻的規范。

新出現的薄瓷板克服了傳統陶瓷板高能耗的缺點，集節能減排、環保創新、低碳的特點于一體。厚度只有普通陶瓷板的三分之一，具有“大、薄、輕、硬”的顯著特點，尺寸大，目前尺寸可大至1800X900mm，厚度只有5.5mm，重量為普通薄瓷板的三分之一，干掛花崗石幕墻板的的五分之一，莫氏硬度達7級，甚至比大部份的花崗石、大理石硬度高。

薄瓷板易于切割，可像切割玻璃一樣，用玻璃刀進行切割。

薄瓷板的顏色可根據要求進行設計，表面質感亦有多種形式可供選擇，賦予了建筑師更大的設計空間，表面甚至可以構圖繪畫，可以直接將繪畫藝術應用于建筑上。

2 薄瓷板的性能

由于薄瓷板具備上述的諸多性能，其廣泛地應用建筑幕墻的前景是可以預期的。

以表一、二是薄瓷板的性能。

*以上數據均由實驗測得，強度設計值系數為1.8。

3 薄瓷板幕墻結構

薄瓷板幕墻結構按圍護結構進行設計，薄瓷板厚度為5.5mm，龍骨通常使用鋼材或鋁合金，明框薄瓷板幕墻，不需結構膠，通過框架將薄瓷板固定；隱框薄瓷板幕墻則需用結構膠將其四周與鋁合金副框粘接在一起，通過鋁質副框將薄瓷板安裝固定至龍骨上；在薄瓷板幕墻的背面需要采用粘接材料以防薄瓷板碎裂后脫落（目前試驗只表明個別的類型板材破裂后無脫落）。板后需按節能要求使用不燃保溫材料。對于大尺寸板，背后需加強肋，肋間距由設計計算確定。

4 薄瓷板幕墻設計

薄瓷板幕墻是新出現的幕墻裝飾類型，目前尚無國家規范，其設計參數均需試驗確定，目前的設計計算參照玻璃幕墻、干掛石材幕墻的設計方法，最終經過四性試驗檢驗確定。

4.1 試驗

薄瓷板幕墻設計首先需進行如下試驗：

① 硅酮結構膠、硅酮耐候膠與鋁合金副框、薄瓷板的相容性試驗；

② 硅酮結構膠與薄瓷板的拉伸粘結試驗；

③ 硅酮結構膠、硅酮耐候膠與薄瓷板的污染性試驗；

④ 復合安全層的抗凍抗融性能、剝離性能試驗；

⑤ 薄瓷板的抗沖擊性能試驗；

⑥ 薄瓷板抗彎能力試驗；

⑦ 薄瓷板的破裂形式；

⑧ 薄瓷板的四性試驗。

4.2 薄瓷板幕墻設計的難點

4.3.1 明框薄瓷板幕墻構造

明框薄瓷板幕墻由橫豎龍骨構成其井字形骨架，如圖一，骨架截面為矩形，骨架材料可以是鋼材（圖中所用）、鋁材或其他滿足強度、剛度和穩定性的材料；在橫骨架2、豎骨架4矩形骨架的外表面，均安裝了鋁質的明框底座5，如果是鋼骨架，則明框底座與鋼骨架之間應裝設隔離墊片。裝好薄瓷板后，裝鋁質壓板9，最后裝鋁質裝飾蓋7。其他的材料需計算確定尺寸，說明在此省略。

4.3.2 隱框薄瓷板幕墻構造

圖三為隱框薄瓷板幕墻水平剖面節點圖，薄瓷板1通過結構膠5與鋁質副框9連接，鋁質副框9通過鋁角碼與立柱6連接；立柱6通過不銹鋼螺栓13及支座15連接到結構的埋件17上。

圖四為隱框薄瓷板的垂直剖面節點，薄瓷板11通過結構膠3與鋁質副框2連接，鋁質副框2通過鋁角碼連接到橫梁7上，板的背后作防脫落處理，此圖中未注。保溫材料用保溫棉13，層間防火隔斷用防火巖棉12及鍍鋅鋼板14。

4.3.3 薄瓷板設計計算

小面積的薄瓷板，不用加強肋，按四邊支撐計算

薄瓷板寬度為a（現最大值為900mm），為滿足薄瓷板的強度，要在薄瓷板的背面配置加強肋。如圖五所示，配置加強肋后，大塊薄瓷板被分成多個（本圖中為4個）小單元，小單元寬度為b；在薄瓷板寬度固定不變的情況下，加強肋配置的多少是滿足薄瓷板強度的先決條件。小單元的薄瓷板有兩種受力狀態：A狀態為1邊簡支，3邊固定；B狀態為2邊簡支，2邊固定。兩種狀態的撓度系數和彎矩系數都不同，可查表獲得。

5 結束語

本文對隱框及明框薄瓷板幕墻的設計作了簡單的介紹，通過試驗總結了薄瓷板的特性，介紹了薄瓷板、及結構膠的計算。介紹薄瓷板的安全設計和節能設計的問題和處理方法。

隨著對薄瓷板幕墻的研究的深入，會出現更多的應用類型，更優的設計方法。

6 參考文獻與資料

[1] 薄瓷板GB/T 23266-2009

[2] 《建筑陶瓷薄板應用技術規程》（JGJ/T172-2009）

[3] 《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ102-2003）

[4] 《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ1 33-2001）

[5] 陶瓷薄板力學性能檢驗報告（20101 L00259）國家建筑材料測試中心

[6] 陶瓷薄板燃燒性能檢驗報告（2010 11054）國家建筑材料測試中心

[7] 陶瓷薄板耐候膠相容性檢驗報告（F2 010（62）0136）廣東省建設工程質量安全監督檢測中心

[8] 陶瓷薄板結構膠相容性檢驗報告（F20 10（62）0135）廣東省建設工程質量安全監督檢測中心

[9] 陶瓷薄板斷裂模數檢驗報告（20101 L00391）國家建筑材料測試中心

[10] 陶瓷薄板斷裂模數檢驗報告（20101 L00392）國家建筑材料測試中心

[11] 陶瓷薄板抗沖擊性檢驗報告（20101 L00428）國家建筑材料測試中心

[12] 陶瓷薄板抗凍融性能、粘接性能檢驗報告（20101L00429）國家建筑材料測試中心

[13] 陶瓷薄板結構膠無污染檢驗報告（2010MF361）國家建筑材料測試中心

[14] 陶瓷薄板幕墻四性試驗報告（F2010（59）0160）廣東省建設工程質量安全監督檢測中心