背栓式石材幕墻的施工要點及質量控制探析

徐國強

（上海康業建筑裝飾工程有限公司，上海 200080）

引言

目前，大城市能耗的改善已成為各行業的重要課題，隨著人類對居住環境要求的提高，要求建筑物保溫節能已成為國家推薦規范。同時，陳舊的外觀也不適應大城市環境的需求和品位的提升，要改造外墻外觀，同時，還要綜合解決外墻外保溫、防火、防雷等功能方面的需求。背栓式連接石材幕墻與傳統的石材裝飾板相比的優越性在于其技術的先進性與創新性，免受于石材裝飾板的限制，在大型高層建筑中廣為應用，在幕墻裝飾工藝中極具前瞻性。

1 項目概況

永新廣場裙房門面裝修工程項目，工程內容包括永新廣場1～8F外墻石材幕墻、鋁合金門窗等。項目位于上海市黃浦區南京西路128號，坐北朝南。地處人民廣場商務區，項目建成于1996年，總建筑面積29025m2，建有22層甲級寫字樓及兩層地下停車場。結構體系為鋼筋混凝土框架結構（圖1）。

圖1 項目圖

本工程幕墻施工的全過程包括深化設計、材料采購、加工制作、工廠組裝、運輸、現場安裝、測試和調校（含竣工驗收所需的各種檢測、實驗）、驗收和產品的維護、保修服務。其中現場安裝階段是影響整個幕墻工程施工進度的關鍵，針對幕墻結構特點和現場條件，整個幕墻工程為后埋件處理、測量放線和轉接件安裝，幕墻的安裝、清理等環節，每個環節的施工質量直接影響下一個環節。因此，我方隨時接受業主、監理及總包單位的檢查。

2 背栓式石材干掛幕墻的基本原理和具體特點

2.1 背栓干掛的基本原理概述

在成孔方面，可以利用特定的機器，使用特殊的工具，在石材板的背面快速無損地切出可控制板厚的擴底孔腔，數量為四個。然后，在孔腔里配置含有柔性套管和墊片的錨栓。最后，利用連接件將錨栓和幕墻龍骨結合起來，在緩沖套墊的配合下，動荷載的耐疲勞性能明顯增強，可應用的范圍也很廣，抗震性好。有利于石材幕墻的抗剪和抗震性能的增強。

在背栓錨固方面，必須配置“抗震型”的背栓，且配有抗緩沖墊套，緩沖墊套同時具有不燃體和抗老化兩種性能，利用柔性層將背栓和板材緊密連接，達到緩沖和抗震的效果，盡可能地減少震動給板材帶來的損失。

在連接方面，將“抗震型”背栓和鋁合金掛件緊密結合，讓板材重量平攤在每一個掛件上，背栓掛件和固定龍骨上的鋁合金掛件形成了一個穩定的干掛系統。

2.2 背栓干掛的具體特點概述

首先，運用了“抗震型”的背栓，同時干掛系統也具有很強的抗震性。

其次，背栓掛件和龍骨掛件的接觸面積比較大，連接掛件不僅強度好，而且可靠性高、相當穩定。

再次，相較于傳統體系而言，板材規格和受力情況都相同時，背栓干掛系統的承載能力和安全性能都比較高。抗震型背栓的錨栓底部不容易受正風壓的影響，現有的高度基本都適用，最大風壓地區更應使用抗震型的背栓。

然后，板材之間進行獨立的安裝，獨立受力，很好地避免了由于相互連接而形成的不可確定性應力積累，也不會出現應力集中造成板材變形或破壞的情況，使用壽命大大增強。

最后，每一塊板材都是單獨受力的，相鄰板塊之間也不傳遞任何荷載作用，板塊間留有足夠的位移變形空間，抗震性能大大增強。

3 背栓干掛的施工要點剖析

背栓指的是利用拓孔和切除公差的二個切面的金剛石鉆頭，在石材的背面切孔底部擴大孔，與此同時，在石材背部表面將多余的板厚切除，再將背栓打進孔內，最后將固定掛件和龍骨緊密結合。具體結構如圖2：

圖2 抗震型后切背栓

需要注意的是，大規格的石材干掛（尺寸大于1.5m×1.5m）必須運用群錨技術。群錨技術指的是：如果單個掛點和單顆錨栓沒有辦法滿足承載力的需要，就必須在單個掛點處增加錨栓。具體操作如圖3：

圖3 單掛點群錨安裝

4 背栓干掛的操作要點剖析

4.1 設計方面的要點

首先，在石材背栓孔位設計方面。一般情況下，石材孔位的設計板材長邊為1/5，短邊為1/3，孔間距離必須大于石材應力的破壞范圍。

其次，在群錨孔位設計方面，單個掛點上的的孔與孔之間的距離必須大于120度的應力破壞的范圍，并且要處在一個水平線上。拿40毫米的厚花崗巖石材來說，背栓孔深25毫米為宜，背栓孔之間的距離不能比100毫米還小。

圖4 群錨孔位設計示意圖

再次，通常情況下，石材的板縫不能小于10毫米。

最后，需要特別強調的是，必須以《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ133-2001）為依據進行龍骨體系的相關設計。

4.2 石材打孔方面的要點

首先，對石材進行了嚴格的檢查之后才可以實施鉆孔操作，通過帶水鉆孔的時候，必須實施在線檢查操作，一旦出現隱傷要及時解決，在線檢查是質量檢查的重要步驟，必須確保石材是完全合格的才可以進行錨栓的安裝，除此之外，鉆孔用的機械設備必須經過嚴格的調試運行，合格之后才能進行鉆孔操作。

然后，背栓牢固程度的增強和幕墻安全性能的提高離不開打孔技術的提升。在進行開孔操作的時候，必須嚴格按照要求來更換鉆頭，通常情況下，每打500個孔就必須更換一次鉆頭。除此之外，已經打好的孔的孔徑、孔深及擴孔質量也必須進行專業的查檢，確保每一個孔的合格性。

最后，在鉆孔深度方面，一方面不能小于15毫米，另一方面也不能大于2/3板厚。通常情況下，對進場石材背栓孔進行質量驗收的具體內容主要包括以下幾個部分：孔的具體位置、孔的直徑、孔的深度和擴孔質量等。進場石材的檢查必須嚴格，不滿足質量要求的孔的石材一律退場重新加工，確保石材質量的合格性。

4.3 背栓安裝的施工要點簡析

在進行背栓安裝的時候，一方面要確保栓孔沒有損壞，另一方面要保證栓孔的潔凈無塵，得到兩方面的保證之后才可以將栓孔裝進背栓。除此之外，背栓孔的規格：如孔深、大小等必須和背栓的規格完全一致。拓孔之后，必須馬上進行錨栓的安裝配置，沒有及時安裝的背栓孔，要利用壓縮空氣將背栓孔內的雜物碎屑吹凈，吹凈之后立馬安裝。與此同時，進行背栓安裝的時候，一方面必須確保石材是水平放置在平整堅硬的物體表面上的，另一方面要利用鐵錘垂直下落且通過專用套筒將背栓敲進孔內。需要特別注意的是，背栓應該安裝進孔底，置入半孔中是絕對不行的。安裝完畢的背栓，外露絲扣長度不能少于2個螺距。背栓安裝工作完成之后，一方面必須垂直于石材的板面，不可歪斜或松動，另一方面必須做好成品保護工作，避免碰撞和摩擦。

4.4 龍骨體系的安裝要點簡析

首先，豎龍骨安裝方面。以龍骨加工圖為依據，嚴格檢查進場龍骨的各類連接孔：豎龍骨與鋼伸臂連接孔是圓孔，鋼伸臂是橫向長孔。利用不銹鋼螺栓由下到上地將豎龍骨連接在鋼伸臂上，并且要墊好方墊片，彈簧墊要壓平，螺栓也必須擰緊。上下豎龍骨之間必須利用芯筒緊密結合。每一排的豎龍骨施工完成之后，方墊片與鋼伸臂之間都必須進行防滑移焊接操作。

其次，支托件安裝方面。以豎龍骨上的支托件連接孔位置為依據，利用不銹鋼螺栓將支托件連在豎龍骨上面，暫時不需要擰緊。等橫龍骨安裝調整之后再慢慢擰緊，同時實施抗滑移焊接操作。

再次，在橫龍骨安裝方面。每一豎向分區上，最上面和最下面的兩個橫龍骨最好先安裝上，尼龍控制線必須上下都拉好，以彈在外維護墻上的橫龍骨標高線為依據，由下至上地一一安裝好。支托件與橫龍骨的連接螺栓最好是2個，同時螺栓也要擰緊，不能太松，標高與平面位置也必須準確無誤。龍骨系統查驗完畢之后，再進行外墻保溫板的安裝施工。

然后，在連接件安裝方面。必須利用不銹鋼螺栓將連接件固定在橫龍骨上，同時利用彈簧墊壓平。一方面必須確保上、下連接件在同一個平面位置上，另一方面也要保證連接件能夠在橫龍骨上自由地進行調整。與此同時，上連接件的立板上保有著5毫米的缺口，可以讓鋁合金掛件上的防滑移螺釘擰進缺口，提高每一塊石材的穩定性。

最后，在防雷接地施工和防火帶施工方面。防雷接地施工方面，完成了橫龍骨和豎龍骨的安裝之后，以相關法律法規的具體要求為依據，每一層運用φ10鍍鋅鋼筋與豎龍骨進行連接操作，再與結構柱子、框架梁上的防雷接地點焊接。防火帶施工方面，按照層間防火設計方案，防火帶具體設置在每層周圈的框架邊梁上面，并且使用了兩層2毫米的厚鍍鋅鐵皮，內部含有100毫米厚防火棉，接縫處打上了防火膠，防火帶必須進行閉合交圈式的設計。

在石材安裝施工方面要強調的是：首先，石材安裝必須分區操作，從上到下地進行安裝。每一區的大角、拐角、分格縫都必須要掛豎向石材面控制線，大角一般會使用細鉛絲，分格縫一般會使用尼龍線；其次，必須將石材吊裝在比安裝位置高150毫米左右的地點，鋁合金上掛件和下掛件都得對準了連接件，緩緩下落，豎向板縫的寬度要控制得剛剛好。一方面要調整好上掛件的位置，另一方面也要調節好螺栓，確保石材是水平的且橫向板縫是非常均勻的。然后，手動導鏈必須牢牢掛住石材以確保施工安全性和調整便捷性，同時使用靠尺查看石材是否垂直、接縫處是否平整，一旦發現偏差過大的情況，就必須先將石材緩緩吊起，再使用專用的扳手去松開連接件的螺栓，重新調節連接件的具體位置。最后，必須將螺栓和防滑移螺釘牢牢擰緊，導鏈完全松開，安裝配置上一塊石材，依次進行安裝，直到每一區的操作結束。進行吊裝的過程中，需要特別注意的是，必須保護好已經安裝妥當的石材。除此之外，進行石材安裝時，要控制好縫隙寬度和縫隙順直。盡可能地避免掛件內尼龍條的滑落。在石材安裝完畢后，還必須手動用力里外搬石材下口,仔細查看是否出現錯動現象。

5 質量控制與驗收的相關要點

首先，工作人員必須以相關檢驗要求為依據，在允許的偏差范圍內，使用專業器具查驗鉆孔質量，第一次鉆孔的時候，必須用廢舊的石材進行試鉆，換鉆頭時必須查驗和調節孔徑，每50個孔就必須查驗一次。

表1 背栓孔質量檢驗

其次，自行檢驗已經合格的背栓孔還必須經過質檢員的再度抽樣檢驗，一般情況下，一個工班內的1000個鉆孔可以作為一個驗收批次，質檢員可以隨機抽檢其中的百分之十。一旦出現合格率小于100%的情況，就必須進行復檢，復檢還不滿足要求時就必須逐個檢驗，確保每一個背栓孔都是合格的。需要重點查驗的是孔深和孔間定位精度。

再次，在產品標識方面，檢查滿足要求的背栓孔石材，必須馬上蓋上“合格”印章，立即插入背栓，最好開辟專用地進行存放。不滿足要求的石板材一律不可以流入下一個程序，必須對其進行不合格標識，并且盡可能地查明不合格原因。

然后，對于有不合格孔的石材，要組織專業人士進行再檢驗并提出處理辦法，一般情況下，可以改變孔位或者直接報廢。

最后，在顏色、色澤、花紋等方面，石材必須和樣板完全一致，石材表面絕對不可以存在凹坑、缺角、裂、斑痕等。

圖5 項目竣工圖

需要特別強調的是，必須以《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ133-2001）中的規定為依據，確保石材和龍骨體系的安裝質量。6環保管理的相關注意事項

首先，龍骨加工、背栓加工可以同時進行，可以提高工作效率，節約操作時間。相較于傳統的開槽方法，板材背栓加工鉆孔更加快速便捷，幾乎沒有粉塵，噪聲也極小，滿足環保條文的規定。背栓干掛工序操作起來快速便捷，很容易實施更換，造型也非常漂亮。施工操作采用的是不銹鋼、熱浸鍍鋅鋼材、鋁合金等，石材也屬于體系材料，干掛體系抗腐蝕性好，抗震性強。

其次，施工現場配備有專業的安保人員，一旦出現安全問題可以第一時間解決。確保每一位員工在進入施工現場之前，都已經做好了充分的準備，安全帽、安全帶等配帶齊全。

然后，材料部件必須保存在通風干燥的地點，并確保酸堿物質遠離該地點。避免雨水滲進保存區，材料部件不能夠直接接觸地面，最好使用防水材料將底部墊高100毫米以上。

最后，必須成立一個專門管理現場施工環境的部門，確保施工過程完全遵守了相關法律法規的規定。成立專門的環保部門一方面可以有效加強對施工過程所造成的工程垃圾的控制，另一方面也可以做好現場交通控制，滿足附近居民的要求，讓施工過程更加順利。

7 結語

隨著現代建筑藝術的發展，給建筑幕墻拓展了無限遐想的空間，這不僅要滿足建筑幕墻的承載安全、功能和使用壽命，以及人們對所構筑的生存環境的安全性、舒適性、方便性和美觀性的要求，更要考慮和解決施工和使用給生態平衡、能耗等方面造成的負面影響，這將會創造出人們與自然的一種和諧共存的優美環境及可持續發展的嶄新局面。

[1]武濤.背栓式干掛石材幕墻施工質量的控制.天津建設科技2013-02-28.

[2]代春義；張維鵬.背栓式石材幕墻系統特點及更換方法.門窗2013-05-20.