芻議如何提高背栓式開放干掛石材幕墻施工質量

何田金

福建中成建設集團有限公司（361009）

芻議如何提高背栓式開放干掛石材幕墻施工質量

何田金

福建中成建設集團有限公司（361009）

國家社會經濟的蓬勃發展，人民生活水平不斷提高，對建筑行業的發展起到推波助瀾的作用，研發和引進許多新材料、新技術、新工藝、新設備。背栓式開放干掛石材幕墻就是在這樣背景下應運而生，其施工技術是近幾年從國外引進的新工藝，屬新型外墻裝飾。建筑外飾面采用背栓式開放干掛石材幕墻，整體外觀視覺效果和各項性能指標堪稱一流。這里以親身經歷，以點帶面，主要分析和總結了背栓式開放干掛石材幕墻的施工質量控制措施。

背栓式；開放干掛幕墻；施工質量；控制措施

1 工程基本情況

1）工程概況

該工程為廈門冠捷研發辦公樓及動力站外裝飾工程，位于火炬（翔安）產業區原廈華工業園內，現澆鋼筋混凝土框剪結構，建筑高度49 m，幕墻最高點55.07 m，總建筑面積約25 449.599 m2，層數為地上9層，該項目總投資額約7 223萬元人民幣,合理使用年限為50年。外墻兩面采用30 mm厚、600 mm×900 mm小尺寸石材幕墻,面積為4 597 m2,整體為開放式干掛布局。

2）背栓式開放干掛石材幕墻特點

背栓式開放干掛石材幕墻由石材面板、背栓、鋁合金轉接件、橫豎龍骨、填縫膠、轉接角碼及埋件等組成。由于墻體與石材幕墻有一定間距形成一個空氣腔,因而使建筑物達到良好的節能效果,有效降低使用成本。背栓式干掛方法中的石材板塊自成連接體系,相鄰石材板片間隙開放而不傳遞荷載作用,塊板與骨架間組成活動連接,使板面有較大的變形空間,具有良好的位移性能和抗震性。其安裝更換方便，噪音小，施工質量容易保證，施工效率高，施工工期短，外飾效果好。

2 背栓式開放干掛石材幕墻關鍵工序施工質量控制措施

1）原材料的控制

石材幕墻工程使用的主要受力構件鋼材以及鋼角碼、節點板安裝材料進入施工現場必須出具產品合格證和質保書，以及相關檢驗試驗報告。石材幕墻飾面板大都是選用天然花崗巖石材，要求同一品種的石材在顏色、質地、厚度均勻、尺寸規格、光澤和花紋上不得存在差異。石材表面潔凈，無污染、缺損和裂痕，具有耐候、耐火和抗風化性能。其體積密度、吸水率（大于0.8%）、抗彎強度（大于8 MPa）、彎曲強度（不應小于17 MPa）、抗剪強度（大于4 MPa）等應符合國家現行產品標準規定。

根據原有背栓連接掛件設計新型掛件，原設計掛件主要缺陷:原有掛件厚度為9 mm，在不影響力學性能的前提下設計厚度偏厚，材料浪費的同時并不適合小規格石材安裝；掛件設計簡單，連接不牢固，受力形式不合理；只有單向調節螺絲，石材安裝完畢后，無法進行縱橫向校準；掛件未設墊片，致使掛件受力不均勻，不利于石材安裝。QC小組針對原有掛件的各項缺點，設計出新型掛件4 mm厚鋁合金材質的新型背栓連接掛件，其在縱橫方向上均設有調節螺絲，便于調節石板板縫、平整度和垂直度。同時，為保證掛件與龍骨連接緊密、受力均勻，在掛件內增加了墊片。

圖1 原設計掛件

2）施工測量放線

圖2

施工測量是整個幕墻施工的基礎工作，直接影響著安裝質量，因此必須對此項工作給予足跢的重視，努力提高測量放線的精度。幕墻工程測量放線應考慮氣候因素影響,在風力不大于3級時進行。依據幕墻施工圖立面分格尺寸仔細核驗分格圖及節點大樣，確定各系統幕墻的節點尺寸、幕墻分格模數與結構面之間的幾何尺寸，并統計整個建筑結構外立面分格模數相接面的數量,再確定放線的起點，特別要注意控制尺寸變化部位的分格定位以及與相鄰部位的關系。測量放線分兩次進行，一次是在主體結構外墻上放線，另一次則在擋水片上進行施測。放線時以土建單位提供的軸線、基準點、標高，利用激光鉛垂儀（從標識點向上垂直引測到頂層或標準層處定位）、水平儀、經緯儀、鋼卷尺對各軸線控制點進行復測和確認，校核現場實際結構尺寸以及預埋件位置。施測時先由中間向兩端，然后由兩端向中間復核尺寸，嚴格控制測量誤差，垂直和水平方向的偏差控制在±1 mm之內，測量必須經過反復檢查、核實。

3）石材磨孔、背栓及其連接件安裝

石材磨孔、背栓及其連接件安裝是背栓式石材幕墻安裝中極其重要一環，其位置、拓孔質量直接關系到石材幕墻的外觀效果。石材背栓孔位距邊一般為100～180 mm，橫向間距不宜大于600 mm。磨孔工藝要求高、難度大,要求在專用的木制工作臺上進行，采用先進的磨孔設備（要求設備切削速度應達到12 000轉/min,保證高速無損磨孔）,保證精確的鉆孔深度和大小，從而保障背栓與石材連接抗拉拔承載力強度，而尤以孔深影響最直接，當錨深小于等于12 mm時承載力破壞的離散性較大。拓孔完成后，根據背栓型號要求背栓孔的質量標準及允許偏差范圍，采用特制專用檢查工具（精確到0.1 mm）對現場所有背栓孔進行全數檢查,匯編成檢查臺賬，檢查質量不合格者不得上墻，檢測合格方可安裝背栓連接件。

圖3 石材背栓孔剖面

表1 背栓鉆孔構造要求數值及偏差

圖4

背栓材質一般為S316或S304級不銹鋼，背栓直徑通過結構計算來確定，一般為6 mm或8 mm。鉆完孔在石材背部背栓處加3 mm尼龍塑料墊片（這可起到三向隔震減震效應,在往復動力沖擊荷載作用下起到緩沖作用，從而保障背栓錨固連接部位不受損壞和明顯位移），然后將錨栓插入錨孔,用專用的打入工具輕輕地擊打推進間隔套筒，在推進期間迫使在其下面的擴壓環張開并與孔底石材形成3個接觸點,正好填滿孔底并和石材形成凸形結合,使應力均勻分布,對拓孔周壁不產生擠壓力,從而完成無應力的錨固。此工法適用于石材厚度大于25 mm且質韌石材。固定石材背面的新型背栓連接件時應將石材置于鋪有柔性材料的工作平臺上進行，安裝應牢靠，同時確保石材正面到連接掛件相對位置準確且距離一致，如天然石材厚度較薄則在石材背面與背栓連接掛件接觸面同尺寸增設墊片進行調整。

4）橫豎龍骨安裝

按圖彈出橫豎龍骨的立面位置，用鋼絲線掛垂直、魚絲線拉水平控制線,并做好相鄰墻面陰陽角轉折控制。為保證不受其他因素影響，垂直鋼絲線每3層設一個固定支點，水平魚絲線每7 m設一個固定支點。先將豎龍骨通過連接件點焊在預埋件上,確定牢固后用托板檢查垂直,拉通線檢查平整,校正后進行全面焊接。所有豎龍骨安裝后要進行檢查,達到要求后進行除渣、表面處理，并做兩層環氧富鋅（或無機富鋅）類防銹底漆加一層面漆，漆膜總厚度室內不小于120 μm，室外不小于150 μm。完成豎骨架安裝后，再進行整體調平，根據施工圖在豎龍骨上定出橫龍骨水平標高位置后安裝橫龍骨（其斷料尺寸應比分割尺寸小3 mm），橫龍骨與豎龍骨之間加設橡膠墊塊。由于龍骨安裝的精度,直接影響到最終工程質量及視覺效果，因此所有龍骨安裝完成后必須進行檢查，確保整個立面橫平豎直，使幕墻外立面處在同一垂直平面上,做好隱蔽前的檢驗記錄，并及時報驗，達到要求后方可進行下一道工序。

圖5

5）外墻防水處理

導致外墻滲漏的作用大致有6種:重力、動能、表面張力、毛細運動、空氣流動、壓力差。對于開放式石材幕墻的外墻防水主要為迎面防水，采用防排結合，絕大部份雨水可通過石材正面、背面排至地面，少部分雨水在瞬間風力作用下產生壓力差會帶入空氣腔。鑒于此，在豎龍骨上安裝鍍鋅鋼板擋水片（既保持石材內外等壓，又可防止雨水濺入，較好地解決擋雨的問題，且外觀質量好），鍍鋅鋼板與豎龍骨之間用不銹鋼止水螺栓固定，并在止水螺栓上增設止水墊片。同時，在止水螺栓與鍍鋅角鋼、鍍鋅角鋼和鍍鋅鋼板、鍍鋅鋼板之間接縫以及鍍鋅角鋼和立柱接縫采用打耐候密封膠處理，打膠時相對濕度不宜低于50%。此外，在石材安裝好后,對頂部石材用耐候密封膠進行密封，組成一個相對封閉擋水面,消解動能、重力和壓力差的作用。

6）石材板塊精準度控制

為了減少石材表面跟水和大氣的接觸，并減少污物依附在石材上,保護石材美觀及延長使用壽命，在石材進場安裝前要先進行石材防水、防污處理,刷石材表面防護劑,避免施工過程中石材受到污染。首先對石材顏色進行挑選并預排版、編號,以備正式安裝時按號取用。鍍鋅角鋼掛件的定位、安裝，也是可更換背栓式石材幕墻安裝中非常關鍵的環節和安裝難點，安裝精度要求高（要求誤差控制在±1 mm之內）,它的位置準確與否直接關系到石材幕墻的外觀效果。根據規范要求，同時為保障荷載傳遞均勻，鍍鋅角鋼掛件與背栓連接掛件接觸處設置耐熱的環氧樹脂玻璃纖維布或尼龍12墊片。鍍鋅角鋼掛件通過不銹鋼止水螺栓固定在橫龍骨上，其與鍍鋅鋼板擋水片之間用橡膠墊片連成一體。石材安裝嚴格遵照工藝流程圖組織施工，根據事先在擋水片上放大樣，立面分格盡可能與設計相一致，以達到整體協調美觀的裝飾效果。石材安裝時拉通線從下至上，從左到右的原則將安裝好背栓連接件的石材依次卡入連接掛件。每掛好一塊石材隨即用專用靠尺檢查表面平整度、垂直度、水平度、接縫寬度等,如達不到要求,通過調整縱橫向調節螺栓,直到滿足要求為止。由于采用新型背栓連接掛件在石板安裝時操作簡便，一掛即可，縱橫向校準俱佳，從而確保石材板面橫平豎直、表面平整、寬窄均勻?？刂坪檬母叱汤塾嬚`差，控制方法是在每個樓層彈1 m水平基準線，以1 m線校核施工誤差，要求一般不超過±2 mm，若超出此誤差范圍，則及時在上一層石材安裝時調整。

3 結語

圖6 背栓式開放干掛石材幕墻施工工藝流程圖

背栓式開放干掛石材幕墻工法較為復雜,施工技術要求精準、細膩，整體質量控制難度較大,外觀簡潔清晰,視覺效果良好。該工程通過本次QC小組活動，積累了背栓式開放石材幕墻的施工經驗,取得了良好經濟效益和社會效益，達到國內的先進水平而被國家工程建設質量獎審定委員會授予“2013年度全國工程建設優秀質量管理小組二等獎”,總結了背栓式開放干掛石材幕墻施工工藝，編制了科學的工藝流程，歸納整理形成了《背栓式開放干掛石材幕墻施工作業指導書》和《背栓式開放干掛石材幕墻施工工法》，更好地指導類似工程的施工。它克服了鋼銷式和槽式干掛石材幕墻的某些缺點,在安全、耐久(一般干掛石材幕墻使用年限僅為25年,而背栓式干掛石材幕墻使用年限達50年)、環保、節能、美觀、技術經濟方面與其他傳統的石材幕墻干掛法相比具有無可比擬的優越性，隨著安裝工藝的日臻完善和成熟，未來具有非常廣闊的發展前景。

[1]JGJ 133-2001,金屬與石材幕墻工程技術規范[S].