冀東油田勘探開發研究中心辦公樓石材幕墻維護治理

王長金

摘要： 本文針對冀東油田勘探開發研究中心辦公樓石材幕墻使用過程中發生石材碎落情況，研究分析了造成碎落的各種可能原因，并針對石材幕墻系統設計缺陷、個別石材的自身質量缺陷、石材面板生產加工過程中的人為質量因素、施工質量因素、環境，沉降等其他因素對石材幕墻的影響，以及缺少對幕墻的維護保養等主要原因，提出綜合治理方案，方案采用板縫注膠的方法進行治理。最終取得了預期的治理效果。

關鍵詞：石材幕墻；碎落；原因；安全；維護治理；

冀東油田勘探開發研究中心辦公樓位于唐山市新華東道。2009年工程整體竣工并投入使用。冀東油田勘探開發研究中心主樓建筑高度97.70米（檐口高度），主樓局部裝飾構架標高114.7米，輔樓27.95米（檐口高度），主體結構形式為鋼筋混凝土框架結構，幕墻系統形式主要有中空鋼化Low-e玻璃幕墻系統、開縫式石材幕墻系統、鋁合金隔柵加鋁板幕墻系統等。建筑底部主入口有鋼結構點式雨蓬，屋頂金屬隔柵、中空夾膠玻璃采光頂、電動索型百頁系統等。

該工程在正常使用了7年后，于2016年發生了幕墻石材面板碎落事件。事件發生后使用單位及時組織了由建設單位、設計單位、施工單位、監理單位以及相關專家組成的論證會。作者受邀參加了論證會，并負責設計了“冀東油田勘探開發研究中心辦公樓石材幕墻維修治理方案”。

一、石材面板碎落原因分析

（一）石材幕墻系統設計缺陷

本工程設計為開縫式石材幕墻系統，并采用的為T掛件式掛接。開縫式石材幕墻系統即石材面板周邊豎向縫隙和橫向縫隙都不密封，系統內部與外部相通。開縫式石材幕墻系統的優點主要是避免了密封膠對石材面板的污染，以及能夠取得與一般石材幕墻不一樣的立面效果。缺點是使幕墻內部構件、連接件等處于外部自然環境中，受外部環境因素的影響大；風壓氣流在石材內外流動狀態更加復雜，長期作用下也會導致幕墻連接的的松動、放大系統缺陷；需要增加內部防水措施，增加工程造價。目前開縫式石材幕墻系統一般采用背栓式掛接方式。

本工程開縫式石材幕墻系統設計存在以下問題：①采用T掛件式掛接設計，與背栓式相比其系統的結構變形能力、耐久性、施工精度、抵抗外力的能力等較低，石材面板安裝的穩固性受開縫的影響更大。②石材面板分格寬度較小（190mm），且開縫式設計轉角石材無法連成一體，每塊石材面板只有上下兩個短槽掛點，系統的安全性低。

（二）個別石材面板的自身質量缺陷

本工程采用的是30mm厚天然花崗巖石材，石材是天然性材料，其不可避免可能存有內傷和微小的裂紋，肉眼很難看清，長期使用過程中在外部因素的作用下，內傷和裂紋會逐漸發展，最終會導致石材破碎。本工程石材為暗灰色且帶有紋理，材料質量檢查不嚴更難發現細微缺陷。

（三）石材面板生產加工過程中的人為質量因素

石材面板為加工制品，礦山開采后還要經過荒料加工、板面拋光、切邊、現場加工、特殊加工（如開槽、打孔、燒毛）等工藝；在以上加工過程中不可避免存有加工缺陷，由于人為的因素還會加大石材暗傷和微小裂紋的產生和發展。據了解本工程石材數量大，施工工期緊，石材面板是在施工現場進行的開槽加工，現場開槽加工精度低，加工質量受開槽工人的技術等主觀因素影響大，個別石材存在開槽位置、深度、大小不滿足設計要求等問題，影響幕墻系統的穩固。

（四）環境，沉降等其他因素影響

T掛件式石材幕墻系統中掛件與石材短槽間需使用環氧樹脂干掛膠，環氧樹脂干掛膠是可降解材料，會自然老化，并且長期處于自然大氣中，大氣污染會加速環氧樹脂膠的老化，使幕墻連接過早失效，影響石材幕墻系統的耐久性。

建筑主體的沉降變形會對外幕墻系統產生直接的影響。由于本石材幕墻系統中使用螺栓緊固件的部位較多，主體結構的沉降變形會使部分螺栓發生松動，再經過風壓氣流的疲勞作用，時間長了使某些石材面板發生位移，如沒有及時檢查發現就可能會有石材脫落發生。

（五）缺少對幕墻的維護保養

根據《金屬與石材幕墻工程技術規范》JGJ1336-2001要求，幕墻在正常使用時，使用單位應每隔5年進行一次全面檢查。應對板材、密封條、密封膠、硅酮結構密封膠等進行檢查。當遇到臺風、地震、火災等自然災害時，災后應對幕墻進行全面檢查，并視損壞程度進行維修加固。

本幕墻工程竣工投入使用至發生石材碎落事件的7年中，使用單位未對幕墻進行過全面的檢查維護，某些螺栓松動、石材面板暗傷微小裂紋發展、環氧樹脂膠老化失效等問題不能及時發現，及時維修。

二、維護治理方案確定

（一）針對本工程石材幕墻的設計缺陷，擬采用板縫注膠的方法進行治理。幕墻豎向縫填注結構膠，橫向縫填注耐候密封膠。理由如下：

注膠后開縫石材幕墻系統變為封閉石材幕墻系統，從而降低了復雜風壓氣流、大氣污染對幕墻的影響。

結構膠的填注可將相鄰單塊石材連接成一體，等同于增加了組合石材的掛點數量，有利于抵抗外力作用。增大了幕墻系統的安全性，即使有個別石材發生邊緣崩裂，但是由于有了膠縫的粘結作用碎石也不會立即墜落，可以為檢查維修爭取時間。

對于石材幕墻橫向縫，因結構膠的壓縮變形量較小，如果橫向縫也填注結構膠，當上部石材發生沉降時，上部石材的部分重力有可能通過橫向結構膠傳遞給下部石材，從而使下部石材受壓迫，石材由上而下逐層累積會使某些下部石材受到過大的豎向壓力，有壓迫破壞的可能。另外，若橫豎向都是結構膠縫會使幕墻失去變形性能，不利于幕墻抗震，存在一定隱患。因此為加強幕墻的密封性能橫向縫打耐候密封膠。

（二）針對幕墻存在材料質量缺陷的面板，要求對幕墻進行全面的排查，發現有質量問題或潛在質量問題的石材面板進行更換，并采用背栓式安裝。

（三）要求使用單位按照相關要求定期對幕墻進行保養與維護。

三、治理方案對建筑立面效果影響

通常情況下，開縫式石材系統可避免在幕墻使用過程中，因密封膠滲油致使膠縫吸塵污染，以及密封膠油脂滲入石材而導致的建筑立面效果不佳的情況。這種情況一般在淺色石材幕墻立面時較明顯。考慮本工程采用的為深色石材，治理方案要求使用低油脂石材專用密封膠和結構膠，并且采用退縫打膠的方式，最大限度降低了本工程石材幕墻的治理對建筑立面效果的影響。

四、結語：

作為幕墻大國，當前我國的幕墻年生產量已經超過5000萬平米，而且正逐年增長，石材幕墻被廣泛應用于各類建筑，石材幕墻的安全也引起了社會的廣泛關注。對于石材幕墻的安全性，后期治理維修僅是補救措施，要想從根本上消除石材幕墻的安全隱患還需從石材幕墻生產建造之初，從設計、選材、生產、加工、施工、安裝、使用、維護等各環節加以控制。本文介紹的石材幕墻維護治理的方法，希望能為業內提供一定的經驗及參考。

參考文獻：

[1].GB/T21086-2007. 建筑幕墻[S]

[2]. JGJ133-2001. 金屬與石材幕墻工程技術規范[S]