裝配式石材幕墻的設(shè)計研究

王才 沈陽正祥裝飾設(shè)計有限公司

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們對美好生活的熱切期盼充分體現(xiàn)在審美追求上，使得裝飾裝修行業(yè)具有了優(yōu)良的發(fā)展前景和寬廣的發(fā)展空間，作為幕墻生產(chǎn)和使用大國，我國建筑幕墻行業(yè)具有了穩(wěn)步增長的發(fā)展趨勢，針對裝配式石材幕墻的設(shè)計研究充分體現(xiàn)了幕墻行業(yè)的創(chuàng)新化發(fā)展?jié)摿Α?/p>

一、裝配式石材幕墻的施工優(yōu)勢

國家統(tǒng)計局資料顯示，2014年-2017年，建筑裝飾業(yè)新增固定資產(chǎn)分別為157.36億元、205.60億元、196.12億元和198.07億元，由此可知，建筑裝飾業(yè)具有充足的發(fā)展活力。建筑幕墻的使用范圍十分廣泛，具有實(shí)用功能和裝飾功能，能夠顯著提高建筑的審美基礎(chǔ)和穩(wěn)定性。目前，幕墻在商業(yè)建筑、公共建筑和高檔住宅中的應(yīng)用比例分別為66.8%、30.1%和3.1%，還有相關(guān)資料表明2016年～2019年，我國建筑幕墻的均價分別為850元/平方米、855元/平方米、860元/平方米、865元/平方米，預(yù)計2020年和2021年建筑幕墻的均價將分別為870元平方米和875元平方米。近年來，我國高度重視建筑行業(yè)的發(fā)展，為有效滿足建筑節(jié)能要求，實(shí)現(xiàn)智能建筑群覆蓋范圍的擴(kuò)大，裝配式石材幕墻的設(shè)計和應(yīng)用已成必然發(fā)展趨勢，多種生態(tài)建筑技術(shù)在裝配式石材幕墻制造中的融合可有效減少能源消耗，呈現(xiàn)生態(tài)效應(yīng)，降低外界環(huán)境對建筑的負(fù)面影響。同時，裝配式石材幕墻的質(zhì)量可控系數(shù)明顯高于傳統(tǒng)幕墻，體現(xiàn)了現(xiàn)代建筑的工業(yè)化發(fā)展趨勢，能夠進(jìn)一步滿足人們對幕墻實(shí)用功能和審美功能的需求。在裝配式石材幕墻的設(shè)計過程中應(yīng)用的先進(jìn)防水保溫材料、墻體設(shè)計技術(shù)體現(xiàn)了新時期和新形勢下我國建筑技術(shù)的創(chuàng)新化發(fā)展趨勢，有助于實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的綠色建筑目標(biāo)。

二、裝配式石材幕墻的設(shè)計重點(diǎn)

（一）構(gòu)造設(shè)計

構(gòu)造設(shè)計是裝配式石材幕墻設(shè)計的重點(diǎn)，直接影響著結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，公開資料顯示，2016年-2019年，我國新增幕墻面積分別為40235.0萬平方米、43275.0萬平方米、47674.0萬平方米、52139.0萬平方米，預(yù)計2020年和2021年，我國新增幕墻面積將分別為56505.0萬平方米和61238.0萬平方米。面對日益擴(kuò)大的幕墻施工需求，應(yīng)通過合理開展構(gòu)造設(shè)計，使裝配式石材幕墻具有更高的整體穩(wěn)定性。在構(gòu)造設(shè)計過程中應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計原則和規(guī)范要求完成試件的設(shè)計和試件的制作，有效開展彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)和彈性模量試驗(yàn)，分析材料的力學(xué)性能是否能夠滿足裝配式石材幕墻設(shè)計要求，通過非加固石材面板的抗彎承載力計算和砂漿加固石材面板的抗彎承載力計算，分析石材幕墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性需求。在構(gòu)造設(shè)計中，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)鋼架設(shè)計、保溫一體板設(shè)計和飾面面板設(shè)計。就結(jié)構(gòu)鋼架設(shè)計而言，考慮到裝配式石材幕墻的應(yīng)用環(huán)境具有較高的復(fù)雜性，應(yīng)采用全鋼構(gòu)件構(gòu)造，以使石材幕墻板塊具有優(yōu)良的應(yīng)力承受效果，而在保溫一體板設(shè)計中，應(yīng)注重實(shí)現(xiàn)板塊的保溫、隔音和防水，可采用憎水型保溫巖棉作為保溫材料，將鋁鎂錳防水合金板作為裝配式石材幕墻的第二道防水層，利用隔音氈和隔音板使石材幕墻板塊具有較好的隔音功能。在飾面面板設(shè)計中應(yīng)選用具有較高審美基礎(chǔ)和穩(wěn)定性等天然花崗巖石材，以保證幕墻板塊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。值得一提的是，在保溫一體板設(shè)計中，應(yīng)全面保證材料質(zhì)量，例如，應(yīng)從密度、導(dǎo)熱系數(shù)、抗折強(qiáng)度、含水率、濕脹率、熱收縮率、不透水性、抗凍性和不燃性等幾個方面探究12毫米硅酸鈣板的性能，以保證裝配式石材幕墻具有較高的穩(wěn)定性和保溫能力。

（二）防水設(shè)計

防水設(shè)計是裝配式石材幕墻設(shè)計的主要構(gòu)成之一，設(shè)計效果直接影響著裝配式幕墻板塊的使用壽命，以下對其進(jìn)行具體說明：

裝配式石材幕墻具有獨(dú)立性強(qiáng)、靈活性高、施工工期短、適應(yīng)性強(qiáng)、施工成本低等優(yōu)勢，在防水設(shè)計中可設(shè)置三道防水線。第一道防水線采用中性硅酮密封膠對石材進(jìn)行密封，避免外部水分子對幕墻內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響；第二道防水線應(yīng)采用膠條作為密封材料，通過將膠條嵌入鋁合金型材中，與鋁鎂錳防水合金板鉚接，繼而與相鄰石材板塊搭接，使第二層的防水線具有穩(wěn)定的防水能力，能夠在第一道防水線被突破后防止水分子進(jìn)入保溫層；第三層防水線設(shè)計中應(yīng)用的材料為連續(xù)的硅酸鈣板。在裝配式石材幕墻板塊的防水設(shè)計中采用的三級防水設(shè)計方案可有效保證幕墻具有優(yōu)良的防水能力[1]。公開資料顯示，歐洲、美國、中國、中東、亞洲其他地區(qū)和其他地區(qū)的建筑幕墻行業(yè)分布比例分別為26%、26%、17%、4%、15%和12%，由此可知，美國和歐洲是主要的建筑幕墻市場，而以中國、印度等為代表的新興國家正成為幕墻行業(yè)快速增長的地區(qū)。裝配式石材幕墻充分展現(xiàn)了我國幕墻行業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新化趨勢，具有三級防水線的幕墻防水結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步提高我國幕墻行業(yè)的核心競爭力。

（三）連接設(shè)計

裝配式石材幕墻的設(shè)計和應(yīng)用能夠有效落實(shí)國務(wù)院辦公廳《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，切實(shí)推動建筑裝飾行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展和工業(yè)化發(fā)展。連接設(shè)計直接影響著裝配式石材幕墻的施工效率，以下對其進(jìn)行具體說明：

裝配式石材幕墻的連接設(shè)計主要分為兩個模塊，分別為裝配式石材板塊與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計以及裝配式板塊與幕墻窗板塊的連接設(shè)計。前者常用的連接方式為裝配式石材幕墻板塊通過鋼轉(zhuǎn)接件與主體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行螺栓連接，而后者采用的連接方式為幕墻窗板塊在工廠預(yù)裝鋁合金連接件，繼而在現(xiàn)場通過螺絲與豎向結(jié)構(gòu)鋼架上預(yù)留的連接件連接[2]。

三、結(jié)論

總而言之，隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國對裝配式石材幕墻的應(yīng)用需求還將持續(xù)提升，裝配式石材幕墻具有多項施工優(yōu)勢，構(gòu)造設(shè)計、防水設(shè)計和連接設(shè)計是其設(shè)計重點(diǎn)，相關(guān)人員需要綜合考 慮材料質(zhì)量、環(huán)境因素和施工因素對裝配式石材幕墻質(zhì)量的影響，合理優(yōu)化設(shè)計方案。