一种特殊造型装配式干挂石材幕墙设计探讨（2）

  本文接上文《一种特殊造型装配式干挂石材幕墙设计探讨（1）》。

二、石材菱形钢骨架与主体钢结构的锚固设计

  该项目主体结构为钢结构，梯间核心筒为钢柱混凝土筒体结构，混凝土楼板为“几”形瓦楞板上浇捣混凝土，由于混凝土楼板厚度不够预埋件的锚固厚度要求，故不能采用在混凝土楼板内预埋铁件的方式提供幕墙的锚固点，因此1层~4层石材幕墙连接的锚固支座只能设置在主体钢结构的H形钢梁及H形钢柱上。

  鉴于主体钢结构施工时，幕墙方案尚未确定，故不能在主体钢结构上焊接幕墙用的预埋钢板，经与设计院结构工程师、监理公司、总包方反复研究讨论，并在现场钢结构焊接进行测试试验，选择对主体钢结构影响最小的施工方法实现后锚固钢板的焊接施工连接，最终确定后锚固钢板施工须达到如下要求：

(1)后锚固钢板选用12厚钢板肋板焊接在主体钢结构的H形钢柱及钢梁的 翼缘之间的腹板上，不得单独焊接在翼缘板边。

(2)焊缝高度为4~6mm，焊缝必须分段焊接，连续施焊的长度不得超过100mm。

(3)施工顺序为沿钢构件中心线对称焊接，焊接部位按钢结构的防腐要求补刷防腐漆及防火涂料。

(4)幕墙与主体钢结构之间的连接必须为螺栓铰接，不得为全焊接刚接连接，即幕墙与主体钢结构之间的连接件必须一端是焊接另一端为螺栓连接;

  上述方案确定后，现场即可按实测钢梁的尺寸下料加工锚固钢板，再按上述要求进行焊接，解决了与总包及钢结构之间的工艺交叉施工问题。实际施工如上图所示，在H形钢梁的上下翼缘板之间焊接竖向钢板肋板，幕墙连接件支座与此钢肋板采用不锈钢螺栓连接，与石材幕墙钢骨架进行焊接连接。

三、菱形干挂石材的点支式系统构造设计

  按照建筑师“像素化图案”设计理念，上部漂浮的青砖盒子由裙楼基座承托支撑，基座则由特殊选择的蒙古黑花岗石按菱形方式通缝连续布置，所有几何体外立面均为无密封胶的空缝式设计且要求方方正正，不能出现调坡、斜角等不规则体型，故所有建筑功能所需要的调坡、保温、通风、采光、排水、消防等均须在此严格规则的几何体内实现，这些繁杂的功能需要另撰文描述，本节仅说明石材面板的点支式系统构造设计。

  基于石材设计的基本原理，空缝式干挂石材幕墙需要采用背栓式设计工艺来实现石材面板的固定，石材背后需要设置防水板实现石材幕墙的整体防水，在防水板的背面则是保温层、防火层等功能层。由于石材背栓连接是独立的点连接，每件石材需要四个背栓固定连接点，则需要两支横梁来固定背栓支座，而不能像其他卡条构造的方式共用横梁。

  按照上述的基本设计原理，本项目中则需要更多的次龙骨来固定石材背栓，由于石材面板中有近四千个灯筒开孔，导致石材主次龙骨必须与石材一致呈菱形布置，同时在实际施工时，蒙古黑矿山上无法生产1131见方的花岗石，建筑师最终确定1131见方的石材面板实际由一分为四的石材板块密缝拼接而成，因此主次龙骨的布置密度太密，钢材含量将高达55公斤/㎡，同时高密度的焊接也将导致钢骨架的变形严重。考虑到此工艺的缺陷，针对本项目的实际要求，将点支式玻璃幕墙的构造设计理念引用到本项目的石材幕墙设计中，通过在主次龙骨上设置支座钢板，在每个支座钢板上再设置四个支座点用于固定石材背栓。按此方法可以减少近一半的次龙骨用量，大大降低了钢材含量。

  本文仅就上述三个方面分析了本项目裙楼干挂石材幕墙的特殊设计方法，而本项目的复杂之处还远不止上述几个方面，如裙楼石材幕墙的采光设计、通风设计、消防设计、排水设计等均非常特殊，在以后的文章中将继续阐述。

　　参考文献

　　〔1〕中华人民共和国建筑工业行业标准《小单元建筑幕墙》JG/T216-2007

　　〔2〕中华人民共和国建筑工业行业标准《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001

作者：姜清海

来源：2018《建筑门窗幕墙创新与发展》、中国幕墙网