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发布时间:2020-02-17 14:15:12 阅读: 来源:豆浆机厂家

新型瓷板技术在幕墙及饰面工程中的应用

江苏合发集团有限责任公司 刘长龙 中国建筑科学研究院物理所 姜 仁 【摘 要】本文介绍了目前在国内一些工程上采用的背栓式瓷板幕墙及干挂瓷板工程新技术,介绍了瓷板材料的性能及其优越性,给出了该种幕墙的安装结构及计算方法,并展望了其在国内的发展前景。 【关键词】建筑幕墙 瓷板 瓷板幕墙 背栓式 随着建筑及建筑材料科学技术的发展,越来越多的传统建筑材料在利用其原有的优越的产品性能基础上,采用了新的生产技术使其在新的建筑领域中得到了较为广泛的应用。我国在陶瓷板的研制、生产加工上一直以来在世界上都处于领先的地位。背栓式瓷板技术正是利用了我国在陶瓷产品上的优势,结合国外先进的背栓锚固系统,使其在国内南京朗诗国际、苏州金墅国际等近十个工程项目上得到了较为广泛的应用。 1.背栓式瓷板幕墙及饰面工程的定义 1.1 瓷板 瓷板是指由粘土或其他无机非金属原料,经成型、烧结等工艺处理,用于装饰与保护建筑物、构筑物墙面及地面的板状或块状瓷制品,吸水率不大于0.5的瓷砖。 1.2 背栓式原理 通过专业的钻孔设备,在瓷板的背面精确加工成一个垂直直径7mm, 扩孔直径9mm的锥形圆孔,把背栓植入锥形孔中,拧入螺杆,使背栓底部彻底展开,与锥形孔相吻合,形成一个无应力的凸型结合,并通过小型的钩挂件将瓷板固定在安装基面上。 1.3 分类与构造特点 根据结构形式一般分为背栓式瓷板幕墙和背栓式瓷板饰面工程两种。前者一般应用于抗震裂度大于8度的地区;后者一般应用于抗震裂度小于7度的地区。根据工程功能要求,板材之间拼缝可分为开放式或嵌缝式两种。背栓式瓷板幕墙的构造特点为由背栓通过铝合金挂件将瓷板与幕墙龙骨连接,水平荷载和竖向荷载通过瓷板由背栓转化为集中荷载,由铝合金挂件通过幕墙龙骨传递给主体结构(如图2)。背栓式瓷板饰面工程的构造特点为由背栓通过插杆与混凝土主体结构连接,水平荷载和竖向荷载通过瓷板由背栓转化为集中荷载,由插杆传递给主体结构。 2.瓷板材料的特性 瓷板具有无放射性,良好的耐久性能,不褪色,并且表面色泽鲜艳且可根据要求进行调色烧制,因此在色彩方面给建筑师提供了很大的选择余地和创造空间。瓷板表面可分为毛面和釉面两种,釉面瓷板还具有良好的自洁功能。在背栓式瓷板幕墙及干挂瓷板工程中使用的瓷板厚度不宜小于12mm。 2.1 瓷板常用规格及允许偏差 原则上来讲,在满足瓷板烧制要求情况下可以根据立面进行任意的分格,但考虑到瓷板生产厂家的常规加工尺寸和性能价格比及施工方便快捷等因素,为了提高其经济性,一般采用瓷板的常用规格。对于边部收口的瓷板在工厂进行切割处理。瓷板的常用规格及允许偏差按表1采用。 2.2 瓷板的表面质量 瓷板的表面质量除满足工程使用需要外还应符合表2的规定。 2.3 瓷板的理化性能 瓷板的物理及化学性能指标应符合表3的规定。 2.瓷板的弯曲强度,平均值不小于35Mpa,d单个值最低不得小于30Mpa。 2.4 瓷板的设计强度取值 背栓式瓷板幕墙及饰面工程用瓷板的弯曲强度设计值fp,应按同一品种规格的0.1%且不少于三件进行抽样检测,试件的平均弯曲强度值fm不得小于30Mpa,单块试件的弯曲强度值fm不得小于27Mpa。试件的平均弯曲强度值fgm除以3即为瓷板的弯曲强度设计值fp。 3.瓷板的强度计算 计算荷载取值与普通玻璃幕墙和金属石材幕墙相同按《建筑结构荷载规范(GB50009)》进行取值,荷载组合及计算参数和模型的选定按照《玻璃幕墙工程技术规范(JGJ102)》及《金属、石材幕墙工程技术规范(JGJ133)》进行选定。虽然陶瓷技术在我国应用历史比较长,但其作为外装饰材料时间尚短,其弹性模量和泊松比尚需通过实验及时间来进一步积累。 3.1四点支撑瓷板的计算 最大应力标准值可按有限元方法计算,也可按下列公式计算: σWk=6mWklxly/t2 σEk=6mqEklxly/t2 式中:σWk—风荷载作用下瓷板截面最大应力标准值(N/mm2); σEk—地震作用下瓷板截面最大应力标准值(N/mm2); Wk—风荷载标准值; qEk—地震荷载标准值; m—弯矩系数,可由玻璃长边与短边及锚固点距板边缘之比(图4)按表4采用; lx—瓷板水平边长(mm); ly—瓷板竖向边长(mm); t—瓷板的厚度(mm); 3.2 瓷板饰面工程插杆的计算 背栓式瓷板饰面工程用插杆的拉压计算除应在工地现场进行拉抜试验外,还应根据《金属、石材幕墙工程技术规范(JGJ133)》对插杆的拉压进行验算。 (1)拉压验算: Nwk=1.25Wklxly/n NEk=1.25qEklxly/n NK=1.4NWK+0.6×1.3NEK 式中:NK—插杆中产生的应力 (N/mm2); n—背栓个数; (2)剪切验算: V=1.7GK/n 式中:V—背栓中产生的剪应力(N/mm2); GK—瓷板自重设计值(N/mm2); 3.3 背栓在瓷板中产生的剪应力计算 在风载荷或垂直于板面方向地震作用下,瓷板剪应力标准值可按下式计算: τwk=WKLXLyβ/2nπd1(t-h) τEK=qELXLyβ/2nπd1(t-h) 式中:τwk—在风荷载作用下,由于背栓在瓷板中产生的剪应力标准值(N/mm2); τEK—在垂直于板面方向地震载作用下,由于背栓在瓷板中产生的剪应力标准值(N/mm2); β—应力调整系数,可按表5采用; n—一个连接边上背栓个数; d1—背栓在瓷板中前端拓孔直径(mm); h—背栓在瓷板中钻孔深度(mm); 应力调整系数 4.瓷板的加工制作 为配合背栓的使用,瓷伴钻孔应配备专用的钻孔设备采用偏心钻头在工厂内或工地内进行(图5)。钻孔直径为7mm,允许偏差0~0.2mm,钻孔深度依据瓷板厚度而定,允许偏差0~0.3mm,底部扩孔直径为9mm, 允许偏差0~0.2mm。钻孔完毕后,在安装背栓前应对100%的孔洞进行检查,检查内容包括圆形钻孔的直径、扩孔部位的直径及钻孔深度等,孔洞的检查应采用专门的仪器设备(图6)。 5.安装施工 背栓式瓷板幕墙及干挂瓷板工程在施工安装时宜避免交叉作业。 5.1 瓷板的编号及钻孔 a.瓷板的编号应满足安装时流水作业的要求; b.瓷板钻孔前应逐块检查板的厚度、裂缝等质量指标,不合格者不得使用; c.瓷板钻孔数量和位置应符合设计要求,孔位中心距板边尺寸不得小于2陪的板厚。 5.2 插杆的安装要求 a.在建筑墙体上钻插杆安装孔的位置及深度应满足瓷板安装时调节要求; b.钻孔用的钻头应与背栓直径相匹配,钻孔应垂直,钻孔深度应能保证插杆进入混凝土结构层的深度不小于60mm或穿墙螺杆穿透墙体; c.钻孔内的灰粉采用毛刷及吹风机应清理干净,方可塞进胶管;用电钻旋入螺杆进行旋转搅拌,匀速推进孔底(转速750转/分,时间10秒),不得直接敲入; d.空心砌块墙体应采用空心钻头,不得使用冲击钻并采用网式胶管注射式填入。 5.3 瓷板的安装要求 a.当建筑外墙面有防水要求时,瓷板安装前应修补施工过程中损坏的外墙防水层; b.除设计有特殊要求外,同幅墙面瓷板的色泽应一致。 5.4 瓷板幕墙密封胶施工要求 a.检查复核瓷板安装质量; b.清理拼缝; c.当瓷板拼缝较宽时,可塞填充材料。并预留不小于6mm的缝深作为密封胶的灌缝; d.胶缝应饱满平直,宽窄一致,密封胶的颜色及胶缝高度和宽度应符合设计要求; e.打胶时不应污染瓷面板,一旦发生应及时清理; f.当瓷板潮湿时,不得进行密封胶打胶施工; g.瓷板幕墙面板与其它形式幕墙及窗的结合处,当设计末作规定时,应采用密封胶灌缝; h.背栓式瓷板幕墙及干挂瓷板工程使用的密封胶﹑锚固剂﹑粘接剂等,应在产品有效期内使用,并按要求的温度施工。 6.应用前景 作为一种新型的幕墙及干挂瓷板技术,虽然背栓式锚固系统在国内比较成熟,但以瓷板作为外墙装饰材料在国内应用的时间并不长,还处在起步阶段,许多研究工作和科研试验尚需进行,设计理论尚需进一步完善。例如严寒和寒冷地区的冻融循环试验研究,瓷板板块承载力计算理论等。 a.我国的陶和瓷的技术并不落后,一旦瓷板生产厂家认识到瓷板幕墙的市场潜力,必将投入巨大的力量促进她的应用和发展; b.价格方面颇具竞争力。由于瓷板原材料便宜,并且极易取得,与天然石材相比具备较大的价格优势; c.瓷板材料具有很好的耐久性,抗腐蚀能力强。颜色鲜艳,不褪色,并且很容易烧制出各种颜色和图案,为现代派建筑师提供更多的选择空间; d.背栓式瓷板幕墙已经通过中国建筑科学研究院的震动台试验,9度抗震设防时幕墙样品没有出现破坏形象。并且经过江苏省建筑工程质量监督检验中心的抗风压试验证实,达到3kPa时幕墙样品没有出现任何功能性障碍。 总之,背栓式瓷板幕墙及干挂瓷砖是一种发展前景较好的幕墙新技术。目前我国已经具备大量应用的条件,相信不久的将来,瓷板幕墙在我国会有较快发展。

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