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天然凝灰巖(砂巖)石材幕墻技術的討論

來源:  作者:張芹  日期:2006-6-12
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   石材幕墻用天然石板材過去主要采用天然花崗石建筑板材,現在有很多工程采用天然凝灰巖(砂巖)建筑板材。由于有關規范(標準)沒有凝灰巖(砂巖)的內容,為幫助廣大工程技術人員在使用凝灰巖(砂巖)石材幕墻時掌握有關技術,特對凝灰巖(砂巖)石材幕墻有關技術進行討論。
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    從上表可以看出凝灰巖(砂巖)的特點是吸水率高、強度低。近年來的工程建設中,對凝灰巖的材質進行了大量的檢測(例如東莞市行政中心),對砂巖材質也進行了檢測(例如深圳市文化中心),取得了一些參數,使我們對凝灰巖(砂巖)有了初步的認識,但總體上來講,由于使用凝灰巖(砂巖)的工程還不多,且凝灰巖(砂巖)產地分散,各地產品材質差異很大,因此每個工程在使用凝灰巖(砂巖)時都應對材質進行檢測,以便對材質進行評估。同時要對凝灰巖(砂巖)石板材表面涂有機硅防水劑進行防水處理,深圳市文化中心用砂巖石板材,通過表面防水處理,砂巖石板材吸水率降低到0.8% 以下,且強度有大幅度提高,說明此類石材用有機硅防水劑進行表面處理的必要性。但在設計計算時,現在尚不宜考慮處理后的效果,即仍按未處理前參數采用。對此類石板材也進行了(抗彎、抗沖擊)承載能力試驗,取得了一些參數,但我們對它破壞特點的認識尚不充分,因此設計時,總安全系數K宜取為3.5,即材料性能分項系數K2取為2 .5。

    從石材幕墻實際工程破壞和試驗結果看,石材幕墻石板材連接破壞大部分為槽(孔)沖切(錐體)破壞,對槽(孔)破壞情況的分析表明,槽(孔)與勾(栓)配合尺寸的正確選擇是非常重要的,它對石材幕墻石板材連接性能起到關鍵作用。勾(栓)與槽(孔)的配合不僅要考慮施工、安裝時便于調整,而更重要的是考慮槽(孔)的受力特點,在嚴格控制施工偏差、滿足施工安裝必要的調整尺寸基礎上,確定槽(孔)尺寸,使其達到最佳受力狀態。

    現在對各種連接配合構造分別進行討論。

1.通槽通長勾(圖1)
    通槽即沿板上、下邊通長開槽,一般槽寬取7mm,槽深取15~17mm,這樣取值是按勾厚4mm,勾錨入槽10~12mm考慮的,通長勾勾長一般取比板寬兩端各減5mm考慮。


                    圖1      通槽(普通槽)通長勾
    從破壞情況分析,通槽通長勾破壞時石材沿槽底向下剝離,剝離角隨石材強度而異,石材強度高,角度小(即剝離面積大),石材強度低,角度大(即剝離面積小)。由于通長設勾,總的剝離面積等于板寬乘剝離深度,剝離面積大,受力特別有利,但勾的用料較多。從以上分析還可看出如果槽開得很深,剝離深度不會隨開槽深度而相應改變,即槽深比勾錨入深度大于5mm以上后,會減少剝離面積,減少抗剪承載能力(圖2)。


               圖2      通槽(深槽)通長勾
2.通槽短勾(圖3)
    石板材上開通槽(一般槽寬取7mm,槽深取15~17mm),用短勾連接,板材受剪破壞時,短勾兩側槽壁剪切破壞,并從勾下槽底向下剝離,剪切破壞面積為槽壁剪切面積加槽底下板面剝離破壞面積,剝離面積隨勾寬和槽深而變化。總體來說,其總剝離面積遠遠小于通槽通長勾,是所有勾槽連接節點中剪切(剝離)面積最少的,即最易剪切破壞的連接節點。


                圖3      通槽短勾
3. 短平槽短勾(圖4)
    石板材上開短平槽(一般槽寬取7mm、槽長度取100mm),用短勾連接,石板材受剪破壞時,短勾兩側槽壁呈γ0角剝離,槽底呈α0角剝離,剪切破壞面積為槽壁兩側剝離面積加槽底以下面板剝離面積,總剝離面積大于通槽短勾,但應注意到短平槽槽長與勾寬的關系,保持槽長為勾寬+10mm(2×5 mm)時槽壁沿槽端剝離(如按規范規定長度取不少于100mm,則勾寬應為90mm),如果槽長過長(即大于勾寬2×5 mm)就有可能在槽中部剝離或沿槽壁切斷,即短平槽開槽過長,對槽受力不利。


             圖4      短平槽短勾
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