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　　中國幕墻，從北方出發，在南方壯大!除了玻璃幕墻、金屬幕墻之外，近年來，各種類型的天然石材幕墻，因其穩重大氣的“人設”，受到了越來越多業主方和設計院所的青睞，得到了更加廣泛的市場應用。

　　本文將對位于我國廣東省省會城市——廣州市中心城區的一幢幕墻工程展開介紹。該項目是位于廣州市中心城區的商住樓項目，本項目定位為城市頂級豪宅，業主要求高。同時，項目周邊為廣州城區的成熟商業中心，附近均為現代感強烈的商業辦公建筑，如何讓建筑的外立面即符合大場景的統一風格，又能彰顯出自身的個性特點，成為了幕墻設計與選材的關鍵老師因素。

　　項目概況：

　　本項目的總建筑面積約為11萬平方米，幕墻面積約4萬方，幕墻的形式有大跨度玻璃幕墻系統，鉆石體玻璃幕墻系統，洞石幕墻系統，塔樓（詞條“塔樓”由行業大百科提供）鋁板幕墻系統等。 *(其中洞石幕墻系統約3500方)

　　由于立面方案在調試過程中，無法找到與建筑整體效果相匹配的花崗巖石材，經過多次比選后，建筑師及業主最終確定采用紋理及顏色都比較均勻的洞石，作為幕墻材料用于商業裙樓，該洞石幕墻的標高不超過20m，板材的最大分格為900X995。

　　考慮到洞石(石灰石（詞條“石灰石”由行業大百科提供）)非幕墻的常用材料，經過業主邀請，我們對洞石幕墻的可行性分析如下：

　　第一部分：羅馬洞石的物理性能分析

　　1、羅馬洞石介紹：

　　羅馬洞石屬于石灰巖的一種，相對與工程上常用的由巖漿冷卻而成的花崗巖，洞石密度較小、強度較低、力學離散型較大、吸水率較高以及與酸性（詞條“酸性”由行業大百科提供）物質更容易起化學反應。

　　2、 適用規范：

　　《金屬與石材幕墻工程技術規范》JGJ133—2001;

　　《天然飾面石材（詞條“飾面石材”由行業大百科提供）試驗方法彎曲強度試驗方法》GB9966.2-2001;

　　《干掛飾面石材及其金屬掛件》JCJ830-2005;

　　《干掛飾面石材》GB/T 32834-2016;

　　《天然石灰石建筑板材 》GBT 23453-2009;

　　《建筑幕墻》GB/T 21086-2007;

　　《天然石材裝飾工程技術規程》JCGT 60001-2007 ;

　　3、洞石的物理性能

　　廠家提供的檢測報告數據如下：

　　檢測報告數據與《天然石灰石建筑板材 》GBT 23453-2009對比：

　　根據上述參數，本項目選取的洞石性能滿足國家規范要求。

　　此外，參考上海市的《建筑幕墻工程技術標準》DG/TJ 08-56-2019第11.4.2條的規定：

　　本項目石材幕墻的最大高度為20米。基于此，可以進一步判斷洞石可以應用于本項目。

　　根據檢測報告，僅能獲取測試數據的平均值。為了更好地評估本項目選用的洞石的物理性能，建議按規范GB/T 9966的內容，提供每一塊石材試件的測試數據以供判斷。

　　在未獲得每一塊試件實測數據的情況下，下文的分析將按規范要求的最低值進行考慮。

　　第二部分：石材厚度及固定方式比較

　　1、 石材厚度：

　　根據《建筑幕墻》GB/T 21086-2007 表46 ：

　　同時參考《干掛飾面石材》GB/T 32834-2016 ，第6.1.2條表2

　　設計時，按洞石的彎曲強度按不小于4MPa且不大于8MPa考慮，單塊面積為0.88平方米，其厚度為40mm，滿足規范要求。

　　基于洞石的特性，已按規范要求對石材面板進行六面防護處理，并且在背面采用EW40級高強度無堿玻璃纖維布和環氧AB膠組成的背網作為加強措施。

　　2、 石材固定方式：

　　石材的固定方式主要有短槽式、通槽式、背栓式三種類型，本報告將對短槽式與背栓式兩種固定方式的受力情況做比較。

　　洞石強度設計值：

　　根據檢測報告，石材的干燥彎曲強度平均值為10.1Mpa，考慮石材強度的離散性，在未提供每一塊試件實測數據的情況下，根據《天然石灰石建筑板材》GBT 23453-2009取石材的彎曲強度值為：6.9Mpa。

　　根據《天然石材裝飾工程技術規程 》JCGT 60001-2007，表18：

　　洞石的總安全系數取：8

　　由于在荷載計算時候已經考慮安全分項系數1.5。

　　因此洞石的抗彎強度設計值取：fm=6.9/8*1.5=1.29Mpa;抗剪強度設計值取：fv=fm/2=0.65Mpa

　　抗彎強度比較：

　　短槽式的固定方式可簡化為簡支梁結構，背栓式的固定方式可簡化為兩端懸挑的連續梁結構，在面板規格相同的情況下，短槽式的最大彎矩（詞條“彎矩”由行業大百科提供）約為背栓式的3倍。受力簡圖如下：

　　為了更好地對比兩種固定方式，采用有限元軟件對洞石受力情況進行分析。石材規格為900X975mm，厚度為40mm：

　　短槽式面板應力（詞條“應力”由行業大百科提供）情況如下：

　　σmax=1.086Mpa

　　考慮8倍安全系數的情況下，

　　短槽式受力抗彎利用率為：1.086/1.29=0.84

　　背栓式面板應力情況如下：

　　σmax=0.448Mpa

　　考慮8倍安全系數的情況下，

　　背栓式受力抗彎利用率為：0.448/1.29=0.35

　　通過上述結構計算結果對比可以發現，短槽式與背栓式的結構均可滿足抗彎要求，但背栓式結構的板面應力較小。

　　抗剪強度比較：

　　校核石材開槽或者開孔位置的抗剪強度。

　　短槽式：

　　根據《金屬與石材幕墻工程技術規范》JGJ133—2001第5.5.6條，式5.5.6-1：

　　式中β為應力調整系數，本項目石材面板連接個數為4個，取1.25。

　　按短槽寬100，槽口位于石材厚度中間，槽口寬度8mm計算;

　　算得τmax=0.20Mpa

　　背栓式：

　　按背栓直徑為8mm，背栓孔深25mm計算：

　　算式為：τ=q×a×b×β/4(π×h/cosα×(D+h×tanα)，

　　式中β為應力調整系數，取1.25。

　　算得τmax=0.23Mpa

　　抗震性能比較：

　　短槽式：

　　安裝石材時，會在石材開槽口填石材專用環氧樹脂，石材與掛件之間為固接，發生地震，槽口容易損壞。

　　短槽式安裝節點

　　石材在地震作用（詞條“地震作用”由行業大百科提供）下的破壞實例

　　背栓式：

　　可實現石材的無應力加工，石材背面采用不銹鋼脹栓機械連接，連接強度高，同時可以在發生地震時有一定位移調節的間隙，抗震性能較佳。

　　背栓式安裝節點

　　兩種固定方式綜合性能比較：

　　綜上，短槽式及背栓式的固定方式均可滿足本項目的受力要求。

　　綜合各種因素，建議采用背栓做法。本項目設計時，已選用直徑為8mm的不銹鋼背栓。由于洞石的特性，進一步建議選用有類似項目經驗的進口背栓廠家之產品。

　　為了更好地評估短槽式與背栓式的承載力，建議按照《天然飾面石材試驗方法彎曲強度試驗方法》GB9966-2001的要求，通過板材掛裝試驗，給出不同連接方式的板材掛裝強度報告，以便業主做出更直觀的判斷。

　　第三部分：密縫打膠系統與開縫系統比較

　　短槽式的石材幕墻若采用開縫不打膠系統，石材掛碼外視可見，不推薦采用。此處是在采用背栓式固定方式的基礎上進行比較。詳見下表：

　　通過對比，背栓式石材幕墻采用開縫式體系，可有效避免密封膠對石材的污染，雖然造價相對高，但綜合性能較好，建議采用。

　　第四部分：本項目適用性的評估

　　1、 洞石具有悠久的歷史及獨特的外觀，在滿足國家各種規范的前提下，是可以使用的;

　　2、 洞石不同批次均需要按照國家規范進行檢測，以保證不同批次的各項性能均符合要求;

　　3、 對于洞石的石材固定用的背栓，因洞石的質地特殊性，建議采用進口的有經驗的石材背栓（詞條“石材背栓”由行業大百科提供）產品(如德國慧魚)，背栓直徑不小于8mm，采用不銹鋼材質。

　　4、 對于安全性問題，洞石強度值較低，強度離散性也較大出現意外的情況大于花崗巖，可以采用分批次測試、石材背后粘貼耐堿玻璃纖維布，盡量保證安全性。

　　5、對于洞石面板影響結構安排的空洞，應用同質材料填充密實。密實,填充后的石材不應降低石材的力學強度,并滿足《上海市建筑幕墻工程技術標準》DG/TJ 08-56-2019表11.4.3要求;填充、修補用膠粘劑應與原石材相容且由法定檢測機構檢測。

　　以上為羅馬洞石材實用性的評估，在規范和性能上，預判不存在不滿足國家規范的情況，具體與最終符合中國國標的試驗為準。

　　附錄一：國內石灰石(洞石)工程案例

　　東莞市行政中心，竣工日期:2004

　　天津博愛道會展中心，竣工日期:2008

　　南京六朝博物館

　　天津美術館