目前，背栓式連接石材幕墻已在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用，背卡、背槽連接石材幕墻已有許多工程實(shí)例，本文對(duì)其設(shè)計(jì)方法和構(gòu)造要求提出建議，以提高背部連接石材幕墻的安全性和使用質(zhì)量
　1．概 述
　　1.1 面板背部連接的石材幕墻
　　面板背部連接的石材幕墻已在我國(guó)幕墻工程中廣泛應(yīng)用，其中歷史最長(zhǎng)、應(yīng)用最普遍的是背栓式連接面板（圖1），近年來(lái)我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的面板背部連接技術(shù)如背卡、背槽也正在推廣。石材面板采用背部連接方式的優(yōu)點(diǎn)是：
　?。?）背部連接可以減小石材面板的支承間距，從而減小石板承受的彎曲應(yīng)力，減薄板的厚度。
　　（2）連接可靠，對(duì)石板的削弱較小。這就減少了連接部位石材局部破壞的可能性，使石材面板有較高的抗震能力。
　　現(xiàn)行《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133-2001中未對(duì)背部連接的石材幕墻作出規(guī)定，本文根據(jù)國(guó)內(nèi)工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其設(shè)計(jì)提出一些建議。
　　1.2 面板背部連接石材幕墻的抗震性能
　　2．背卡連接試驗(yàn)
　　石材為山東嶗山紅，厚度分別為20mm,25mm,30mm，采用厚度為0.5mm的不銹鋼背卡連接。試驗(yàn)時(shí)臺(tái)面輸入加速度Amax最大達(dá)0.9g。幕墻平面外最大相對(duì)位移達(dá)1/36，平面內(nèi)最大相對(duì)位移1/80。幕墻及連接件無(wú)損壞。
　　3．背槽連接試驗(yàn)
　　石材種類為：25mm,30mm厚花崗巖板；15mm,20mm花崗巖板加1.6mm厚纖維增強(qiáng)復(fù)合層共四種類型，采用埋入槽內(nèi)的鋁合金可調(diào)連接件。板后開(kāi)槽，槽深取決于板厚，分別為10～12mm（花崗巖板）和6～8mm（復(fù)合板）。
　　試驗(yàn)輸入最大加速度Amax達(dá)0.949g（x向）和0.872g（y向），最大層間位移角達(dá)1/52，連接件及幕墻無(wú)損壞。
　　2．一般要求
　　2.1 石材面板
　　1．石材種類
　　背部連接方式可應(yīng)用于巖漿巖（花崗巖、玄武巖等），也可用于沉積巖（砂巖、石灰?guī)r等）和變質(zhì)巖（大理巖、片麻巖等）。背卡連接和背槽連接的連接面較大，對(duì)多孔巖石的孔洞缺陷不很敏感，軟弱多孔石材也可以適用；采用背栓連接時(shí)，如果栓位遇到孔洞，宜采取注膠等加強(qiáng)措施。
　　2．石材的性能要求
　　用于背面連接的石材，材性應(yīng)符合表1的要求。
　　3．石材面板的厚度
　　石材面板的厚度宜符合表2的要求。
　　當(dāng)帶有可受力的、較厚的纖維復(fù)合層時(shí)，石材面板的厚度限值可以適當(dāng)減小。
　　4．防止破碎墜落的措施
　　石材面板可在背面粘結(jié)玻璃纖維織物或采用增強(qiáng)膠層等措施來(lái)防止石材破碎后墜落，提高其安全性。當(dāng)采用非注膠板縫或石材軟弱、帶有孔洞時(shí)，宜采用這項(xiàng)措施。
　　5．表面防水處理
　　巖漿巖石材面板宜進(jìn)行表面防水處理，其它石材面板應(yīng)進(jìn)行表面防水處理。應(yīng)先進(jìn)行鉆孔、開(kāi)縫、開(kāi)槽，清水沖凈，待石材干燥后，方可進(jìn)行防水處理。
　　防水劑宜采用透氣性有機(jī)硅或有機(jī)氟涂料。涂裝后不應(yīng)改變石材的顏色和光澤。防水劑至少應(yīng)有5年的使用壽命，并且應(yīng)可以再次涂刷。
　　2.2 連接件
　　1．背栓連接
　　背栓直徑不應(yīng)小于6mm，應(yīng)采用材質(zhì)不低于316（0Cr17Ni12Mo2）的不銹鋼制造。連接件可采用304（0Cr18Ni9）或316（0Cr17Ni12Mo2），也可采用鋁型材（6063、6063A）。不銹鋼連接件厚度不小于3mm，鋁型材連接件厚度不小于4mm。
　　2．背卡連接
　　背卡由高彈性不銹鋼片冷彎成蝴蝶形斷面（圖3），長(zhǎng)度為50mm，鋼片厚度不小于0.5mm。背卡的前爪片嵌入石板背面的水平開(kāi)縫中，后側(cè)嵌入鋁橫梁的凹槽中。
　　3．背槽連接
　　背槽截面為空心梯形，外露邊寬24mm，入槽邊寬31mm，高18mm，長(zhǎng)50mm，材質(zhì)為6063鋁合金；C形掛
　　件厚3mm，材質(zhì)也為6063鋁合金。連結(jié)螺栓直徑8mm，采用304或316不銹鋼。
　　2.3 灌縫膠
　　背卡的窄縫和背槽宜先灌膠，再植入連接件。灌縫宜采用干掛石材幕墻用環(huán)氧膠粘劑，膠粘劑應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)《干掛石材幕墻用環(huán)氧膠粘劑》JC887的規(guī)定。
　　背栓連結(jié)用于軟弱和多孔石材面板時(shí)，宜在鉆孔內(nèi)注膠。
　　3．面板設(shè)計(jì)
　　3.1 一般原則
　　面板主要承受風(fēng)力和地震力，石材面板可視為多點(diǎn)支承受彎板，連接件則承受拉力或壓力。在自重作用下，連接件受彎和受剪。因此，應(yīng)根據(jù)其連接方式合理選擇設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并宜通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)其承載力。
　　燒毛板，天然粗糙表面等厚度較均勻的石材面板，其計(jì)算厚度宜按實(shí)際厚度扣減3mm采用。厚度變化很大的石材面板，其計(jì)算厚度宜取計(jì)算截面的最小厚度。
　　3.2 面板的受彎計(jì)算
　　1．支承點(diǎn)位于面板的對(duì)邊上時(shí)
　　當(dāng)背槽、背卡連接的合力中心接近于板的邊緣時(shí)，可以認(rèn)為是支承點(diǎn)位于板的一組對(duì)邊。此時(shí)可按四角支承板進(jìn)行計(jì)算，最大彎曲應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)值為：
　　3.3 連接件設(shè)計(jì)
　　1．連接件的承載力設(shè)計(jì)值
　　連接件（背栓、背槽、背卡）承載力的總安全系數(shù)K不應(yīng)小于3.0。所以其承載力設(shè)計(jì)值可取其承載力標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)2.15后取用。
　　當(dāng)承載力試驗(yàn)值的數(shù)量足夠多時(shí)，承載力標(biāo)準(zhǔn)值按其試驗(yàn)平均值減去1.645倍標(biāo)準(zhǔn)差后取用；當(dāng)試件數(shù)量較少時(shí)，承載力標(biāo)準(zhǔn)值可取其最小的試驗(yàn)值。
　　4．板縫設(shè)計(jì)
　　4.1 設(shè)計(jì)原則
　　背部連接的石材面板之間，應(yīng)留出板縫。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)由于水平側(cè)移、溫度變化使面板產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)和面板自身的溫度膨脹時(shí)，開(kāi)放式板縫兩側(cè)的面板不應(yīng)相碰；注膠式板縫中，密封材料的拉壓變形不應(yīng)超出其耐受能力。
　　4.2 注膠式板縫
　　1．概述
　　注膠式板縫是最普遍采用的板縫形式，其氣密性能和水密性能比較可靠，承建商也熟悉，施工質(zhì)量有保證，一般工程可以采用注膠式板縫。
　　2．設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　?。?）板縫底部宜用泡沫條充填。宜采用硅酮耐候密封膠嵌縫，硅酮膠縫厚度不宜小于3.5mm，寬度不宜小于厚度的2倍。不應(yīng)采用三面粘結(jié)的膠縫；
　　（2）石材膠縫應(yīng)采用無(wú)污染、無(wú)滲油的石材專用密封膠。選用前宜進(jìn)行污染性試驗(yàn)，確認(rèn)無(wú)滲油現(xiàn)象；
　　（3）注膠式板縫也可以采用聚胺酯密封膠嵌縫，聚胺酯膠縫厚度宜為縫寬的0.5～1.0倍，且不宜小于5mm；
　?。?）建筑設(shè)計(jì)有需要時(shí)也可以采用深膠縫。深膠縫表面與石材表面的距離可以大于5mm.
　　3．石材專用密封膠
　　石材專用密封膠除符合一般硅酮建筑密封膠的性能要求外，還要求對(duì)石材不產(chǎn)生污染。石材專用密封膠的部份牌號(hào)為：
　　廣州白云：SS602、SS602B；
　　杭州之江：JS888；
　　鄭州中原：MF889A。
　　4.3 開(kāi)放式板縫
　　1．概述
　　開(kāi)放式板縫不作密封處理，防水層移至板后的空間，放在保溫層的前面。因此，會(huì)有少量雨水滲入板的背部空間，要采取多項(xiàng)措施來(lái)消除其影響。
　　由于有潮氣進(jìn)入，其背面的鋼結(jié)構(gòu)要采取更有效的防腐措施。開(kāi)放式板縫無(wú)耐候膠四邊粘結(jié)，所以石材面板宜考慮防止破碎后墜落的措施。
　　2．設(shè)計(jì)要點(diǎn)
　?。?）背部空間應(yīng)防止積水，要采取措施順暢排水；
　?。?）背面的保溫材料應(yīng)有防水措施，可采用鍍鋅鋼板、鋁板作為防水襯板；
　?。?）背部空間應(yīng)保持通風(fēng)，使潮濕水汽可以順暢排出；
　　（4）支承結(jié)構(gòu)和連接件應(yīng)采取更有效的防腐措施；
　?。?）石材面板宜在背面粘貼玻璃纖維織物或涂布加強(qiáng)粘膠層，防止面板破碎后墜落；
　?。?）石板宜進(jìn)行六面防水處理；
　?。?）防水襯板及其支承框架應(yīng)能承受作用在它上面的風(fēng)荷載，必要時(shí)進(jìn)行承載力計(jì)算。
　　目前，面板背部連接的石材幕墻已積累了較多的工程經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)與施工技術(shù)已日漸成熟。正在修訂的《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ133即將增補(bǔ)相關(guān)的條文，這將為幕墻廠商應(yīng)用這種幕墻提供更多的技術(shù)依據(jù)。

《中國(guó)建筑科學(xué)研究院 趙西安》