建筑幕墻中采用石材幕墻的外立面已越來越普及，石材幕墻干掛技術(shù)的發(fā)展及規(guī)范的逐步完善，以及避免濕貼法存在的缺陷，使得石材幕墻已被越來越多的業(yè)主和建筑設(shè)計(jì)師廣泛采用。目前我國(guó)通行的幕墻體系均在外部進(jìn)行安裝施工，幕墻可拆卸性設(shè)計(jì)被忽視，以致幕墻整體完工后進(jìn)行局部更換變得相當(dāng)困難，尤其是石材幕墻( 早期常用的幾種結(jié)構(gòu)) ，這種現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，這就要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮石材幕墻的可拆卸性設(shè)計(jì)，否則石材幕墻的使用和維護(hù)費(fèi)用將增大。因此，一個(gè)好的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)同時(shí)要綜合考慮各方面性能。

1 石材幕墻面板連接方式

1) 鋼銷式 鋼銷式連接是 20 世紀(jì) 90 年代初期在國(guó)內(nèi)最早廣泛采用的一種連接方式，它是在石材板上、下邊鉆圓孔，插入不銹鋼鋼銷，鋼銷與不銹鋼板焊接，不銹鋼板再與橫梁連接。一個(gè)連接件連接上、下兩塊石材，使石材板安裝、拆卸困難，容易使上面石材自重傳遞到下面石材上，形成累加，而且鋼銷與石材之間接觸受力集中容易破損，現(xiàn)在已不采用( 見圖 1) 。

2) 短槽式 在石材板上、下邊開有效長(zhǎng)度的溝槽，寬板金屬掛件連接，與石材接觸面積大，受力較鋼銷式更為均勻。前期使用的 T 形和蝶形不銹鋼金屬掛件連接上、下兩塊石材，由于拆卸不便以及加工工藝影響，規(guī)范規(guī)定已很少使用。L 形金屬掛件是一個(gè)金屬掛件連接一塊石材，目前還有使用，弊端是內(nèi)側(cè)空間有限、不易施工?，F(xiàn)在基本是采用結(jié)構(gòu)性鋁合金金屬掛件配合短槽式施工，如用 S，E組合掛件安裝，使用效果較好，如圖 2 所示。

圖 2 短槽式連接

Fig. 2 Connection with short slot

3) 通槽式 與短槽式相比，通槽式連接是石材上、下邊開通長(zhǎng)的溝槽，采用通長(zhǎng)的連接件與橫梁連接固定，受力較短槽式分散，不產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，相應(yīng)石材溝槽受力較好，安全性能比短槽式要強(qiáng)，但加工不便、運(yùn)輸中易損壞。

4) 小單元式 由金屬副框、單塊石材采用組裝式裝配結(jié)構(gòu)，通過金屬掛鉤與骨架連接的可拆卸石材幕墻，石材面板厚度可以減薄，在工廠加工非?？欤涌炝耸┕みM(jìn)度，從而縮短工期，結(jié)構(gòu)受力合理，抗震性能好。近期在永豐產(chǎn)業(yè)基地工程中采用此種連接形式，單塊石材損壞卸下重裝不影響相鄰其他板塊。需采用石材專用結(jié)構(gòu)膠粘接，如圖 3所示。

5) 背栓式 背栓式石材幕墻源于歐洲，是較為先進(jìn)的石材連接形式，其特點(diǎn)是對(duì)石材錐孔實(shí)現(xiàn)無膨脹應(yīng)力加工，利用不銹鋼背栓連接錨固，實(shí)現(xiàn)無側(cè)向應(yīng)力，連接強(qiáng)度好，石材受力好，不用環(huán)氧膠粘接。在國(guó)防大學(xué)綜合樓工程中采用此種結(jié)構(gòu)，此種連接方式對(duì)石材強(qiáng)度的要求降低 1/3 左右，若采用通常連接方式，石材板面無法滿足強(qiáng)度要求，此連接方式可成功解決，故適用于高層和大板塊石材幕墻。尾部連接結(jié)構(gòu)采用掛式可實(shí)現(xiàn)三維調(diào)節(jié)，安裝方便，石材板塊抗變位能力強(qiáng)，滿足抗震性能要求，可隨時(shí)更換破損石材，維修性能好，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜造型，可均化石材板塊的厚度偏差。采用專用設(shè)備加工，精度高、速度快，石材安裝后不需過多調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)非常高的板面平整度，外觀效果優(yōu)美，線條平直流暢，如圖 4 所示。

6) 組合式 短槽式、通槽式、小單元式、背栓式圖 3 小單元式連接方式

石材與金屬掛件間粘接固定優(yōu)先選用干掛石材用環(huán)氧膠，不應(yīng)使用不飽和聚酯類膠; 石材是多孔性材料，與面板接觸的密封膠對(duì)石材的污染要符合檢測(cè)要求; 石材幕墻的面板應(yīng)采用便于各板塊獨(dú)立安裝和拆卸的支承固定系統(tǒng); 橫梁和立柱之間應(yīng)采用有一定相對(duì)位移能力的體系。

2 石材幕墻面板連接方式受力計(jì)算

背栓式連接破壞形式為近似呈椎體拔出，其他連接方式破壞是溝槽的側(cè)壁石板崩裂折斷，折斷壁

厚接近板厚的 1/3，單栓受拉受力面積 Ac，n= S2cr． n，而 Scr． n= 3hef，其中 hef是單栓深入石材的深度，一般是石材板厚的 1/2。背栓( 4 個(gè)背栓) 連接受力形式如圖 5 所示。背栓式連接支承點(diǎn)在板的中部，使跨度大大減小，相應(yīng)彎曲應(yīng)力也減小，板塊可以比其他連接大。

圖 5 背栓式受力示意

取同一位置的石材面板的彎曲應(yīng)力進(jìn)行比較，背栓式彎曲應(yīng)力最小，小單元式彎曲應(yīng)力次之，短槽式彎曲應(yīng)力最大。

背栓式連接計(jì)算: 風(fēng)荷載作用下，4 點(diǎn)支承背栓式連接板最大彎曲應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 σwk= 6mwklxly/ t2( m為彎矩系數(shù)，wk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，lx，ly分別為石材板水平、豎向邊長(zhǎng)，t 為石材板厚) ，垂直于板面地震作用下，最大彎曲應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值 σEk= 6mqEklxly/ t2( qEk為地震荷載標(biāo)準(zhǔn)值) ，應(yīng)力作用組合 σ = 1. 4σwk+1. 3 × 0. 6σEk。石材板面需滿足 σ ＜ fg，其中 fg為石材彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

3 石材幕墻幾組試驗(yàn)結(jié)論

1) 參考有關(guān)對(duì)比性試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明: 在同等受力狀態(tài)，板材規(guī)格尺寸相同的情況下，背栓體系的承載性能高于傳統(tǒng)銷釘銷板體系 3 ～4 倍，而相應(yīng)的板材變形僅為其 1/2 或更小。

2) 中國(guó)建筑科學(xué)研究院對(duì)慧魚公司委托的石材幕墻背栓式連接方式進(jìn)行模擬振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力試驗(yàn)，當(dāng)相當(dāng)于 9 度罕遇地震時(shí)，背栓無一失效，面板無一破損，框架層間位移達(dá)到層高的 1/102，這種幕墻滿足抗震要求。

3) 廣州明華抗震技術(shù)工程公司進(jìn)行的一組對(duì)比試驗(yàn): A 面為小單元石材幕墻，B 面為通槽式石材幕墻，C 面為短槽式及鋼銷式石材幕墻。在臺(tái)面地震加速度為 0. 6g 以下時(shí)，A，B，C 面的石材和 4 種連接方式表現(xiàn)均較好; 在臺(tái)面地震加速度為 0. 6g時(shí)，B 面和 C 面各有一塊石材在連接處有局部損壞;在相當(dāng)于 8 度地震時(shí)，A 面小單元石材幕墻沒有損壞，表現(xiàn)較好。

4 石材幕墻面板常用連接方式性能比較( 見表 1)5 結(jié)語通過以上分析和試驗(yàn)說明，高層建筑中石材幕墻優(yōu)先考慮背栓式和小單元式連接方式，當(dāng)然石材面板的強(qiáng)度計(jì)算需要滿足要求，在大板塊石材幕墻中背栓式要好于小單元式連接方式?？紤]經(jīng)濟(jì)性，中低層建筑優(yōu)先選取短槽式連接方式是合適的。

針對(duì)不同的工程，合理選取連接方式，這樣才會(huì)滿足規(guī)范要求并且經(jīng)濟(jì)合理。