刍议如何提高背栓式开放干挂石材幕墙施工质量

何田金

福建中成建设集团有限公司（361009）

刍议如何提高背栓式开放干挂石材幕墙施工质量

何田金

福建中成建设集团有限公司（361009）

国家社会经济的蓬勃发展，人民生活水平不断提高，对建筑行业的发展起到推波助澜的作用，研发和引进许多新材料、新技术、新工艺、新设备。背栓式开放干挂石材幕墙就是在这样背景下应运而生，其施工技术是近几年从国外引进的新工艺，属新型外墙装饰。建筑外饰面采用背栓式开放干挂石材幕墙，整体外观视觉效果和各项性能指标堪称一流。这里以亲身经历，以点带面，主要分析和总结了背栓式开放干挂石材幕墙的施工质量控制措施。

背栓式；开放干挂幕墙；施工质量；控制措施

1 工程基本情况

1）工程概况

该工程为厦门冠捷研发办公楼及动力站外装饰工程，位于火炬（翔安）产业区原厦华工业园内，现浇钢筋混凝土框剪结构，建筑高度49 m，幕墙最高点55.07 m，总建筑面积约25 449.599 m2，层数为地上9层，该项目总投资额约7 223万元人民币,合理使用年限为50年。外墙两面采用30 mm厚、600 mm×900 mm小尺寸石材幕墙,面积为4 597 m2,整体为开放式干挂布局。

2）背栓式开放干挂石材幕墙特点

背栓式开放干挂石材幕墙由石材面板、背栓、铝合金转接件、横竖龙骨、填缝胶、转接角码及埋件等组成。由于墙体与石材幕墙有一定间距形成一个空气腔,因而使建筑物达到良好的节能效果,有效降低使用成本。背栓式干挂方法中的石材板块自成连接体系,相邻石材板片间隙开放而不传递荷载作用,块板与骨架间组成活动连接,使板面有较大的变形空间,具有良好的位移性能和抗震性。其安装更换方便，噪音小，施工质量容易保证，施工效率高，施工工期短，外饰效果好。

2 背栓式开放干挂石材幕墙关键工序施工质量控制措施

1）原材料的控制

石材幕墙工程使用的主要受力构件钢材以及钢角码、节点板安装材料进入施工现场必须出具产品合格证和质保书，以及相关检验试验报告。石材幕墙饰面板大都是选用天然花岗岩石材，要求同一品种的石材在颜色、质地、厚度均匀、尺寸规格、光泽和花纹上不得存在差异。石材表面洁净，无污染、缺损和裂痕，具有耐候、耐火和抗风化性能。其体积密度、吸水率（大于0.8%）、抗弯强度（大于8 MPa）、弯曲强度（不应小于17 MPa）、抗剪强度（大于4 MPa）等应符合国家现行产品标准规定。

根据原有背栓连接挂件设计新型挂件，原设计挂件主要缺陷:原有挂件厚度为9 mm，在不影响力学性能的前提下设计厚度偏厚，材料浪费的同时并不适合小规格石材安装；挂件设计简单，连接不牢固，受力形式不合理；只有单向调节螺丝，石材安装完毕后，无法进行纵横向校准；挂件未设垫片，致使挂件受力不均匀，不利于石材安装。QC小组针对原有挂件的各项缺点，设计出新型挂件4 mm厚铝合金材质的新型背栓连接挂件，其在纵横方向上均设有调节螺丝，便于调节石板板缝、平整度和垂直度。同时，为保证挂件与龙骨连接紧密、受力均匀，在挂件内增加了垫片。

图1 原设计挂件

2）施工测量放线

图2

施工测量是整个幕墙施工的基础工作，直接影响着安装质量，因此必须对此项工作给予足跢的重视，努力提高测量放线的精度。幕墙工程测量放线应考虑气候因素影响,在风力不大于3级时进行。依据幕墙施工图立面分格尺寸仔细核验分格图及节点大样，确定各系统幕墙的节点尺寸、幕墙分格模数与结构面之间的几何尺寸，并统计整个建筑结构外立面分格模数相接面的数量,再确定放线的起点，特别要注意控制尺寸变化部位的分格定位以及与相邻部位的关系。测量放线分两次进行，一次是在主体结构外墙上放线，另一次则在挡水片上进行施测。放线时以土建单位提供的轴线、基准点、标高，利用激光铅垂仪（从标识点向上垂直引测到顶层或标准层处定位）、水平仪、经纬仪、钢卷尺对各轴线控制点进行复测和确认，校核现场实际结构尺寸以及预埋件位置。施测时先由中间向两端，然后由两端向中间复核尺寸，严格控制测量误差，垂直和水平方向的偏差控制在±1 mm之内，测量必须经过反复检查、核实。

3）石材磨孔、背栓及其连接件安装

石材磨孔、背栓及其连接件安装是背栓式石材幕墙安装中极其重要一环，其位置、拓孔质量直接关系到石材幕墙的外观效果。石材背栓孔位距边一般为100～180 mm，横向间距不宜大于600 mm。磨孔工艺要求高、难度大,要求在专用的木制工作台上进行，采用先进的磨孔设备（要求设备切削速度应达到12 000转/min,保证高速无损磨孔）,保证精确的钻孔深度和大小，从而保障背栓与石材连接抗拉拔承载力强度，而尤以孔深影响最直接，当锚深小于等于12 mm时承载力破坏的离散性较大。拓孔完成后，根据背栓型号要求背栓孔的质量标准及允许偏差范围，采用特制专用检查工具（精确到0.1 mm）对现场所有背栓孔进行全数检查,汇编成检查台账，检查质量不合格者不得上墙，检测合格方可安装背栓连接件。

图3 石材背栓孔剖面

表1 背栓钻孔构造要求数值及偏差

图4

背栓材质一般为S316或S304级不锈钢，背栓直径通过结构计算来确定，一般为6 mm或8 mm。钻完孔在石材背部背栓处加3 mm尼龙塑料垫片（这可起到三向隔震减震效应,在往复动力冲击荷载作用下起到缓冲作用，从而保障背栓锚固连接部位不受损坏和明显位移），然后将锚栓插入锚孔,用专用的打入工具轻轻地击打推进间隔套筒，在推进期间迫使在其下面的扩压环张开并与孔底石材形成3个接触点,正好填满孔底并和石材形成凸形结合,使应力均匀分布,对拓孔周壁不产生挤压力,从而完成无应力的锚固。此工法适用于石材厚度大于25 mm且质韧石材。固定石材背面的新型背栓连接件时应将石材置于铺有柔性材料的工作平台上进行，安装应牢靠，同时确保石材正面到连接挂件相对位置准确且距离一致，如天然石材厚度较薄则在石材背面与背栓连接挂件接触面同尺寸增设垫片进行调整。

4）横竖龙骨安装

按图弹出横竖龙骨的立面位置，用钢丝线挂垂直、鱼丝线拉水平控制线,并做好相邻墙面阴阳角转折控制。为保证不受其他因素影响，垂直钢丝线每3层设一个固定支点，水平鱼丝线每7 m设一个固定支点。先将竖龙骨通过连接件点焊在预埋件上,确定牢固后用托板检查垂直,拉通线检查平整,校正后进行全面焊接。所有竖龙骨安装后要进行检查,达到要求后进行除渣、表面处理，并做两层环氧富锌（或无机富锌）类防锈底漆加一层面漆，漆膜总厚度室内不小于120 μm，室外不小于150 μm。完成竖骨架安装后，再进行整体调平，根据施工图在竖龙骨上定出横龙骨水平标高位置后安装横龙骨（其断料尺寸应比分割尺寸小3 mm），横龙骨与竖龙骨之间加设橡胶垫块。由于龙骨安装的精度,直接影响到最终工程质量及视觉效果，因此所有龙骨安装完成后必须进行检查，确保整个立面横平竖直，使幕墙外立面处在同一垂直平面上,做好隐蔽前的检验记录，并及时报验，达到要求后方可进行下一道工序。

图5

5）外墙防水处理

导致外墙渗漏的作用大致有6种:重力、动能、表面张力、毛细运动、空气流动、压力差。对于开放式石材幕墙的外墙防水主要为迎面防水，采用防排结合，绝大部份雨水可通过石材正面、背面排至地面，少部分雨水在瞬间风力作用下产生压力差会带入空气腔。鉴于此，在竖龙骨上安装镀锌钢板挡水片（既保持石材内外等压，又可防止雨水溅入，较好地解决挡雨的问题，且外观质量好），镀锌钢板与竖龙骨之间用不锈钢止水螺栓固定，并在止水螺栓上增设止水垫片。同时，在止水螺栓与镀锌角钢、镀锌角钢和镀锌钢板、镀锌钢板之间接缝以及镀锌角钢和立柱接缝采用打耐候密封胶处理，打胶时相对湿度不宜低于50%。此外，在石材安装好后,对顶部石材用耐候密封胶进行密封，组成一个相对封闭挡水面,消解动能、重力和压力差的作用。

6）石材板块精准度控制

为了减少石材表面跟水和大气的接触，并减少污物依附在石材上,保护石材美观及延长使用寿命，在石材进场安装前要先进行石材防水、防污处理,刷石材表面防护剂,避免施工过程中石材受到污染。首先对石材颜色进行挑选并预排版、编号,以备正式安装时按号取用。镀锌角钢挂件的定位、安装，也是可更换背栓式石材幕墙安装中非常关键的环节和安装难点，安装精度要求高（要求误差控制在±1 mm之内）,它的位置准确与否直接关系到石材幕墙的外观效果。根据规范要求，同时为保障荷载传递均匀，镀锌角钢挂件与背栓连接挂件接触处设置耐热的环氧树脂玻璃纤维布或尼龙12垫片。镀锌角钢挂件通过不锈钢止水螺栓固定在横龙骨上，其与镀锌钢板挡水片之间用橡胶垫片连成一体。石材安装严格遵照工艺流程图组织施工，根据事先在挡水片上放大样，立面分格尽可能与设计相一致，以达到整体协调美观的装饰效果。石材安装时拉通线从下至上，从左到右的原则将安装好背栓连接件的石材依次卡入连接挂件。每挂好一块石材随即用专用靠尺检查表面平整度、垂直度、水平度、接缝宽度等,如达不到要求,通过调整纵横向调节螺栓,直到满足要求为止。由于采用新型背栓连接挂件在石板安装时操作简便，一挂即可，纵横向校准俱佳，从而确保石材板面横平竖直、表面平整、宽窄均匀。控制好石材高程累计误差，控制方法是在每个楼层弹1 m水平基准线，以1 m线校核施工误差，要求一般不超过±2 mm，若超出此误差范围，则及时在上一层石材安装时调整。

3 结语

图6 背栓式开放干挂石材幕墙施工工艺流程图

背栓式开放干挂石材幕墙工法较为复杂,施工技术要求精准、细腻，整体质量控制难度较大,外观简洁清晰,视觉效果良好。该工程通过本次QC小组活动，积累了背栓式开放石材幕墙的施工经验,取得了良好经济效益和社会效益，达到国内的先进水平而被国家工程建设质量奖审定委员会授予“2013年度全国工程建设优秀质量管理小组二等奖”,总结了背栓式开放干挂石材幕墙施工工艺，编制了科学的工艺流程，归纳整理形成了《背栓式开放干挂石材幕墙施工作业指导书》和《背栓式开放干挂石材幕墙施工工法》，更好地指导类似工程的施工。它克服了钢销式和槽式干挂石材幕墙的某些缺点,在安全、耐久(一般干挂石材幕墙使用年限仅为25年,而背栓式干挂石材幕墙使用年限达50年)、环保、节能、美观、技术经济方面与其他传统的石材幕墙干挂法相比具有无可比拟的优越性，随着安装工艺的日臻完善和成熟，未来具有非常广阔的发展前景。

[1]JGJ 133-2001,金属与石材幕墙工程技术规范[S].