干挂石幕墙强度安全验算和施工方法

 近年来，建筑幕墙随着高层建筑的崛起而迅速广泛应用，建筑幕墙按其面材特点可分为：石材幕墙和金属幕墙以及玻璃幕墙。按其制作与安装方法可分为：元件式幕墙和单元式幕墙。这里着重把干挂石幕墙强度验算原理和施工方法较为详细地谈一下。 
      某工程干挂石的最高点为标高17.7m，干挂石最大面积为1000×1240mm（高×宽），标准挂石厚度为30mm。挂石采用短槽式安装于钢结构骨架上。  
    1. 主要材料： 
    干挂石：国产花岗石 
    f=5.6N/mm2 
    （按花岗石各级强度暂取中间值） 
    钢架：立村采用80×40×4方钢管，横梁采用L40×40×4角钢。 
    1 设计计算及分析 
    1.1 荷载及作用 
    作用在干挂石幕墙上的风荷载设计值按下式计算且不小1.0kN/m2。 
    ω=1.1×βz×μz×μs×ωk 
    式中：ω（50年一遇）：作用在干挂石幕墙上的风荷载设计值（kN/m,sup>2） 
    βz：瞬时风压的阵风系数，取2.25 
    μz：风压高度变化系数，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》 
    μs：体型变化系数 
    ωk：风荷载标准值（kN/m2） 
    风荷载设计值ω 
    ω=γω×Wk=1.4Wk 
    式中：γω——风荷载分项系数取1.4 
    标准层：Wk=2096Pa 
    Wk——地震荷载作用标准值 
    1.2 石材设计计算 
    ①石材强度验算 
    δ=δWK+δEK 
    式中：δWK、δEK——风荷载和地震作用产生的应力标准值 
    δ——附加荷载作用标准值 
    ②不锈钢板挂钩的剪应力验算
    τp=qk×b×a×β/2×n×Ap 
    式中：τp——挂钩的剪应力 
    Ap——挂钩的截面积 Ap=60mm2 
    n——一个连接边的钢销数量n=3 
    a、b——石材的长短边尺寸 a=1240mm b=800mm 
    qk——风荷载和地震作用产生的应力标准值 
    β——剪力放大系数 β=1.275 
    ③槽口处石板的剪应力验算。 
    τp=qk×b×a×β/[n×（t-d）×S] 
    β——剪力放大系数 β=1.275 
    式中：τp——石材的剪应力 
    n——挂钩数量 n=6 
    a、b——石材的长短边尺寸 a=1240mm b=800mm 
    qk——风荷载和地震作用产生的应力标准值 
    qk=1661Pa 
    β——剪力放大系数 β=1.275 
    t——石材厚度 t=30mm 
    d——槽口宽度 d=5mm 
    S——槽底（圆弧）总长度 
    S=3.14×25=78.5mm 

2. 干挂石幕墙施工工艺说明 
    2.1 测量放线、定位 
    根据土建提供的测量基准点构成的线控制网示意图，以测量基准点坐标为基准，采用天顶法利用激光经纬仪、铅垂仪垂直测量，并传递至各楼层，在于各层楼面重新测设井字形线控制网，然后将各层井字形线控制网平移至外梁上，作竖向测点联结，即可建立垂直基准线并由此可构成立面控制网。将立面控制网平移至立面外墙，确定各楼层的墙面位置并做好标记，各层立面以此标记为准，采用钢丝线确定立面位置。 
    2.2 钢架安装 
    钢架固定铁件定位以放在梁柱上的线为准，必须控制两个方向的位置误差和角度误差，安装时两块铁件的距离、水平度和垂直度必须一致。安装过程中对钢架位置误差较大，应设法调整。焊接固定时必须保证设计要求的焊缝厚度，焊缝不得有平夹渣、气孔等各种缺陷，焊完后焊缝要求敲掉氧化皮，检查外观和防腐处理。凡是误差超过规范规定的必须进行修复校正处理。 
    利用焊接好竖向受力件进行横向受力件安装，按图纸要求进行横梁位置分格。施工人员利用竖向受力杆为落脚点进行钢横梁焊接。焊接要达到设计要求。当安装完一层高度时，应进行检查、调整、校正、固定，使其符合质量要求。如一幅幕墙宽度在35m以内，同层横梁标高偏差不能大于5mm；如幕墙宽度在350m以上，则同层横梁标高偏差不能大于7mm。 
    2.3 石材安装 
    安装前应根据石材施工排板图检查石材与图是否相符，检查石材的尺寸及外观质量，同时对照加工图检查加工精度，将合格的石材上、下扣槽擦拭干净，不能留有砂土颗粒，与玻璃幕墙相连部分的石材在安装玻璃之前挂装，以免损坏污染玻璃。 
    用环氧树脂注满槽坑，平稳抬起石板，将槽口对准已固定在横当上的扣件缓缓插入，再将另一对扣件插入上部槽内，使石板稍向前倾，令扣件挂上横梁后，再让石板恢复到垂直状态，并将扣件向下压实，检查调整石板的垂直水平进出位置，使其符合立面控制线。
    2.4 注胶及清洁 
    注硅酮耐候胶前，应清洁耐候胶与玻璃间的缝隙，不应有水、油渍、涂料、铁锈、水尼砂浆、灰尘等；应充分清洁粘结面、并加以干燥。玻璃一般采用甲苯或异丙醇作清洁剂。 
    注胶应结合设计图纸注意控制胶的施工厚度，胶筒沿接缝应匀速移动，挤压胶枪力量也应均匀；胶层太薄不利于保证密封质量和防止雨水渗漏，而且对因铝板热胀冷缩产生的拉应力也不利；但也不能太厚，当硅酮耐候胶受拉力时，太厚胶容易被拉断破坏，使密封和防渗漏失效。 
    3. 施工安全管理措施 
    ①施工中，在指定地点休息、吸烟，不得随意扔烟头，严格执行防火规定；施工作业区及库房应配备一定数量的灭火器具。 
    ②每天作业完成后，施工人员应收拾现场并清除废弃物料。特殊工种应持有市、县劳动部门核发的上岗证，上岗证按规定年检，进场即办理动火证。 
    ③安全防火组织健全，做|考试|大|到人员落实，全体工人必须熟练使用各种消防器材，了解掌握各种火灾使用消防器材的种类和方法。 
    ④电焊工必须持证上岗，焊接时下方必须设有接火斗，旁边有水桶、灭火器等安全防火措施，并由专职安全员指定一名施工人员在现场监护。 
    ⑤在高层建筑幕墙安装与上部结构施工交叉作业时结构施工层下方须设挑出3m以上防护装置。高空作业通道必须整洁畅通，靠外一侧安全防护网应找有关方面搭设，无防护设施，不能施工；专职安全员应随时检查围护栏杆、安全防护网是否牢固良好，如发现问题应及时向有关主管报告，采取措施予以解决。