论石材幕墙设计
【摘 要】 论文以石材幕墙的概述为分析对象，并对石材幕墙的设计进行了阐述，结合实际情况，对干挂花岗石幕墙节点设计进行了探讨。
【关键词】 石材；幕墙；设计
一、前言
我国石材幕墙设计虽然取得了不断的发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在行业快速发展的新时期，加强对石材幕墙设计的分析，对确保工程的质量有着重要意义。
二、石材幕墙的概述
随着建筑业的发展，建筑装饰材料可谓百花齐放，争奇斗艳。石材以其自然、厚重、华贵等独特的优势，使当今越来越多的建筑或端庄或华贵或纯朴自然或富丽堂煌，无不产生震撼人心灵的端庄气势，斑斓的色彩，抽象中蕴含大自然的无穷变化，或含蓄或浪漫。因此，石材被广泛应用于建筑外墙，室内外地面、墙面等。
但随着近几年来的发展，全国各地的办公楼、住宅楼幕墙干挂石材更加广泛应用，许多工程的石材幕墙设计与施工之间缺乏沟通协调，有些设计单位只提供平立面图纸及少量的节点图，设计程度无未能达到施工图要求，为后续的施工埋藏隐患，有些工程在设计时也没有相应的力学计算或提供的计算与现场跨度不相符，依靠多年的经验进行施工，甚至有些工程还采用大面积的石材云石胶或过期胶，按相关规范要求，石材幕墙金属挂件与石材间粘固定材料宜选用干挂石材用环氧胶粘剂，不应使用不饱和聚酯类胶粘剂。因而，干挂石材幕墙的规范设计与施工成为当时务之急，必须严格执行相关规定，其力学计算结论与现场施工的抽验数据试验结果必须相吻合。
1、装饰优点
天然材质、光亮晶莹、坚硬永久、高贵典雅；石材在潮湿状态下，能抵抗冻融而不发生显著之破坏者，此性能称为耐冻性。岩石孔隙内的水份在温度低到摄氏零下20时，发生冻结，孔隙内水份膨胀比原有体积大1/10，岩石若不能抵抗此种膨胀所产生的力量，便会出现破坏现象；石材的抗压强度会因矿物成份、结晶粗细、胶结物质的均匀性、荷重面积、荷重作用与解理所成角度等因素，而有所不同。若其他条件相同，通常结晶颗粒细小而彼此粘结一起的致密材料，具有较高强度。
2、装饰不足
笨重的石材做高层建筑外墙有诸多严重危险性，在建筑业中的招投标尚未完全规范，不少石材幕墙工程是谁的造价最低谁中标，有个别的分包，这样低价中标，为了不赔钱就要偷工减料，这使得石材幕墙的安全性很难得到保障；设计中存在不规范行为，不少设计院对石材幕墙不熟悉，只在图纸上标明什么幕墙，而不考虑实际情况。石材幕墙有些由中标的幕墙公司自己设计，有的设计院请结构师认真审查，但大部分设计院走形式的审查，设计并不过关；石材幕墙防火性能很差，尤其在高层建筑，火灾一般均在室内燃起，楼内的大火会使挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高，使钢材软化，失去强度，石板将会从高层形成石板“雨”落下，不仅对行人造成危险，也给消防救火造成困难。
三、石材幕墙的设计
石材幕墙的设计通常是根据石材的分格尺寸、颜色、材质等，确定出详细的石材幕墙立面图及各部位的节点详图，然后依单块石材的重量、尺寸及抗震、抗风压等各项要求，进行相关的力学计算，确定石材的干挂方式及龙骨体系、埋件、连接件等的尺寸规格。
1、石材的选择
对于现阶段的幕墙设计而言，需要以建筑设计单位和建设单位的外观效果、功能要求和投资目的为依据，根据建筑设计单位对幕墙结构、形式以及颜色等方面的要求进行控制来向建筑设计单位和建设单位提供各种石材样本，以辅助建筑设计单位和建设单位在工作中快速、明了的选择各种石材原材料。通常在石材原料的选择中首先要掌握石材相关资料和基础知识，一般而言，选择工作中重点需要考虑所使用石材的表面颜色、特征和线条等环节，同时还需要对石材的物理性质和技术指标进行深入分析和控制。石材作为一种天然材料，其具有物理性能变化大的特点，因此我们进行深化设计时必须要及时提供石材样本给建筑设计单位和建设单位进行确认，以便深化设计工作的正常进行。
2、石材及干挂体系的力学计算
石材幕墙作为主要的建筑外围护结构，其设计效果好坏直接影响着建筑物外立面美观性和质量，因此在设计过程中，要整体考虑建筑安全性和耐久性，深入分析其力学性质。目前，石材幕墙设计工作中，力学计算主要包括以下几个方面内容：
（一）荷载的确定
计算时通常考虑材料的自重、所受风荷载及地震荷载，并根据荷载作用方式对其进行组合。其相应分项系数及组合系数都应严格按规范要求取用，对某些特殊的建筑物，设计说明书中对相应荷载计算取值会有特殊要求，在计算时应和规范相互对照取其最大值。对干挂体系进行计算时，应根据刚体的力的传递的特性，确定其所受荷载进行力学计算。
（二）石材的计算
石材的计算主要包括石材板块自身的抗弯计算和石材板块与挂件销钉连接处的抗剪计算。有时还应计算石材的热裂应力。计算方式与石材的干挂方式有关，石材板所受荷载包括水平向的风荷载和地震荷载，竖向的地震荷载和石材自重。以及温度变化产生的热裂应力。背栓式干挂石材典型的安装体系是通过上下各2组挂件将石材固定，其中石材上边两组挂件起支承石材重量及在垂直于石材平面的方向上约束石材的作用，下边的两组挂件只是在垂直于石材平面的方向上起约束石材的作用。
四、干挂花岗石幕墙节点设计探讨
1、典型干挂花岗石节点设计
（一）钢销式石材干挂系统
钢销式石材干挂系统，上下板块之间采用钢销连接，施工方便，结构简单，但相互关联的石材上下板块间，要移动或更换一块石材板块必须牵动周围的板块，不具备独立更换功能，对石材的维护十分不利；集中受力点，钢销石材有较小的受力面积，安全性较差。
（二）单肢短槽式干挂法
将相邻两块石材面板共同固定在“T”形卡条上（“T”形卡条为不锈钢或铝合金条），再固定卡条与骨架。
（三）双肢短槽式干挂法
双肢短槽式干挂法是将相邻的两块石材面板共同固定在“干”形卡条上，“干”形卡条采用铝合金挤压成型，再与骨架固定。
（四）通槽式干挂法
与单肢短槽式干挂法相近，通槽式干挂法的原理是采用通长卡条，通槽上下开。在单元式石材幕墙中，更多采用这种干挂法。
（五）小单元式干挂法
称为小单元的建筑幕墙，由金属副框、各种单块板材采用金属挂钩与立柱、横梁连接的可拆装的建筑幕墙。石材面板虽然相连，但还是通过骨架与铝合金卡条，相邻石材板均是独立与骨架相连，使干挂石材幕墙的安装方法、加工方法、设计方法、物理性能等得到了改变。
（六）背栓式干挂法
在石材面板的背面，先采用专用设备钻孔、拓孔，然后连接专用螺栓锚固在石材背面，再通过铝合金卡件与骨架固定。
2、分析抗震性能
幕墙抗震设计，要求幕墙在地震轻微作用下应保持完好。在中震作用下，部分面板破碎，经修理后仍然可以使用。在罕遇地震作用下，幕墙骨架不应脱落、倒塌。由石材面板和金属框架等组成的石材幕墙构件，其变形能力很小，只能通过大侧移影响弹性的连接来避免主体结构。从节点构造来看，钢销式、短槽式、通槽式等石材面板均共同固定在挂件上，面板与骨架连接成整体，不利于位移变形，在地震作用下，缺乏活动余地，骨架会随着石材面板同步震动，仅依靠骨架与主体结构之间的活动连接来解决其抗震措施。
五、结束语
石材幕墙的设计至关重要，因此，在设计的后续发展中，要不断提高设计人员素质，加强对石材幕墙设计的重视，严格工程体系，促进石材幕墙设计水平的提高。
参考文献：
[1]黄建木.建筑幕墙施工图纸设计常见技术问题剖析，福建建筑，2010
[2]苑家正.浅析外墙干挂花岗岩装饰施工质量控制[J]，科技促进发展，2011
[3]闫德刚.浅析如何做好干挂花岗岩的质量控制[J]，科技促进发展，2011