淺談陶板幕墻的性能與工程應(yīng)用

    在我國(guó)，陶瓷產(chǎn)品早已廣泛應(yīng)用于政府機(jī)關(guān)大樓、機(jī)場(chǎng)、地鐵、銀行、賓館、商業(yè)大廈、購(gòu)物中心以及大型住宅等高級(jí)建筑的內(nèi)外墻裝飾，早期的建筑多采用濕貼工藝進(jìn)行瓷磚的內(nèi)外墻裝飾施工。然而，由于采用濕貼施工方式的瓷磚處于建筑物外表面，在風(fēng)雨侵蝕加之地震和溫度變化的作用下，易產(chǎn)生老化、松動(dòng)和脫落現(xiàn)象，嚴(yán)重情況下可能造成大量的財(cái)物損失和人員傷亡。隨著陶瓷生產(chǎn)工藝的提高，特別是采用了大噸位壓機(jī)后，所生產(chǎn)的陶瓷板單板尺寸已可達(dá)1200×1800ｍｍ，且板材致密度高、抗折強(qiáng)度高、抗沖擊性能好。另外，陶瓷板在強(qiáng)度、吸水率、耐候性等方面也優(yōu)于傳統(tǒng)的石材幕墻用花崗巖和大理石材料，且色彩、圖案、表面質(zhì)感更加豐富多彩并可人為控制。在陶瓷生產(chǎn)企業(yè)和建筑幕墻技術(shù)人員多年的共同努力下，終于成功地將大規(guī)格瓷質(zhì)板用作幕墻材料，且各種陶瓷板幕墻施工工藝也逐漸被開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)成功，逐漸形成膠粘劑粘貼、插銷式、扣槽式、全龍骨背栓式、無(wú)龍骨背栓式、背栓式掛貼等施工工藝。

    外墻干掛陶瓷板幕墻系統(tǒng)作為最新的建筑幕墻構(gòu)造形式，可以滿足建筑物復(fù)雜的立面造型，且能更準(zhǔn)確地滿足設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)意圖和增強(qiáng)幕墻的時(shí)尚感和裝飾感，在建筑幕墻裝飾工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，國(guó)內(nèi)已有許多超高建筑采用了干掛陶瓷板幕墻系統(tǒng)作為建筑的外墻裝飾。

    一、陶板幕墻與石材幕墻對(duì)比

    （一）石材幕墻特點(diǎn)

    石材幕墻屬于傳統(tǒng)的三大幕墻之一，厚重、結(jié)實(shí)，根據(jù)不同的色彩和質(zhì)感可以營(yíng)造出或滄桑或華貴之風(fēng)格。但缺點(diǎn)也很明顯：顏色可選性小，與其他建筑的雷同率高，難以形成業(yè)主或設(shè)計(jì)師的個(gè)性訴求；色差大，不易控制，對(duì)整體的外觀效果往往形成破壞性影響；自重大、易脫落，以及有害的放射性，對(duì)于久居其內(nèi)的辦公人員和過(guò)往行人存在安全隱患。

    （二）陶板幕墻特點(diǎn)

    陶板是以天然陶土為主要原料，經(jīng)濕法成型、高溫?zé)�制而成的一種新型幕墻材料。陶板幕墻與石材幕墻相比具有以下特點(diǎn)：

    色彩。陶板顏色豐富，有紅、黃、灰和咖啡四大色系共幾十種顏色，而且單一顏色大面積使用，色差可控，能充分滿足客戶需求。

    安全。陶板幕墻經(jīng)嚴(yán)格的原料處理、高壓擠出成型、1200℃的高溫?zé)�制，其理化性能非常穩(wěn)定，具有良好的抗折、抗沖擊、凍循環(huán)、耐腐蝕等性能；石材則是天然形成，內(nèi)在質(zhì)地?zé)o法均一，理化性能自然有別；陶板幕墻自重輕，每平方僅31公斤。而石材每平方的重量要超過(guò)60公斤，是陶板的兩倍，不太適合高層建筑使用；陶板幕墻背后用于安裝掛件的溝槽是在陶板生產(chǎn)時(shí)一次成型的，深淺及大小統(tǒng)一，偏差小。而石材則是在施工現(xiàn)場(chǎng)加工，加工質(zhì)量受人為因素的影響大；陶板安裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、成熟，通過(guò)了嚴(yán)格的抗風(fēng)壓、抗震和掛裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試；安裝部件以鋁合金材質(zhì)為主，更具防腐性和不易變形。

    環(huán)保。生產(chǎn)工藝上：陶板幕墻的生產(chǎn)采用濕法成型工藝，避免了目前國(guó)內(nèi)陶瓷界普遍采用的干法成型工藝，大大降低了能耗和污染，代表著未來(lái)陶瓷生產(chǎn)工藝的新趨勢(shì)。實(shí)際使用上：陶板為中空結(jié)構(gòu)，可以有效阻隔熱傳導(dǎo)，降低建筑空調(diào)能耗，節(jié)約能源；石材干掛多屬于密閉式，而陶板特有的橫縫搭接所形成的開(kāi)放安裝方式，使得面材跟墻體之間的空氣層能夠“自由呼吸”，比密閉式能夠更大程度地降低能耗。近年來(lái)隨著世界性的能源緊張，政府已經(jīng)對(duì)公用建筑的能耗問(wèn)題頒布實(shí)施了強(qiáng)制性的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)于石材來(lái)講陶板更能夠滿足這種要求。

    維護(hù)。陶板幕墻表面防靜電，不易吸附灰塵；若陶板表面有灰塵，經(jīng)過(guò)雨水沖刷后則很容易保持干凈。所以陶板具有一定的自潔功能。自潔功能可以降低陶板幕墻的清洗和維護(hù)費(fèi)用，尤其對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)更是不容小覷。

    二、工程應(yīng)用

    深圳市南山區(qū)蛇口工業(yè)七路園景園大廈用地面積6343.40m2，建筑面積29985m2，總套數(shù)160套，主力戶型為74~93m2兩房、129平方米的三房和142m2  的四房，建筑結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架一剪力墻體系，外墻采用了德國(guó)進(jìn)口的AGROB BIJC日ITAL陶板幕墻，如下圖所示：

    該大廈的外墻為開(kāi)放的干掛陶板幕墻體系，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，建筑師對(duì)外墻保溫系統(tǒng)的做法和門(mén)窗洞口的密封設(shè)計(jì)進(jìn)行了反復(fù)研究，與幕墻公司一起確定了合理的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

    干掛陶板要針對(duì)不同部位的吊頂板進(jìn)行認(rèn)真、周到的設(shè)計(jì)，畫(huà)出節(jié)點(diǎn)圖，設(shè)計(jì)人員要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)。幕墻內(nèi)側(cè)的肋板給干掛設(shè)計(jì)及施工帶來(lái)一定的難度，需統(tǒng)籌解決。首先，承重吊頂?shù)匿擙埞遣荒軐⒑奢d傳遞到玻璃幕墻的主體結(jié)構(gòu)上，干掛的鋼龍骨只能“見(jiàn)縫插針”。其次，在肋板玻璃與吊頂交接處無(wú)法用扣件從石板的側(cè)邊固定，因此要采用“備栓式”干掛法。從經(jīng)濟(jì)及工程進(jìn)度的角度出發(fā)必須用普通的鍍鋅膨脹螺栓，普通的膨脹螺栓要牢固的拴住陶板就要有一定的埋深，脹管才能起作用，每塊肋板的間距（這個(gè)尺寸非常重要），也要準(zhǔn)確無(wú)誤，因板材劃分取決于肋板間距；如果是按照幕墻施工圖設(shè)計(jì)，則一定要進(jìn)行尺寸復(fù)核，否則，干掛設(shè)計(jì)交圖后，施工方按圖放樣，陶板供應(yīng)商按圖加工，尺寸不準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致板材浪費(fèi)，并影響工期。

    具體施工過(guò)程如下：嚴(yán)格按圖施工，在鋼架施工時(shí)，吊頂板的就位孔可適當(dāng)開(kāi)大一些，以便板材就位時(shí)微調(diào)；復(fù)核就位孔尺寸，放樣確定板材背面鉆孔位置及側(cè)邊銷孔位置；材側(cè)邊鉆直徑6mm、深30mm孔兩個(gè)；板材背面鉆孔直徑10mm，采用定位銷確保鉆孔深度40mm，每塊板鉆孔4個(gè)；清潔鉆孔內(nèi)粉塵，向孔內(nèi)注入適量的AB膠；將脹管長(zhǎng)度切割成4cm（這項(xiàng)工作可預(yù)先做好），再找入膨脹螺栓，用套管將脹管打進(jìn)鉆孔，直至與石板平齊；再用平墊、彈簧墊片、螺母緊固。掛板就位，先安裝第一塊板，用掛線及托板調(diào)整、固定；再安裝側(cè)邊扣件、銷針；接著安裝第二塊板，對(duì)準(zhǔn)側(cè)邊孔銷及螺栓固定孔，調(diào)整到位后用平墊片、彈簧墊片、螺母緊固。其余板材料照此法安裝。吊頂板安裝完畢后清洗、打膠。

    該大廈建筑區(qū)防震要求高，對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的抗震和抗變形能力要求非常高。為了檢驗(yàn)懸掛系統(tǒng)的抗震性能以及與主體結(jié)構(gòu)連接的整體抗震性能和抗變形能力，甲方委托建筑力學(xué)專家進(jìn)行了陶板幕墻的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。由于地震作用的動(dòng)力特性，對(duì)連接節(jié)點(diǎn)影響很大，而連接節(jié)點(diǎn)的破壞將有可能引起幕墻的破壞和脫落。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)院的節(jié)點(diǎn)可以確保陶板幕墻與主體鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)良好的抗震性能，在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的全過(guò)程中沒(méi)有損壞。當(dāng)臺(tái)面輸入加速度峰值達(dá)到596gal時(shí)試驗(yàn)測(cè)得結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/88，其值已超過(guò)主體結(jié)構(gòu)（框架一剪力墻結(jié)構(gòu)）規(guī)范規(guī)定的彈塑性層間位移極限值（1/100），也超過(guò)了有關(guān)幕墻規(guī)范中對(duì)幕墻可承受變形能力的要求。震動(dòng)臺(tái)的試驗(yàn)結(jié)果證明了該技術(shù)方案是非常成功的。該設(shè)計(jì)應(yīng)用于大廈幕墻中，無(wú)論從抗震性能還是從幕墻的施工工藝，都成功地解決了抗震問(wèn)題。這一成果得到了建研院幕墻和結(jié)構(gòu)方面專家的一致認(rèn)可和好評(píng)。

    三、結(jié)語(yǔ)

    隨著科技的發(fā)展，陶土板的掛接方式也逐步完善。由最初的木結(jié)構(gòu)到現(xiàn)在的龍骨結(jié)構(gòu)。通過(guò)在工程中對(duì)陶板幕墻的研究和實(shí)踐，總結(jié)出這種新型外墻裝飾材料的使用經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)各地區(qū)地震和風(fēng)荷載作用情況，對(duì)其受力和懸掛系統(tǒng)進(jìn)行了研究改進(jìn)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)證明是成功的。

    參考文獻(xiàn)

    [1]TOB陶板：建筑幕墻新寵[J]．福建建材，2009，（2）．

    [2]宋強(qiáng)，張軍艦，付晉東．住宅鋼結(jié)構(gòu)新型墻體材料的應(yīng)用技術(shù)[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008，（22）．

    [3]林海．幕墻發(fā)展的若干問(wèn)題及展望[J]．建筑設(shè)計(jì)管理，2003，（4）．