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天然凝灰岩(砂岩)石材幕墙技术的讨论

来源:  作者:张芹  日期:2006-6-12
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   石材幕墙用天然石板材过去主要采用天然花岗石建筑板材,现在有很多工程采用天然凝灰岩(砂岩)建筑板材。由于有关规范(标准)没有凝灰岩(砂岩)的内容,为帮助广大工程技术人员在使用凝灰岩(砂岩)石材幕墙时掌握有关技术,特对凝灰岩(砂岩)石材幕墙有关技术进行讨论。
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4. 弧形短槽短勾(图5)
    弧形短槽(一般槽宽取7mm,槽长、槽深与砂轮直径和有效长度取值有关),用短勾连接,它要求勾下端处弦长(有效长度)比勾宽长(2×5 mm)10mm,以便安装时调节(并考虑开槽、制勾及安装时定位偏差),受力破坏为剥离破坏,剥离破坏面积与勾宽和勾锚入深度有关,不会随弧形短槽开槽深度和宽度而相应改变,即同样勾宽和勾锚入深度,开槽加深、加宽以后,剥离面积随之减少,因此控制有效长度对弧形短槽抗剪承载能力至关重要。如按规范规定有效长度取不少于80mm,则勾宽应为70mm,如果勾宽40mm,则有效长度控制在50mm左右为宜。

    短平槽(弧形短槽)如果采用蝶式勾,剪切破坏时,槽两侧剥离面积不同,即近勾侧剥离面积大,远勾侧剥离面积小,甚至无剥离(槽壁剪切破坏),因此短平槽(弧形短槽)采用蝶式勾对受力不利。


                 图5      弧形短槽短勾
5. 钢销式(图6)
    在石板材板上、下边上开孔,一般孔径为6~7mm,孔深22~33mm,破坏时石板在销孔两侧呈γ0角,在孔底呈α0角剥离,孔深对剥离面积有影响,但孔深30mm以后继续增加孔深其影响会越来越小。


                  图6       钢销式
6.  背栓式(背栓式)
    背栓式是在石板材背面开背栓孔,用背栓将石材和连接件紧固起来,形成连接节点。单切面背栓背栓孔深一般要大于板厚的一半(例如20mm板厚,孔深12mm)。这样,在受风压力时冲切破坏面积小于受风吸力时冲切破坏面积,且在反复冲击时易于破坏。

    双切面背栓由于板材背面垫圈面积大于扩孔孔底面积,且抗冲击厚度为板厚,受风压力时冲切破坏面积大于受风吸力时冲切破坏面积(即单切面背栓最大冲切破坏面积),而且在反复冲击时不会破坏。凝灰石(黄洞石)由于板材上有孔洞,如果背栓孔位于板上孔洞上(附近)有可能使连接失效。


              图7    背栓式              单切面背栓            双切面背栓
    从现有工程调查发现,勾(栓)铁件锈蚀后体积膨胀,将槽(孔)挤压破坏的情况屡屡发生,导至连接失效。因此勾(栓)必须采用不锈钢(1Cr18Ni9  0Cr19Ni9等)或铝合金(6063、6063a、6061、3003、5005等),不得采用碳钢镀锌件和其它易锈钢件。

    从以上分析,我们可以看出凝灰岩(砂岩)石板的连接设计不仅要选用恰当的槽(孔)形式,并且对勾(栓)槽(孔)的配合尺寸也要正确选择,如果勾(栓) 槽(孔)的配合尺寸选不当,将会可能使石板材连接能力降低,易于破坏。

    通过以上讨论,我认为凝灰岩(砂岩)用于石材幕墙是可行的,但要注意对材质的认识和评估,以及选择正确的连接型式及勾(栓)槽(孔)的连接配合尺寸。凝灰岩(砂岩)用于石材幕墙的计算方法和花岗石石材幕墙相同,只是强度设计值取凝灰岩(砂岩)抗弯强度设计值(实测抗弯强度平均值/2.5)、抗剪强度设计值(实测抗弯强度平均值/5)。

 
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