背栓连接干挂石材幕墙施工工法
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干挂石材幕墙是一种高档的外墙装修，普遍应用于各类公用建筑。背栓连接是通过背栓、连接件将石材板与骨架连接的一种石材幕墙固定方法。通过工程实践，总结形成本工法。
工法特点
1、对施工现场污染少，较为环保；
2、每块石板材可独立安装、独立更换，作为独立单元受力，能排除硬性接触带来荷载反应，具有更好的安全性能及抗风压、抗震动和降低热胀冷缩效应等性能，使用寿命更高。节点做法灵活，使用过程中，维修更换方便；
3、背栓的具体型号和种类；
4、背栓式石材干挂件的承载能力高于传统做法。且石材板成孔质量好，工厂化施工程度高，板材上墙后调整工作量少，可提高现场安装进度。
适用范围
适用于建筑高度不大于100m、非抗震设计或抗震设防烈度不大于8度的公用建筑石材幕墙工程施工。
工艺原理
运用具有气压成孔技术的石材背栓钻孔设备，在石材板背部距板边100～180mm处进行磨孔、拓孔，并将成孔合格后的石材板与背栓采用尼龙网套柔性结合，并以每块石材板为单元将力直接通过骨架传递到主体结构。
施工工艺流程及操作要点
1、工艺流程
2、操作要点
2.1 施工前准备：
预埋件位置、牢固性检查，当预埋件偏差超出相关要求时，应有合理的预埋件修补和弥补方案，并根据方案进行处理，直至满足要求。骨架安装前进行石材幕墙的“四性—风压变形性能、雨水渗漏性能、空气渗透性能(有热工性能要求时做)、平面内变形性能”试验。
2.2 测量放线：
根据主体结构的基准轴线和水准点进行准确定位，对照幕墙施工图将转角位置、轴线位置、变高截面位进行复核检查，确保放线准确。测量时应控制分配测量误差，不能使误差积累。测量放线应在风力不大于4级的情况下进行，并要采取避风措施。
2.3 金属骨架加工、安装：
1）根据施工放样图检查放线位置，以现场尺寸加工下料。
2）安装同立面两端的竖框，然后拉通线按顺序安装中间竖框。将各施工水平控制线引至竖框上，并用水平尺校核。
3）按照设计尺寸安装金属横梁。横梁一定要与竖框垂直。焊接前，应对下方和相邻的已完工作面进行保护；焊接时需采用对称焊，以减少因焊接产生的变形。焊缝质量检查合格后，对所有焊点、焊缝去焊渣及刷防锈漆。
4）钢构件表面防锈处理应符合现行国家标准《钢结构工程施工验收规范》GB 50205的有关规定，钢构件焊接、螺栓连接应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GBJ 17及《钢结构焊接技术规程》JGJ 81的有关规定。
6）防火层的衬板采用厚度不小于1.5mm的热镀锌钢板,不得采用铝板。接缝处打防火胶,防火层的密封材料应用防火密封胶。
2.4 铝合金连接件安装：
铝合金连接件应选用背栓生产厂家的配套产品。连接件与金属骨架的连接应按照现行规范要求施工作业，根据螺栓材质确定是否需要采取防锈、防腐蚀措施。
2.5 石材板加工、成孔：
1）严格控制石材色差、尺寸偏差以及破损，若有明显色差、破损、缺楞、裂痕、掉角等石材不得使用，石材板颜色和花纹协调一致，将合格石材板按图纸进行编号分类。
2）石材板成孔工艺及要求
①石材板成孔工艺：采用专用设备磨削柱状孔→拓孔→清孔
▲图1 石材板成孔剖面图
②石材板成孔尺寸控制要求见表5.1。
▼表5.1 石材板成孔尺寸控制要求(mm)
注：h/（单切面背栓无）的厚度由石材厚度允许公差决定。
3）用专用石材背栓钻孔设备对石材板进行成孔作业，在石材板背面上下两边进行磨孔，孔位距边缘100㎜～180㎜；横向间距不宜大于600㎜。背栓钻孔设备切削孔转速最高为12000r／min，自动升频；设备使用与背栓型号、连接形式匹配的钻头，利用气压成孔技术进行磨孔、拓孔，对石材板不会造成损伤。石材板成孔后，对孔径、孔深、拓底孔进行检查，合格后方能安装背栓。随着石材开孔技术的改进，使得开孔成本大大降低。
4）石材板的背栓数量应符合表5.2。
▼表5.2 石材板与背栓的选择关系
注：上表为常用规格，超规格的应通过具体计算确定。
5）背栓植入
安置工作台（台面放置合适的橡胶板）→放置已成孔的石材板→将背栓植入石材板孔中→完成背栓紧固→组件抗拉拔试验。
根据背栓型号确定背栓植入紧固方法，非旋进式背栓—使用专用工具击胀（抽拉）使胀管端扩张紧固；旋进式背栓—旋进螺栓使胀管端扩张紧固。
在背拴表面增加了尼龙网套，可提高了背拴挂件的抗震性能，排除背栓与石材板硬性接触而降低热胀冷缩效应。
2.6 石材板安装
1）建筑物为多层的石材幕墙安装：将组装完成的石板材按照从下到上、从左到右依次进行安装即可。先按幕墙面基准线仔细安装好底层第一皮石材板，且宜先完成窗洞口四周的石材板镶边。安装完每一楼层后，要注意调整垂直度误差，不要积累。
2）建筑物为高层的石材幕墙安装：将组装完成的石板材按照从上到下、从左到右依次进行安装即可。先按幕墙面基准线仔细安装顶层第一皮石材板，且宜先完成窗洞口四周的石材板镶边。安装完每一楼层后，要注意调整垂直度误差，不要积累。
3）安装节点图如下：
▲图2 背栓干挂石材幕墙纵剖面节点图
▲图3 背栓干挂石材幕墙横剖面节点图
▲图4 背栓干挂石材幕墙窗台剖面节点图
▲图5 背栓干挂石材幕墙转角剖面节点图
2.7 石材板拼缝口处理
石材密封胶注胶前必须进行相溶性试验和耐污染试验，合格后方可使用；石材拼缝口密封处理分为敞缝式和密封式。根据设计和地区特点情况进行合理选择。
1）敞缝式密封处理是采用在石材拼缝内侧增加挡水片，防止雨水溅入，能较好地解决挡雨的问题。优点在于提高外墙饰面的美观，缺点在于不适合有热工性能要求的石材幕墙工程，适用范围受限。
2）密封式处理是对石材板拼缝进行注胶密封。优点在于适宜范围广，对有热工性能要求的建筑有利，缺点在于硅胶易发黄变质、沾尘污染等，影响外墙饰面的美观。
①为确保粘结质量，注胶前清洁石材板拼缝口表面的灰尘、水、油污等物，并保持石材板拼缝干净、干燥；
②为确保拼缝注胶质量，注胶前用带有凸头的刮板填装泡沫棒，选用的泡沫棒直径应略大于胶缝宽度；
③为保证石材板面的洁净，注胶前用纸胶带沿缝隙两侧进行粘贴；
④嵌缝胶选用石材板专用硅酮密封胶，注胶温度应在5～40度范围内进行，注胶应尽量连续，胶缝均匀、密实、饱满,胶体不得产生气泡。若不慎将胶体沾在墙面上，应立即除去，并用清洁剂及时清除余胶。胶体厚度一般为缝宽的1/2，且不小于4mm，不得大于缝宽， 胶体太厚则容易使胶体受力时被拉断拉裂，造成密封和防渗漏失效；
⑤打完胶后要在表层固化前用刮板将胶缝刮为凹缝,胶面要光滑、圆润,不能有流坠、褶皱现象。胶缝修整完毕后应立即将两侧纸胶带撕掉,打胶操作业应避开阴雨,大风天气；
⑥注胶施工完后，用干净的棉质或脱绒白布倒上溶剂对胶缝两侧石材面进行清洁,禁止将白布入内沾取，溶剂为专用清洁剂或草酸。注意已完工作面的保护。
材料与设备
1、材料要求
1.1 石材幕墙工程所用材料的品种、规格、性能和等级，应符合设计要求及现行行业标准《金属与石材幕墙工程技术规范》 JGJ133－2001、《建筑幕墙》 GB/T 21086-2007、《钢结构工程质量检验标准》GB 50221的有关规定。
1.2 所用钢材必须是合格钢材，具有产品质量证明等相关完整资料。碳钢：型材、板材符合JISG3131规范，紧固件符合JISG3101规范；不锈钢：紧固件符合JISG4304规范，型材、板材应符合JISG4305规范；铝合金：连接件应符合《铝合金建筑型材》GT 5237。背栓、缓冲套应采用不低于304的不锈钢制品，背栓的质量必须经过有资质的检测机构进行检测，检测合格后方能使用。
1.3 石材板弯曲强度值（干燥和水饱和状态）≥8MPa，体积密度不小于2.56g/cm3；干燥压缩强度不小于100.0 MPa；吸水率应小于0.8%；石材板的技术要求应符合《天然花岗岩建筑板材》GB/T 18601-2001。
1.4 连接件选用不锈钢制品时，厚度≥3mm；连接件选用铝合金制品时，厚度≥4mm，根据具体计算选用T5或T6材质。石材研习社（IDstone5A）
1.5 应选用含硅油少的中性硅酮密封材料，避免硅油渗透污染石材表面，避免非中性硅酮密封材料对石材产生腐蚀；
2、机具设备：后切背栓石材钻孔机、电焊机、型材切割机、台钻、角磨机、经纬仪、水平仪、钢直尺、塞尺、注胶枪、电锤、扳手、螺丝刀等，机具设备型号、数量根据工程具体需求配置。
质量控制
本工法严格按照《建筑装饰装修工程施工质量验收规范》GB 50210-2001、《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133-2001的要求执行。
▼表7.1 每平米石材表面的质量和检验方法
注：石材花纹出现损坏为划伤。石材花纹出现模糊现象的为擦伤。
2 、石材幕墙立柱、横梁安装质量控制必须符合表7.2的有关规定。
▼表7.2 石材幕墙立柱、横梁的安装允许偏差和检验方法
3、石材板成孔质量控制必须符合表7.3的有关规定。
▼表7.3 石材板成孔允许偏差和检验方法
4、石材板安装质量控制必须符合表7.4的有关规定。
▼表7.4 石材板安装允许偏差和检验方法
5、石材幕墙安装质量控制必须符合表7.5的有关规定。
▼表7.5 石材幕墙安装允许偏差和检验方法
6、劳动组织
根据工程项目规模、进度要求和工程技术的复杂程度来确定劳动组织，施工作业班组按照工艺主要流程分为骨架制作、安装班组和石材加工、安装班组。
如：每500m2幕墙工程，劳动力组织为骨架制安6人，石材饰面板加工（含石材板成孔、背栓植入等）6人，石材饰面板安装、调平4人，拼缝注胶1人。
安全措施
1、作业人员进场前，必须学习现场的安全规定，进行安全技术交底；广泛宣传、教育作业人员牢固树立“安全第一”的思想，提高安全意识。必须穿防滑鞋，严禁赤脚等。
2、必须随时携带和使用安全帽和安全带，配备工具袋，严禁违章作业。
3、脚手板上的废弃物应及时清理，不得在窗台、栏杆上放置施工工具。
4、电焊工必须持证上岗。操作时必须戴绝缘手套和防护面罩。
5、在电焊作业时，必须设置接火斗，配置看火人员；各种防火工具必须齐全并随时可用，定期检查维修和更换。
6、施工现场临时用电采用TN-S系统，严格要求使用五芯电缆配电，系统采用“三级配电两级保护”，实行“一机、一闸、一漏、一箱”制度，配电箱进出线设在配电箱下端。严禁使用花钱、塑胶软线等。
7、电钻使用前应先检查电源是否符合要求，然后空转试运转，检查转动机构工作是否正常，接地保护是否良好，以免烧毁电动机或造成安全事故。
8、型材切割机使用前应先检查电源、电压是否符合切割机铭牌的要求，绝缘电阻、电缆线、地线等是否完好、可靠，切割机各连接部位有无松动情况等。
9、电锤打孔时，电锤的钻头必须垂直于工作面，要用手均匀按压电锤，连续送进，不准使钻头在孔眼内左右摆动，以免扭坏电锤。
10、在高层建筑幕墙安装与上部结构施工交叉作业时，结构施工层下方须架设挑出3m以上的防护装置。建筑在距地面3m左右，应搭设宽6m的水平安全网。
环保措施
1、石材打孔机、切割机等机具的使用，尽量在市民非休息时刻进行作业，采取必要的防尘、降噪措施，减少对环境的影响。
4、对已污染的地面、路面及时进行清洁。
5、对进出场车辆进行卫生管理，必要时进行车厢覆盖、车轮冲洗等。
效益分析
1、社会效益
1）石材饰面板安装后，即可受力，在其周边施工作业不受影响，便于连续施工作业，有效提高了施工效率。
2）背栓钻孔设备利用气压成孔技术对石材板进行成孔作业，减少石材板的破损损耗。其可进行成批加工，精度好、效率高，大大加快了施工进度，且相对环保。
3）该工法特别适用于高层建筑和抗震建筑幕墙。使设计师的柔性构造连接设计意图能得到更好的体现，同时为设计师设计各类图形增加了设计空间，为设计师创造更美更好的作品提供有效的施工技术支持。
2、经济效益
1）背栓干挂石材幕墙具有较好的抗震性能、安全性能。便于维修、更换，降低维护、维修成本。
2）由于效率提高，该技术综合经济性能高，每1000m2幕墙比传统骨架幕墙节约成本约11500元。
3）技术性能比较详见表10.1。
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