《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》要點(diǎn)解析

　　石材蜂窩板石材面板抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等于石材蜂窩板石材面板抗彎強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk除以石材面板材料性能分項(xiàng)系數(shù)γr。考慮不同復(fù)合板材質(zhì)和石材面板的特點(diǎn)和工程經(jīng)驗(yàn)，《人造板材幕墻規(guī)范》規(guī)定了石材蜂窩板石材面板材料性能分項(xiàng)系數(shù)γr的取值，見以下表1：

　　表1 石材蜂窩板石材面板材料性能分項(xiàng)系數(shù)γr

　　6 人造板材幕墻面板支承連接設(shè)計(jì)

　　6.1 面板支承連接形式

　　面板支承連接形式多樣是人造板材幕墻另一大特點(diǎn)。規(guī)范中六種面板材料，共采用了六種支承連接形式，根據(jù)材質(zhì)特性及支承連接承載能力驗(yàn)證試驗(yàn)，分別確定了每種面板所適宜采用的支承連接形式，如下表所示：

　　表2 面板支承連接形式

　　6.2 面板的抗彎設(shè)計(jì)

　　面板的六種支承連接形式，其受力形式分別為點(diǎn)支承(四點(diǎn)支承、多點(diǎn)支承)和對邊支承，都可采用有限元方法分析計(jì)算，但規(guī)范中給出了常用的四點(diǎn)支承和對邊支承計(jì)算公式。

　　空心陶板的截面形狀相當(dāng)復(fù)雜，其最大彎曲應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值宜采用有限元方法分析計(jì)算，也可采用均布靜態(tài)荷載彎曲試驗(yàn)結(jié)果，再將其除以陶板的材料性能分項(xiàng)系數(shù)1.8確定其受彎承載能力。

　　對于穿透面板支承連接的木纖維板和纖維水泥板，通常采用的是超過四點(diǎn)的多點(diǎn)支承連接，支承點(diǎn)位置的彎矩一般均比四點(diǎn)支承面板跨中彎矩要小，因此超過四點(diǎn)連接的面板可選擇間距最大的四點(diǎn)的距離作為計(jì)算跨度，參考四點(diǎn)支承面板公式進(jìn)行近似計(jì)算。

　　6.3 面板的彎曲撓度限值

　　瓷板、陶板和微晶玻璃為彈性模量較高的脆性材料，并且其使用時(shí)的板材截面厚度比較大，面板的剛度較高，因此不需控制其彎曲變形時(shí)的撓度。但木纖維板、纖維水泥板和石材蜂窩復(fù)合板是柔性比較大材料，均需控制其彎曲變形時(shí)的撓度(見表3)。

　　表3 面板彎曲撓度限值

　　高壓熱固化木纖維板：彈性模量低，僅為玻璃的1/8，但其彎曲強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值約為玻璃的2倍，是高強(qiáng)度的延性材料，可以發(fā)生較大的變形而不致?lián)p壞，根據(jù)板材的彎曲試驗(yàn)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定撓度限值為1/60。

　　纖維水泥板：彈性模量較低，約為玻璃的1/5，而且其彎曲強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值約為玻璃的1/2.8，是剛度和強(qiáng)度均較低的材料。根據(jù)對纖維水泥板彎曲試驗(yàn)結(jié)果，不同厚度的板材在斷裂破壞時(shí)的撓度為1/60～1/140,確定為1/180。

　　石材蜂窩復(fù)合板：是由脆性的超薄石材面板與鋁蜂窩芯及三種不同背板膠接而成的復(fù)合板材，有一定的柔性。根據(jù)計(jì)算和驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)分別確定為1/120和1/180。

　　6.4 面板支承連接的受拉和受剪承載能力

　　6.4.1 背面預(yù)置螺母點(diǎn)支承連接的石材蜂窩板

　　石材鋁蜂窩芯復(fù)合板背面支承的異形連接螺母，是在板材工廠加工時(shí)采用膠粘劑預(yù)置，現(xiàn)場安裝時(shí)用連接螺栓固定。規(guī)范編制組進(jìn)行了受拉和受剪的對比試驗(yàn)，驗(yàn)證了粘結(jié)預(yù)置連接螺母螺栓的拉拔與剪切的破壞形式和兩者承載力之間的數(shù)量關(guān)系。據(jù)此，《人造板材幕墻規(guī)范》規(guī)定，石材蜂窩板預(yù)置螺母受拉承載力和受剪承載力應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定，受拉承載力設(shè)計(jì)值等于實(shí)測預(yù)置螺母連接受拉破壞力最小值除以預(yù)置螺母連接承載力分項(xiàng)系數(shù)2.15，受剪承載力設(shè)計(jì)值不大于受拉承載力的0.5倍。這樣今后工程實(shí)際中就可以用拉拔的承載能力確定剪切的承載能力而省卻比較麻煩的剪切試驗(yàn)。

　　6.4.2 背栓支承連接的瓷板、微晶玻璃和纖維水泥板

　　幕墻面板的背栓連接，是上世紀(jì)九十年代中期，由歐洲傳入我國的石材幕墻干掛（詞條“干掛”由行業(yè)大百科提供）方法。由于當(dāng)時(shí)經(jīng)驗(yàn)不多，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ 133-2001)制定時(shí)沒有將其采納。然而，由于背栓連接具有可減小面板的支承跨度、降低面板厚度、節(jié)約材料、易于更換面板、可實(shí)現(xiàn)多種板縫設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，近年來，在石材幕墻、瓷板、微晶玻璃、纖維水泥板幕墻中得到了廣泛應(yīng)用。

　　但是，背栓屬于局部的機(jī)械連接方式，背栓連接的受拉和受剪承載力，與面板和背栓的材質(zhì)、背栓的品種、規(guī)格及其構(gòu)造型式、錨固深度、背栓孔的加工精度和背栓的裝配質(zhì)量等因素密切相關(guān)，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，只能通過試驗(yàn)確定。

　　對瓷板、微晶玻璃、纖維水泥板三種面板，采用規(guī)范編制組內(nèi)的慧魚、旗魚和斯泰三個(gè)背栓生產(chǎn)單位的三種具有不同細(xì)部構(gòu)造的背栓，進(jìn)行了背栓連接的拉拔和剪切承載力試驗(yàn)，驗(yàn)證了拉拔與剪切的破壞形式和兩者承載力之間的數(shù)量關(guān)系。

　　試驗(yàn)表明：(1)介于脆性和延性材料之間的纖維水泥板，背栓拉拔試驗(yàn)后均為錐形破壞，剪切試驗(yàn)后均為背栓彎曲然后伴隨背栓安裝處板材局部破壞。(2)比較薄的脆性瓷板，背栓拉拔試驗(yàn)后主要破壞方式為瓷板斷裂，只有一部分樣品為錐形破壞，剪切試驗(yàn)后主要破壞形式為瓷板局部被撬壞、瓷板斷裂和瓷板正面被頂壞。(3)比較厚的脆性微晶玻璃板，背栓拉拔試驗(yàn)主要破壞方式為微晶玻璃板斷裂，只有一部分樣品為錐形破壞，但其剪切破壞形式均為背栓產(chǎn)生剪切屈服破壞，個(gè)別是微晶玻璃板被局部撬壞，但在撬壞之前背栓已經(jīng)屈服。(4)總體而言，背栓連接的受剪破壞荷載不大于受拉破壞荷載的0.8倍。

　　據(jù)此，《人造板材幕墻規(guī)范》規(guī)定，背栓連接的受拉承載力和受剪承載力應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定，受拉承載力設(shè)計(jì)值等于實(shí)測背栓連接受拉破壞力最小值除以背栓連接承載力分項(xiàng)系數(shù)2.15，受剪承載力設(shè)計(jì)值不大于受拉承載力的0.8倍。

　　7 人造板材幕墻支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　7.1 人造板材幕墻支承構(gòu)件設(shè)計(jì)

　　人造板材幕墻的支承結(jié)構(gòu)主要是鋼、鋁等金屬結(jié)構(gòu)。近年來隨著我國標(biāo)準(zhǔn)體系的不斷完善，與幕墻支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的鋼、鋁等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)頒布并實(shí)施。進(jìn)行幕墻構(gòu)件的承載能力和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的材質(zhì)，按國家相關(guān)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　因此，《人造板材幕墻規(guī)范》規(guī)定，橫梁、立柱等主要支承構(gòu)件截面的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性等應(yīng)符合下列要求：

　　(1)軋制或焊接鋼型材構(gòu)件應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017的規(guī)定;

　　(2)冷彎薄壁型鋼構(gòu)件應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》GB 50018的規(guī)定;

　　(3) 鋁合金型材構(gòu)件應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50429的規(guī)定;

　　(4) 構(gòu)件截面的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和穩(wěn)定性也可采用有限元方法分析計(jì)算。

　　7.2 橫梁、立柱構(gòu)件的撓度控制限值

　　現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 133-2001規(guī)定，鋁合金型材立柱、橫梁的撓度限值為支承跨度的1/180;鋼型材立柱、橫梁的撓度限值為支承跨度的1/300。

　　幕墻橫梁、立柱的撓度限值，是要控制幕墻面板在風(fēng)荷載作用下的變形不致過大，與橫梁和立柱的材質(zhì)無關(guān)，參考國外相關(guān)規(guī)范的規(guī)定和工程經(jīng)驗(yàn)，《人造板材幕墻規(guī)范》將幕墻橫梁和立柱的撓度控制值統(tǒng)一規(guī)定為其支承跨度的1/200。

　　7.3 構(gòu)件型材截面壁厚控制

　　支承構(gòu)件型材截面厚度是關(guān)系幕墻結(jié)構(gòu)安全和材料用量的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)和鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和工程經(jīng)驗(yàn)，《人造板材幕墻規(guī)范》作出下列表4規(guī)定：

　　表4 橫梁和立柱構(gòu)件型材截面主要受力部位厚度規(guī)定(mm)

　　8 結(jié)語

　　《人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》的制定，是在對六種材質(zhì)、構(gòu)造和特性不同的面板材料，從建筑幕墻所需性能研究試驗(yàn)開始，在編制了建筑幕墻用板材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過一定的理論研究和驗(yàn)證試驗(yàn)，參考國內(nèi)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，總結(jié)近年來我國人造板材幕墻工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，新研制了六種新型板材非透明幕墻的工程技術(shù)規(guī)范，從術(shù)語定義、材料選用、性能設(shè)計(jì)和檢測要求、建筑構(gòu)造和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，到加工制作、安裝施工、工程驗(yàn)收、保養(yǎng)和維修，為我國人造板材幕墻工程做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、美觀適用、環(huán)保節(jié)能而提供了全面的技術(shù)依據(jù)，填補(bǔ)了我國新型人造板材幕墻工程技術(shù)規(guī)范的空白，經(jīng)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部審查，認(rèn)為該規(guī)范總體達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

　　參考文獻(xiàn)

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