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【摘 要】 我国建筑幕墙行业经过近二十多年的的发展，已成为世界上产量最多的国家，石材幕墙的设计也与时俱进，不断的发展。石材幕墙的设计关系到幕墙的使用安全，对于大型的石材幕墙工程最好要制定专项设计方案，经过详细的专家论证确定后再实施，保证石材幕墙的工程质量。目前幕墙干挂石材设计，设计单位通常只提供立面分格形式和少量节点图，其细致程度无法达到依图施工的程度，因此，石材板及相关的干挂体系的深化设计工作就非常必要。
【关键词】 石材；幕墙；设计
引言：
很多功能建筑幕墙具有以下特征，例如可以遮雨防风、温度保持、热量阻隔、噪声防止，装饰的功能，是建筑科技、建筑功能、建筑艺术的综合体现。美观、自然、耐久的天然石材，作为幕墙材料，稳健而又古朴的天然韵味，为建筑添加了宏伟壮观的建筑艺术效果，营造出清新舒适的自然观感，因此天然石材在幕墙中广泛使用。
石材幕墙的设计通常根据甲方提供的主体建筑的建筑和结构图纸，确定整个建筑的设计风格，经过多轮的协调、修正确定一个最终的设计方案；然后再进行深化设计，确定石材的精确分格尺寸、颜色、材质、嵌缝材料等，并绘出尺寸详尽的石材立面图及各复杂部位的节点详图，然后依各单块石材的重量、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。并在有条件的情况下，对计算结果进行现场的力学性能试验，以确保石材幕墙的安全性。
一、石材幕墙的优点
1、天然材质、光亮晶莹、坚硬永久、高贵典雅
2、耐冻性：石材在潮湿状态下，能抵抗冻融而不发生显著破坏，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；
3、抗压强度：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。
二、石材的选择
装饰石材主要分为大理石与花岗石两种，由于花岗石的密度、抗压强度、抗弯强度等均高于大理石，在石材幕墙中应用广泛；大理石及其他石材采用后期补强措施后，如能达到吸水率小于0.8%，弯曲强度不小于8.0MPa的规范要求，亦可用于外墙干挂。花岗石的表面处理有多种的加工方法，常用的有：①抛光面——是指表面平整，用树脂磨料等在表面进行抛光，使之具有镜面光泽的板材。其特点是光度高，对光的反射强，能充分地展示石材本身丰富艳丽的色彩和天然的纹理。多用于对光度有一定要求的高档建筑中。②荔枝面——荔枝面是用形如荔枝皮的锤在石材表面敲击而成，从而在石材表面形成形如荔枝皮的粗糙表面，多见于雕刻品表面或广场石等的表面。分为机荔面（机器）和手荔面（手工）两种，一般而言手荔面比机荔面更细密一些，但费工费时。③蘑菇面——是指在石材表面用凿子和锤子敲击成形如起伏山形的板材。此加工方法对石材的厚度有一定的要求，一般底部厚最少要30mm，凸起部份可根据实际要求在20mm及以上。蘑菇石大量地运用在经济型的室内外墙面、柱面等立面装修上。④火烧面——是指用用乙炔、氧气或丙烷、氧气，或石油液化气，氧气为燃料产生的高温火焰对石材表面加工而成的粗面饰面。其特点是表面粗糙自然，不反光，加工快，具有较高的性价比。⑤自然面——是指在用锤子将一块石材从中间自然分裂开来，形成状如自然界石头表面极度凹凸不平的加工方法。自然面极为粗犷，更能体现建筑物自然奔放的风格，对石材的选用要根据工程具体要求而加工运用。
三、干挂方式的选择
石材的干挂方式有钢销式、通槽式、短槽式、背栓式等几种形式，较常用的有短槽式和背栓式两种。比较而言，短槽式成本较低但安全性不如背栓式，通常用于石材重量不太大或安全系数要求不太高时；背栓式干挂牢靠稳定，但成本较高，用于较大块石材或对石材安全性能要求较高时。
在石材幕墙工程中，石材干挂体系的设计一般由施工单位独立完成，由于幕墙作为悬挂体系的特性，干挂体系的设计决定着幕墙的结构安全，有着特殊的重要性，而又因为其属于隐蔽工程，尤其应得到足够的重视。干挂石材体系力的传递，板材中的最大应力可通过简化计算方法或有线元计算得出。值得强调的是，有些特殊的石材由于其独特的纹理特性而使石材在沿板长及板高方向的强度具有非常明显的差异，须分别对这两个不同的强度方向进行计算。另外，在计算石材于某一点达到某方向的最大应力的同时，必须计算其在垂直方向上的应力。石材的允许应力，根据前述石材物理性能试验，可得到相应的石材强度指标。通常用于建筑物干挂石材的有花岗岩、大理石和石灰石等，根据各种石材特有的性能特征及施工经验在对上述石材进行力学计算时采用的安全系数应有所不同。美国各种石材的工业协会对于相应的石材都给出了推荐使用的安全系数。如对于石灰石，美国石灰石行业推荐的设计安全系数值为8。用实验得出的石材弯曲强度及压缩强度除以相应的设计安全系数，即可得到石材的允许应力。
四、施工图设计
干挂石材施工图设计的依据为：建筑平面图、立面图、节点大样图、其他专业需与干挂石材配合的有关图纸及其他要求和干挂石材的计算书。施工图设计必须做到既满足建筑师的要求，又要与现场的实际情况相吻合，施工图设计主要包括石材的安装立面图设计、石材节点大样图设计、石材的加工详图设计等。
4.1安装立面图设计：根据建筑立面图的板块分格要求，在各立面上将不同形状或不同尺寸的石材分别独立编号，编号应确保唯一并方便實用，所设计的石材安装立面图应清晰表达出各立面上所有不同种类的石材板块。若建筑的外形较复杂，为查找石材板块方便，还应设计干挂石材安装立面图的位置索引图，清晰的表示出建筑物每个区域墙面对应的石材编号。
4.2石材节点大样图设计：对建筑物的拐角、窗口、屋檐、及其它复杂部位石材的形状、尺寸及连接方式，应单独设计干挂石材节点大样图，以表明这些部位石材的实际情况。
4.3石材加工详图设计：石材安装立面图及节点大样图经建筑师批准后，即可按石材安装立面图上的石材尺寸分格及节点大样图的细节进行加工详图设计，该详图即通常所说的石材加工图。在确定干挂石材的具体形状及加工尺寸时，须反复核实以确保万无一失（尤其在采用较为昂贵的进口石材时）以免造成巨大的经济损失。
五、幕墙防水设计
石材作为外装饰面材，同时也作为一道雨屏，阻挡大量的雨水进入石材内部。为保证石材板块的自由伸缩并满足抗震要求，干挂石材间应留有缝隙，缝宽一般在8mm～12mm。这道缝隙同时也不可避免地成为雨水进入石材内部的通道。目前板缝防水的处理方式主要有两种：1）开缝式处理，允许雨水从板缝进入石材内部，同时在石材内部构造上采取措施，将防水层后移，实现外缝敞开，内部防水；2）填缝处理，利用有弹性的防水材料（石材专用耐候密封胶）填缝密封，从面层就防止雨水进入。
六、结束语
作为幕墙设计师，设计的作品需要经过施工人员的精心施工才能成为一件实实在在的物品，在施工的过程中需要设计人员的跟踪，一方面是了解施工的质量，并对施工中出现的设计中没有考虑的问题进行解决，另外一方面，实践经验也是设计师学习的源泉，从施工中可以学到很多理论以外的知识，当然也可以学到许多什么样的设计能够更方便施工人员的施工，有时候相同的结果可以用不同的过程去解决，可能一个小小节点的改进就能节省很多的人力物力。
参考文献：
[1]陈建东.金属与石材幕墙工程技术规范应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2]希恩石业力推保温防火石材幕墙[J].建材发展导向；2011年03期.
[3]黄建军.谈干挂石材施工质量控制[J].企业科技与发展.2010（22）.
【关键词】 石材；幕墙；设计
引言：
很多功能建筑幕墙具有以下特征，例如可以遮雨防风、温度保持、热量阻隔、噪声防止，装饰的功能，是建筑科技、建筑功能、建筑艺术的综合体现。美观、自然、耐久的天然石材，作为幕墙材料，稳健而又古朴的天然韵味，为建筑添加了宏伟壮观的建筑艺术效果，营造出清新舒适的自然观感，因此天然石材在幕墙中广泛使用。
石材幕墙的设计通常根据甲方提供的主体建筑的建筑和结构图纸，确定整个建筑的设计风格，经过多轮的协调、修正确定一个最终的设计方案；然后再进行深化设计，确定石材的精确分格尺寸、颜色、材质、嵌缝材料等，并绘出尺寸详尽的石材立面图及各复杂部位的节点详图，然后依各单块石材的重量、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。并在有条件的情况下，对计算结果进行现场的力学性能试验，以确保石材幕墙的安全性。
一、石材幕墙的优点
1、天然材质、光亮晶莹、坚硬永久、高贵典雅
2、耐冻性：石材在潮湿状态下，能抵抗冻融而不发生显著破坏，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；
3、抗压强度：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。
二、石材的选择
装饰石材主要分为大理石与花岗石两种，由于花岗石的密度、抗压强度、抗弯强度等均高于大理石，在石材幕墙中应用广泛；大理石及其他石材采用后期补强措施后，如能达到吸水率小于0.8%，弯曲强度不小于8.0MPa的规范要求，亦可用于外墙干挂。花岗石的表面处理有多种的加工方法，常用的有：①抛光面——是指表面平整，用树脂磨料等在表面进行抛光，使之具有镜面光泽的板材。其特点是光度高，对光的反射强，能充分地展示石材本身丰富艳丽的色彩和天然的纹理。多用于对光度有一定要求的高档建筑中。②荔枝面——荔枝面是用形如荔枝皮的锤在石材表面敲击而成，从而在石材表面形成形如荔枝皮的粗糙表面，多见于雕刻品表面或广场石等的表面。分为机荔面（机器）和手荔面（手工）两种，一般而言手荔面比机荔面更细密一些，但费工费时。③蘑菇面——是指在石材表面用凿子和锤子敲击成形如起伏山形的板材。此加工方法对石材的厚度有一定的要求，一般底部厚最少要30mm，凸起部份可根据实际要求在20mm及以上。蘑菇石大量地运用在经济型的室内外墙面、柱面等立面装修上。④火烧面——是指用用乙炔、氧气或丙烷、氧气，或石油液化气，氧气为燃料产生的高温火焰对石材表面加工而成的粗面饰面。其特点是表面粗糙自然，不反光，加工快，具有较高的性价比。⑤自然面——是指在用锤子将一块石材从中间自然分裂开来，形成状如自然界石头表面极度凹凸不平的加工方法。自然面极为粗犷，更能体现建筑物自然奔放的风格，对石材的选用要根据工程具体要求而加工运用。
三、干挂方式的选择
石材的干挂方式有钢销式、通槽式、短槽式、背栓式等几种形式，较常用的有短槽式和背栓式两种。比较而言，短槽式成本较低但安全性不如背栓式，通常用于石材重量不太大或安全系数要求不太高时；背栓式干挂牢靠稳定，但成本较高，用于较大块石材或对石材安全性能要求较高时。
在石材幕墙工程中，石材干挂体系的设计一般由施工单位独立完成，由于幕墙作为悬挂体系的特性，干挂体系的设计决定着幕墙的结构安全，有着特殊的重要性，而又因为其属于隐蔽工程，尤其应得到足够的重视。干挂石材体系力的传递，板材中的最大应力可通过简化计算方法或有线元计算得出。值得强调的是，有些特殊的石材由于其独特的纹理特性而使石材在沿板长及板高方向的强度具有非常明显的差异，须分别对这两个不同的强度方向进行计算。另外，在计算石材于某一点达到某方向的最大应力的同时，必须计算其在垂直方向上的应力。石材的允许应力，根据前述石材物理性能试验，可得到相应的石材强度指标。通常用于建筑物干挂石材的有花岗岩、大理石和石灰石等，根据各种石材特有的性能特征及施工经验在对上述石材进行力学计算时采用的安全系数应有所不同。美国各种石材的工业协会对于相应的石材都给出了推荐使用的安全系数。如对于石灰石，美国石灰石行业推荐的设计安全系数值为8。用实验得出的石材弯曲强度及压缩强度除以相应的设计安全系数，即可得到石材的允许应力。
四、施工图设计
干挂石材施工图设计的依据为：建筑平面图、立面图、节点大样图、其他专业需与干挂石材配合的有关图纸及其他要求和干挂石材的计算书。施工图设计必须做到既满足建筑师的要求，又要与现场的实际情况相吻合，施工图设计主要包括石材的安装立面图设计、石材节点大样图设计、石材的加工详图设计等。
4.1安装立面图设计：根据建筑立面图的板块分格要求，在各立面上将不同形状或不同尺寸的石材分别独立编号，编号应确保唯一并方便實用，所设计的石材安装立面图应清晰表达出各立面上所有不同种类的石材板块。若建筑的外形较复杂，为查找石材板块方便，还应设计干挂石材安装立面图的位置索引图，清晰的表示出建筑物每个区域墙面对应的石材编号。
4.2石材节点大样图设计：对建筑物的拐角、窗口、屋檐、及其它复杂部位石材的形状、尺寸及连接方式，应单独设计干挂石材节点大样图，以表明这些部位石材的实际情况。
4.3石材加工详图设计：石材安装立面图及节点大样图经建筑师批准后，即可按石材安装立面图上的石材尺寸分格及节点大样图的细节进行加工详图设计，该详图即通常所说的石材加工图。在确定干挂石材的具体形状及加工尺寸时，须反复核实以确保万无一失（尤其在采用较为昂贵的进口石材时）以免造成巨大的经济损失。
五、幕墙防水设计
石材作为外装饰面材，同时也作为一道雨屏，阻挡大量的雨水进入石材内部。为保证石材板块的自由伸缩并满足抗震要求，干挂石材间应留有缝隙，缝宽一般在8mm～12mm。这道缝隙同时也不可避免地成为雨水进入石材内部的通道。目前板缝防水的处理方式主要有两种：1）开缝式处理，允许雨水从板缝进入石材内部，同时在石材内部构造上采取措施，将防水层后移，实现外缝敞开，内部防水；2）填缝处理，利用有弹性的防水材料（石材专用耐候密封胶）填缝密封，从面层就防止雨水进入。
六、结束语
作为幕墙设计师，设计的作品需要经过施工人员的精心施工才能成为一件实实在在的物品，在施工的过程中需要设计人员的跟踪，一方面是了解施工的质量，并对施工中出现的设计中没有考虑的问题进行解决，另外一方面，实践经验也是设计师学习的源泉，从施工中可以学到很多理论以外的知识，当然也可以学到许多什么样的设计能够更方便施工人员的施工，有时候相同的结果可以用不同的过程去解决，可能一个小小节点的改进就能节省很多的人力物力。
参考文献：
[1]陈建东.金属与石材幕墙工程技术规范应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[2]希恩石业力推保温防火石材幕墙[J].建材发展导向；2011年03期.
[3]黄建军.谈干挂石材施工质量控制[J].企业科技与发展.2010（22）.