背栓式石材幕墙的施工要点及质量控制探析

徐国强

（上海康业建筑装饰工程有限公司，上海 200080）

引言

目前，大城市能耗的改善已成为各行业的重要课题，随着人类对居住环境要求的提高，要求建筑物保温节能已成为国家推荐规范。同时，陈旧的外观也不适应大城市环境的需求和品位的提升，要改造外墙外观，同时，还要综合解决外墙外保温、防火、防雷等功能方面的需求。背栓式连接石材幕墙与传统的石材装饰板相比的优越性在于其技术的先进性与创新性，免受于石材装饰板的限制，在大型高层建筑中广为应用，在幕墙装饰工艺中极具前瞻性。

1 项目概况

永新广场裙房门面装修工程项目，工程内容包括永新广场1～8F外墙石材幕墙、铝合金门窗等。项目位于上海市黄浦区南京西路128号，坐北朝南。地处人民广场商务区，项目建成于1996年，总建筑面积29025m2，建有22层甲级写字楼及两层地下停车场。结构体系为钢筋混凝土框架结构（图1）。

图1 项目图

本工程幕墙施工的全过程包括深化设计、材料采购、加工制作、工厂组装、运输、现场安装、测试和调校（含竣工验收所需的各种检测、实验）、验收和产品的维护、保修服务。其中现场安装阶段是影响整个幕墙工程施工进度的关键，针对幕墙结构特点和现场条件，整个幕墙工程为后埋件处理、测量放线和转接件安装，幕墙的安装、清理等环节，每个环节的施工质量直接影响下一个环节。因此，我方随时接受业主、监理及总包单位的检查。

2 背栓式石材干挂幕墙的基本原理和具体特点

2.1 背栓干挂的基本原理概述

在成孔方面，可以利用特定的机器，使用特殊的工具，在石材板的背面快速无损地切出可控制板厚的扩底孔腔，数量为四个。然后，在孔腔里配置含有柔性套管和垫片的锚栓。最后，利用连接件将锚栓和幕墙龙骨结合起来，在缓冲套垫的配合下，动荷载的耐疲劳性能明显增强，可应用的范围也很广，抗震性好。有利于石材幕墙的抗剪和抗震性能的增强。

在背栓锚固方面，必须配置“抗震型”的背栓，且配有抗缓冲垫套，缓冲垫套同时具有不燃体和抗老化两种性能，利用柔性层将背栓和板材紧密连接，达到缓冲和抗震的效果，尽可能地减少震动给板材带来的损失。

在连接方面，将“抗震型”背栓和铝合金挂件紧密结合，让板材重量平摊在每一个挂件上，背栓挂件和固定龙骨上的铝合金挂件形成了一个稳定的干挂系统。

2.2 背栓干挂的具体特点概述

首先，运用了“抗震型”的背栓，同时干挂系统也具有很强的抗震性。

其次，背栓挂件和龙骨挂件的接触面积比较大，连接挂件不仅强度好，而且可靠性高、相当稳定。

再次，相较于传统体系而言，板材规格和受力情况都相同时，背栓干挂系统的承载能力和安全性能都比较高。抗震型背栓的锚栓底部不容易受正风压的影响，现有的高度基本都适用，最大风压地区更应使用抗震型的背栓。

然后，板材之间进行独立的安装，独立受力，很好地避免了由于相互连接而形成的不可确定性应力积累，也不会出现应力集中造成板材变形或破坏的情况，使用寿命大大增强。

最后，每一块板材都是单独受力的，相邻板块之间也不传递任何荷载作用，板块间留有足够的位移变形空间，抗震性能大大增强。

3 背栓干挂的施工要点剖析

背栓指的是利用拓孔和切除公差的二个切面的金刚石钻头，在石材的背面切孔底部扩大孔，与此同时，在石材背部表面将多余的板厚切除，再将背栓打进孔内，最后将固定挂件和龙骨紧密结合。具体结构如图2：

图2 抗震型后切背栓

需要注意的是，大规格的石材干挂（尺寸大于1.5m×1.5m）必须运用群锚技术。群锚技术指的是：如果单个挂点和单颗锚栓没有办法满足承载力的需要，就必须在单个挂点处增加锚栓。具体操作如图3：

图3 单挂点群锚安装

4 背栓干挂的操作要点剖析

4.1 设计方面的要点

首先，在石材背栓孔位设计方面。一般情况下，石材孔位的设计板材长边为1/5，短边为1/3，孔间距离必须大于石材应力的破坏范围。

其次，在群锚孔位设计方面，单个挂点上的的孔与孔之间的距离必须大于120度的应力破坏的范围，并且要处在一个水平线上。拿40毫米的厚花岗岩石材来说，背栓孔深25毫米为宜，背栓孔之间的距离不能比100毫米还小。

图4 群锚孔位设计示意图

再次，通常情况下，石材的板缝不能小于10毫米。

最后，需要特别强调的是，必须以《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）为依据进行龙骨体系的相关设计。

4.2 石材打孔方面的要点

首先，对石材进行了严格的检查之后才可以实施钻孔操作，通过带水钻孔的时候，必须实施在线检查操作，一旦出现隐伤要及时解决，在线检查是质量检查的重要步骤，必须确保石材是完全合格的才可以进行锚栓的安装，除此之外，钻孔用的机械设备必须经过严格的调试运行，合格之后才能进行钻孔操作。

然后，背栓牢固程度的增强和幕墙安全性能的提高离不开打孔技术的提升。在进行开孔操作的时候，必须严格按照要求来更换钻头，通常情况下，每打500个孔就必须更换一次钻头。除此之外，已经打好的孔的孔径、孔深及扩孔质量也必须进行专业的查检，确保每一个孔的合格性。

最后，在钻孔深度方面，一方面不能小于15毫米，另一方面也不能大于2/3板厚。通常情况下，对进场石材背栓孔进行质量验收的具体内容主要包括以下几个部分：孔的具体位置、孔的直径、孔的深度和扩孔质量等。进场石材的检查必须严格，不满足质量要求的孔的石材一律退场重新加工，确保石材质量的合格性。

4.3 背栓安装的施工要点简析

在进行背栓安装的时候，一方面要确保栓孔没有损坏，另一方面要保证栓孔的洁净无尘，得到两方面的保证之后才可以将栓孔装进背栓。除此之外，背栓孔的规格：如孔深、大小等必须和背栓的规格完全一致。拓孔之后，必须马上进行锚栓的安装配置，没有及时安装的背栓孔，要利用压缩空气将背栓孔内的杂物碎屑吹净，吹净之后立马安装。与此同时，进行背栓安装的时候，一方面必须确保石材是水平放置在平整坚硬的物体表面上的，另一方面要利用铁锤垂直下落且通过专用套筒将背栓敲进孔内。需要特别注意的是，背栓应该安装进孔底，置入半孔中是绝对不行的。安装完毕的背栓，外露丝扣长度不能少于2个螺距。背栓安装工作完成之后，一方面必须垂直于石材的板面，不可歪斜或松动，另一方面必须做好成品保护工作，避免碰撞和摩擦。

4.4 龙骨体系的安装要点简析

首先，竖龙骨安装方面。以龙骨加工图为依据，严格检查进场龙骨的各类连接孔：竖龙骨与钢伸臂连接孔是圆孔，钢伸臂是横向长孔。利用不锈钢螺栓由下到上地将竖龙骨连接在钢伸臂上，并且要垫好方垫片，弹簧垫要压平，螺栓也必须拧紧。上下竖龙骨之间必须利用芯筒紧密结合。每一排的竖龙骨施工完成之后，方垫片与钢伸臂之间都必须进行防滑移焊接操作。

其次，支托件安装方面。以竖龙骨上的支托件连接孔位置为依据，利用不锈钢螺栓将支托件连在竖龙骨上面，暂时不需要拧紧。等横龙骨安装调整之后再慢慢拧紧，同时实施抗滑移焊接操作。

再次，在横龙骨安装方面。每一竖向分区上，最上面和最下面的两个横龙骨最好先安装上，尼龙控制线必须上下都拉好，以弹在外维护墙上的横龙骨标高线为依据，由下至上地一一安装好。支托件与横龙骨的连接螺栓最好是2个，同时螺栓也要拧紧，不能太松，标高与平面位置也必须准确无误。龙骨系统查验完毕之后，再进行外墙保温板的安装施工。

然后，在连接件安装方面。必须利用不锈钢螺栓将连接件固定在横龙骨上，同时利用弹簧垫压平。一方面必须确保上、下连接件在同一个平面位置上，另一方面也要保证连接件能够在横龙骨上自由地进行调整。与此同时，上连接件的立板上保有着5毫米的缺口，可以让铝合金挂件上的防滑移螺钉拧进缺口，提高每一块石材的稳定性。

最后，在防雷接地施工和防火带施工方面。防雷接地施工方面，完成了横龙骨和竖龙骨的安装之后，以相关法律法规的具体要求为依据，每一层运用φ10镀锌钢筋与竖龙骨进行连接操作，再与结构柱子、框架梁上的防雷接地点焊接。防火带施工方面，按照层间防火设计方案，防火带具体设置在每层周圈的框架边梁上面，并且使用了两层2毫米的厚镀锌铁皮，内部含有100毫米厚防火棉，接缝处打上了防火胶，防火带必须进行闭合交圈式的设计。

在石材安装施工方面要强调的是：首先，石材安装必须分区操作，从上到下地进行安装。每一区的大角、拐角、分格缝都必须要挂竖向石材面控制线，大角一般会使用细铅丝，分格缝一般会使用尼龙线；其次，必须将石材吊装在比安装位置高150毫米左右的地点，铝合金上挂件和下挂件都得对准了连接件，缓缓下落，竖向板缝的宽度要控制得刚刚好。一方面要调整好上挂件的位置，另一方面也要调节好螺栓，确保石材是水平的且横向板缝是非常均匀的。然后，手动导链必须牢牢挂住石材以确保施工安全性和调整便捷性，同时使用靠尺查看石材是否垂直、接缝处是否平整，一旦发现偏差过大的情况，就必须先将石材缓缓吊起，再使用专用的扳手去松开连接件的螺栓，重新调节连接件的具体位置。最后，必须将螺栓和防滑移螺钉牢牢拧紧，导链完全松开，安装配置上一块石材，依次进行安装，直到每一区的操作结束。进行吊装的过程中，需要特别注意的是，必须保护好已经安装妥当的石材。除此之外，进行石材安装时，要控制好缝隙宽度和缝隙顺直。尽可能地避免挂件内尼龙条的滑落。在石材安装完毕后，还必须手动用力里外搬石材下口,仔细查看是否出现错动现象。

5 质量控制与验收的相关要点

首先，工作人员必须以相关检验要求为依据，在允许的偏差范围内，使用专业器具查验钻孔质量，第一次钻孔的时候，必须用废旧的石材进行试钻，换钻头时必须查验和调节孔径，每50个孔就必须查验一次。

表1 背栓孔质量检验

其次，自行检验已经合格的背栓孔还必须经过质检员的再度抽样检验，一般情况下，一个工班内的1000个钻孔可以作为一个验收批次，质检员可以随机抽检其中的百分之十。一旦出现合格率小于100%的情况，就必须进行复检，复检还不满足要求时就必须逐个检验，确保每一个背栓孔都是合格的。需要重点查验的是孔深和孔间定位精度。

再次，在产品标识方面，检查满足要求的背栓孔石材，必须马上盖上“合格”印章，立即插入背栓，最好开辟专用地进行存放。不满足要求的石板材一律不可以流入下一个程序，必须对其进行不合格标识，并且尽可能地查明不合格原因。

然后，对于有不合格孔的石材，要组织专业人士进行再检验并提出处理办法，一般情况下，可以改变孔位或者直接报废。

最后，在颜色、色泽、花纹等方面，石材必须和样板完全一致，石材表面绝对不可以存在凹坑、缺角、裂、斑痕等。

图5 项目竣工图

需要特别强调的是，必须以《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133-2001）中的规定为依据，确保石材和龙骨体系的安装质量。6环保管理的相关注意事项

首先，龙骨加工、背栓加工可以同时进行，可以提高工作效率，节约操作时间。相较于传统的开槽方法，板材背栓加工钻孔更加快速便捷，几乎没有粉尘，噪声也极小，满足环保条文的规定。背栓干挂工序操作起来快速便捷，很容易实施更换，造型也非常漂亮。施工操作采用的是不锈钢、热浸镀锌钢材、铝合金等，石材也属于体系材料，干挂体系抗腐蚀性好，抗震性强。

其次，施工现场配备有专业的安保人员，一旦出现安全问题可以第一时间解决。确保每一位员工在进入施工现场之前，都已经做好了充分的准备，安全帽、安全带等配带齐全。

然后，材料部件必须保存在通风干燥的地点，并确保酸碱物质远离该地点。避免雨水渗进保存区，材料部件不能够直接接触地面，最好使用防水材料将底部垫高100毫米以上。

最后，必须成立一个专门管理现场施工环境的部门，确保施工过程完全遵守了相关法律法规的规定。成立专门的环保部门一方面可以有效加强对施工过程所造成的工程垃圾的控制，另一方面也可以做好现场交通控制，满足附近居民的要求，让施工过程更加顺利。

7 结语

随着现代建筑艺术的发展，给建筑幕墙拓展了无限遐想的空间，这不仅要满足建筑幕墙的承载安全、功能和使用寿命，以及人们对所构筑的生存环境的安全性、舒适性、方便性和美观性的要求，更要考虑和解决施工和使用给生态平衡、能耗等方面造成的负面影响，这将会创造出人们与自然的一种和谐共存的优美环境及可持续发展的崭新局面。

[1]武涛.背栓式干挂石材幕墙施工质量的控制.天津建设科技2013-02-28.

[2]代春义；张维鹏.背栓式石材幕墙系统特点及更换方法.门窗2013-05-20.