石材幕墙的尺寸设计需要综合考虑多个因素,包括石材的物理力学性质、幕墙结构的设计要求、幕墙板的厚度和尺寸、石材的支撑方式以及石材的固定方式等。以下是一些关键步骤和要点:
石材面板设计要点
幕墙工程常用的天然石材有:花岗岩、天然石灰石、天然砂岩,其中室外幕墙花岗岩最常用。
石材板块属于天然材料,考虑安全因素面积尽量不要太大。按规范石材幕墙中的单块石材板面面积不宜大于1.5㎡(花岗岩),其它石材面积不宜大于1.0㎡。
用于石材幕墙的花岗岩厚度不应小于25mm(光面)、28mm(火烧面),天然大理石不小于35mm,其它石材不小于40mm。高层、重要建筑及临街建筑的立面,应不小于30mm。
石材强度设计值通过弯曲强度试验平均值fm除以安全系数K确定,fm由厂家给定。其中抗弯强度设计值=fm/2.15,抗剪强度设计值=fm/4.30,且弯曲强度试验中如果任一试件的弯曲强度试验值低于8Mpa时,该批次花岗岩石板不得用于幕墙。石材面板只需要校核强度,而不需要校核挠度(天然大理石弯曲强度试验值要≥7MPa,试验值也是标准值)。
石材不应水平布置,不应作为吊顶板块。如果按照JGJ133《金属与石材幕墙工程技术规范》的规定,保温材料与主体结构之间应留有50mm的空间,即保温材料悬空布置。由于外层石材面板为开缝式系统,风压会部分地作用在保温材料上,即要求保温层应具有抗风压性能。
插芯的厚度一般要比竖框厚度厚一些,并且应该经过结构计算确定不低于竖框截面特性。插芯下面插入120~180mm,整体300mm足够。
设计依据及采用规范
基本风压值:W=0.65KN/m2。
地震设防:7度。
地区粗糙度:B类。
招标单位提供的图纸。
深化设计
根据设计方提供的图纸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。
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。
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。
立柱结构设计
石材幕墙立柱材料截面主要受力部位的壁厚应根据计算确定,但材料主受力部位最小厚度不应小于3.0mm。
当立柱与建筑主体结构采用螺纹螺栓受力通过砖结构件连接时,螺纹螺栓连接部位截面壁厚应根据计算确定,但最小截面厚度不应小于3.0mm。
偏心受压的立柱,截面翼缘的宽厚比应符合有关规定。
开放型截面自由挑出部分的要求是b/t≤15。
通常上下立柱之间设有不小于15mm的变形伸缩缝隙,一般设计成20mm,同时上下立柱之间采用芯柱连接,芯柱总长度应满足立柱变形位移要求,芯柱与立柱应紧密接触同时芯柱与下柱之间应采用不锈钢螺栓固定。
立柱应采用螺栓与角码连接,并通过角码与幕墙预埋件或钢构件连接。螺栓直径不应小于10mm,连接螺栓应按现行国家标准《钢结构设计规范》进行承载力计算。当立柱与角码采用不同金属材料时应采用绝缘垫片分隔。
立柱与主体结构的连接可每层设一个支承点,也可设两个支承点;在实体墙面上,支承点可加密。
每层设一个支承点时,立柱应按简支单跨梁或铰接多跨梁计算;每层设两个支承点时,立柱应按双跨梁或双支点铰接多跨梁计算。
立柱上端应悬挂在主体结构上,宜按照偏心受拉构件进行设计,在计算时应充分考虑石材幕墙。
计算规则
确定石材幕墙的设计要求和使用环境。
选择合适的石材材质和规格,计算石材的承载力和抗