聊一聊未实施的JGJ133-2013背栓规范

业内的人可能都知道JGJ133 - 2013《金属与石材幕墙工程技术规范目前只存在报批稿,实际并未生效。这是一篇真正意义的背栓规范,也可能是目前出现的对背栓式石材幕墙有着最全面评估的国家规范。

这里,我们讲讲与背栓式石材干挂幕墙的相关规定。因为文中会多次引用规范内容,致篇幅较长(全文约3100字),请耐心读完。

关于石材幕墙的材质

规范总则及3.4节中有如下表述:

当幕墙高度超过100m时应采用花岗石。

3.4.1 石材幕墙面板宜采用功能用途的花岗石板材。

3.4.7 幕墙石材面板的厚度、吸水率和单块面积应符合表3.4.7的规定。烧毛板和天然粗糙表面的石板,其最小厚度应按表3.4.7中数值增加3mm采用。

3.4.7  石材面板的厚度、吸水率、单块面积要求

石材种类

花岗石

其他类型石材

frkN/mm²)

8.0

8.0

8.0frk4.0

厚度tmm

25

35

40

吸水率(%

0.6

5

5

单块面积(m²)

不宜大于1.5

不宜大于1.5

不宜大于1.5

3.4.8 幕墙高度超过100m时,花岗石面板的弯曲强度试验平均值不应小于12.0,标准值不应小于10.0,厚度不应小于30mm

因为花岗岩的硬度较大(莫氏硬度约为6-7),产量大、价格便宜且化学性质更稳定,是石材幕墙的首选,100m以上的高层幕墙使用30mm厚以上的花岗岩干挂时安全性相对于其他石材更高。而且,上面还提到了最直观的厚度及单块面积可以作为参考,如果达到表中的数值,安装到位的幕墙工程就会很安全。

笔者遇到一些高端项目为了追求艺术效果,使用了洞石、雕花砂岩等软质薄型(厚度一般不超过25mm)甚至超大板面的板材,这对于石材幕墙的安装并不是很友好。但项目的设计一旦完成,就很难更改,选择合适的背栓可让幕墙的安全性整体提高一个等

关于石材幕墙的安装、加工和维护

对于板材需要特殊安装方式或特殊板材的安装,有如下表述:

4.5.1 倒挂石材面板宜采用背栓连接,并宜设置穿透性金属挂件或金属边框,面板背面应进行增强整体性的表面处理。

4.5.3 凸出幕墙大面的装饰线条宜采用背栓或长螺栓连接。

倒挂石材安装时背栓式挂法安全性更高,装饰线条亦可采用背栓的方式连接。不止如此,非花岗岩材质的面板因为硬度不够的原因也应尽量使用背栓安装,相关规范如下:

6.1.1 面板应与支承结构可靠连接;对采用非花岗石石材面板和幕墙高度超过100m的花岗石石材面板宜采用背栓连接。

另外,规范对石材孔的布局和安装位置有如下建议:

6.5.3 背栓的中心线与石材面板边缘的距离不宜大于300mm,也不宜小于50mm背栓与背栓孔间宜采用尼龙等间隔材料,防止硬性接触;背栓之间的距离不宜大于1200mm,且宜符合下列(图6.5.3)要求。

lx/5≤bxbx≤lx/4                                                                      (6.5.3-1)

ly/5≤byby≤ly/4                                                                      (6.5.3-2)

背栓边距

6.5.3 背栓边距

值得一提的是,上面要求背栓与背栓孔间可采用尼龙等间隔材料,防止硬性接触。作为厂家来说,笔者并不认同此种说法,一方面,间隔材料可能增加应力,另一方面间隔材料耐火、耐腐性能不见得很好,使用间隔材料时会一定程度降低石材幕墙的安全性。

关于幕墙维护,更容易理解,定期检查,需要修补或更换时及时维护就好,如下:

11.2.1-6 当石材幕墙的背栓松动或脱落时,应及时修补或更换。

关于背栓的要求

背栓式石材幕墙中最小的锚固结构件当属背栓了,几颗背栓就需要承受整块板材的重力和风荷载,自然有着比较严格的要求:

6.5.2-1 背栓的性能应符合现行国家标准《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.6的要求,其材质不宜低于组别为A4的奥氏体型不锈钢。背栓直径不宜小于6mm,不应小于4mm

6.5.6 栓的承载力设计值应取其承载力标准值除以不小于2.15的系数。

而上面提到背栓的直径不应小于4mm,这句话我想对于现在的行业标准来说是多余的,因为背栓基本只有M6M8两种规格。而上面提到的背栓材质宜为A4不锈钢,与条文说明中的6.5.2要求一致,但实际上往往A2不锈钢材质背栓在非严苛环境下的使用率更高,只因A2材质的背栓价格更便宜。这还说得过去,但奇葩的事,一些项目直接使用201材质或铁制成的背栓干挂,耐腐性和安全性值得担忧。

对于背栓孔如何加工,下面这段给出了详细的要求,此为背栓式石材幕墙的要点,对于背栓安装有着举足轻重的作用:

8.5.5背栓连接式石板的加工,应符合下列要求:

1 背栓直径允许偏差±0.4 mm,长度允许偏差±1.0 mm,直线度公差为1 mm

2 背栓的螺杆直径不小于6.0 mm锚固深度不宜小于石材厚度的1/2,也不宜大于石材厚度的2/3

3 背栓孔宜采用专用钻孔机械成孔及专用测孔器检查,背栓孔允许偏差应符合表6.5.3-1要求;

8.5.5  背栓孔加工允许偏差(mm

项目

直孔

扩孔

孔位

孔距

孔位到短边的距离

直径

孔深

直径

孔深

允许偏差

+0.4

-0.2

±0.3

±0.3

±0.2

±0.5

±1.0

最小50

4 幕墙石材用背栓与面板的连接应牢固可靠,背栓的安装方法和紧固力矩应符合背栓生产厂家的要求;

这里对于背栓的锚固深度有所介绍,在该规范之前没有哪个国家规范规定了背栓应有的锚固深度,但此种要求早已是背栓厂家的要求了。一些地方规范也提到过背栓的锚固深度,但很多都是说法不准确,如DGJ08 - 56 – 2012《上海市建筑幕墙工程技术规程》中提到背栓的埋深最小不宜低于15mm,其埋深宜为板材厚度的2/3,此种说法并不能在行业内站住脚,更多施工者会选用板材厚度的1/2作为背栓的埋深。而关于背栓的公差,我想并不能按照表中所给出的数据来判断,背栓厂家较多,各家的背栓尺寸都有一定的差异,有着良好的公差尺寸配合方可打出合格的背栓孔,打完背栓孔后需使用专用工具进行背栓孔抽样检测。

该规范的条文说明中也有部分涉及到背栓的内容,如背栓的材质选择、单块板材的背栓使用量以及背栓安装方法等可作参考,大致如下:

6.5.2 背栓作为幕墙的紧固件,应采用不锈钢材料,并比一般不锈钢有更高的要求。在现行国家标准《紧固件机械性能 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱》GB/T3098.6 中指出,A2组钢不适用于非氧化酸类和带氯成分的介质,而A4组钢是耐酸钢,含有钼元素,具有相当好的耐腐蚀性。因此,幕墙背栓,尤其是应用于沿海地区、氯离子含量较多的环境时,宜采用A4或更高组别的不锈钢。

6.5.4 背栓连接时,连接同一块石材的连接点数量通常不少于3个,以保证可靠性和平整度。当石材板块尺寸较小时,有时仅采用1点或2点连接,此时,应采取可靠的附加措施,确保连接的安全性。例如,可在面板内侧附加尼龙顶紧螺栓等。

8.5.5 采用背栓连接的石板,对背栓孔的加工精度要求很高,它直接关系到背栓固定的牢固程度,必须根据背栓的规格采用专用机械钻孔。

天然石材主要采用压入扩张或旋转扩张的方法安装背栓。当采用压入扩张背栓时,应使用专用工具将螺栓顶进、扩张。旋转扩张的背栓是用扭力扳手,通过拧入力迫使扩张片张开,完成背栓安装的。在安装背栓的过程中应注意防止背栓扩张不足或扩张过度,可采用专用安装工具或扭力扳手等控制安装质量。且螺栓的扭矩力宜控制在石材抗压强度的70%80%之间。

关于配套背栓连接件

背栓使用时会配套背栓挂件,背栓挂件多为铝合金挂件,只有龙骨才可能使用角钢。

6.5.2-2 背栓的连接件厚度不宜小于3mm,可采用本规范表5.2.8-1所列的不锈钢材或表5.2.1所列的铝合金型材。

笔者查看了规范,发现5.2.1并没有表格,这大概也是该规范的问题之一。背栓挂件的厚度不宜小于3mm,达立基本采用近4mm厚的成熟挂件,这样才有更高的安全性。对于挂件,安装时也需要按照规范的规定,其公差应保持在下面的范围内:

9.3.6-3 构件式石材幕墙安装允许偏差除应符合本规范表9.3.4的规定外,其石材挂件安装尚应符合表9.3.6的要求。

9.3.6   石材幕墙挂件安装允许偏差

项目

允许偏差(mm

检查方法

挂件水平位置

1.0

水平仪

挂件标高

±1.0

水平仪、水平尺

挂件前后水平标高差

1.0

水平尺

挂件挂钩中心线与石板槽口中心线差

2.0

金属直尺

挂件入槽深度(与设计值比)

±2.0

金属直尺

背栓挂件钩尖至背栓中心线距离

±1.0

金属直尺

背栓挂件插入(锚入)支承横梁凸缘的深度(与设计值比)

±1.0

金属直尺

小结

该规范全面系统的讲述了背栓式石材幕墙的各方面事项,但笔者猜测因本身也存在一些小问题,所以并没有过审,使得背栓系统一直都没有全面系统的规范来约束。希望国家能更快的出台相关政策来确保背栓式石材幕墙的安全性。对于当前规范,对于特殊人群如设计师还是具有一定的参考意义的。



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