什么是仿石砖?景墙干挂仿石砖需要多厚?构造做法是怎样的?

文摘   2024-09-02 18:02   湖北  
景墙干挂石材是常见的景墙饰面,近几年仿石砖产品做得越来越好,而价格比石材便宜不少,在景观行业中,仿石砖大有替代石材的趋势。
应群友约稿,本期分析一下干挂仿石砖的问题。

什么是仿石砖
仿石砖是笼统的称呼,各产品厂家为了凸显产品而起了各种名字。铺地仿石砖多称为生态石(PC、陶瓷PC),上墙的仿石砖多称为石英砖,不管叫什么名字,不管商家如何吹嘘,其本质都是烧制的砖,我们来简单总结一下:
1、“ PC”是英文名称“Prefabricated Concrete Structure”的缩写形式,直译是“预制混凝土构件”。PC砖是一种预制的混凝土砖,表面粗糙,可以添加一些骨料,有一定的仿石效果,至少有十几年的历史,有人将其称为第一代PC砖。其表面效果粗旷,价格比石材低,而且可以做一些预制的装饰构件,曾被万科研发和极力推广应用而红极一时。作者于2012年有幸参观了万科深圳建研中心,见识了万科对PC砖的研发和应用。

↑以上图片来源:作者自摄
作者当年就对这种材料不感冒,认为仅适合一些偏粗犷风格的场所,其价格相对于花岗岩优势也不是很明显。如今已沦为廉价低档的材料而较少见。

因混凝土预制PC砖最早出现,PC这个名词深得人心,从而被用来指代后来出现的各种有仿石效果的砖。作者认为这是以讹传讹,非常不严谨。

2、陶瓷材质的仿石砖,现在主流的名称是生态石或者石英砖,也有人称为陶瓷PC。
“生态石”是为了凸显它的优势:效果跟石材的效果一样,可以替代石材,开山采石破坏环境,我用砖来替代石材,生态又环保,所以叫生态石。就好比装饰行业把刨花板称为实木颗粒板,顿时高大上了。
“石英砖”是从原材料上强调它用了石英矿物,用以区分原材料以高岭土为主的传统瓷砖。然后再吹嘘一下什么堆釉技术、3D喷墨技术、甩点渗透釉工艺,1千多少度的高温烧制啥的,顿时让人觉得高级了。
混凝土材质的仿石砖常被称为一代PC,其与陶瓷材质的仿石砖最大的区别在于PC砖是使用模具浇筑养护而成,而陶瓷材质的仿石砖是高温烧制而成。所以把陶瓷材质的仿石砖称为PC砖是非常不严谨的。
陶瓷材质的仿石砖,又被分为二代、三代、四代啥的,这太复杂了,我们就不去深究了。室内装修还有一种名称很高级的材料“岩板”,瓷砖、生态石、石英砖、岩板都属于瓷砖类产品,都是通过高温烧制而成。其主要区别在于:原材料配比的不同、烧制温度不同、表面花色处理工艺不同。
从设计师应用的角度,作者认为可以简单理解:
瓷砖指的是传统用于室内的瓷砖厚度8-12mm的传统瓷砖
生态石(石英砖)就是用于室外(耐候耐磨)的仿石效果的厚砖;
岩板就是尺寸超大的仿石效果的薄砖。
3、为了便于区分,作者建议人为添加定义:
将用于铺地的陶瓷仿石砖称为生态石,其表面效果为仿花岗岩效果,有些厂家已全面推出通体的生态石。
将用于墙面的仿大理石效果的陶瓷仿石砖称为石英砖。
生态石、石英砖合称仿石砖。

将PC砖的名称回归其本质,仅将预制混凝土砖称为PC砖。

下文所述名称均遵循以上定义。


. 仿石砖对比石材的优缺点

1、仿石砖相比石材有以下几个优势:
1)、仿石砖价格便宜,不管什么颜色花纹,仿石砖的价格都是差不多的,而天然石材特别是天然大理石因品种不同,价格有天壤之别;
2)、仿石砖表面色差稳定,天然石材因产地、品级、矿脉不同而存在色差。(对这一点的理解和认知因人而异);
3)、仿石砖强度高,天然大理石用于外墙有强度低、易褪色等缺点;
4)、仿石砖可以热弯加工弧形,价格比石材加工弧形优势明显。
2、仿石砖的缺点
1)、生态石大多不是通体材质,石英砖都不是通体材质,侧面外露则露出砖坯本色。用于台阶需要用踏步砖收口,能替代厚石材体现厚度感的转角砖产品较少,规格也比较少,应用不如石材灵活;
2)、因非通体材质,用于墙面,或者座凳、花池等贴面时,如侧面外露则露出砖坯本色,海棠角碰角工艺有瑕疵,工艺要求高。宜通过其他材质收口处理。
3)、因非通体材质,不太适宜做拉槽等二次加工。
4)、板块尺寸受限,用于墙面的石英砖最大规格多为600x1200,少量750x1500且价格偏贵,应用不如石材灵活。

干挂仿石砖的构造做法

1、仿石砖干挂有哪几种连接方式?
仿石砖干挂连接构造与石材干挂基本一致。
仿石砖本质上属于瓷砖,用于墙面干挂时可依据《JGJ336-2016人造板材幕墙工程技术规范》(以下简称《人板幕墙》),规范中称为瓷板。
《人板幕墙》6.1.1,瓷板宜采用短挂件连接、通长挂件连接和背栓连接。《上海幕墙》11.5.14,瓷板宜采用框支承或背栓连接。
实际工程中常采用短挂件连接和背栓连接,短挂件连接也称为短槽连接
国标图集《13J103-7人造板材幕墙》(以下简称《人板图集》)对连接方式有描述和图示。

传统的L型挂件、T型挂件、R型挑件、蝴蝶件也属于短挂件连接,T型挂件安装的面板不可独立拆装,如有局部破损不便于更换面板,并且施工不当容易造成荷载累积,在建筑幕墙行业已被淘汰。
具体是哪些规范和文件禁止使用T型挂件,推荐查看以下链接文章:https://mp.weixin.qq.com/s/FfZqhzBBGHAAgFvDJWXHsg

↑本图来源于网络

幕墙行业目前主要采用的短挂件是SE挂件,由一个主件和S型、E型两个副件组成。顶部有调节螺钉可以调节均匀受力。

↑本图来源于网络

↑本图来源于网络

↑本图来源于网络(https://www.sohu.com/a/285212213_222758)

背栓连接被誉为是更先进更高级的连接做法。

↑本图来源于网络

↑本图来源于网络(https://www.meipian.cn/1in3160r)

↑本图来源于网络(https://www.lbdj.com/zixun/369007186.html)


↑本图来源于网络

↑本图来源于网络

2、仿石砖短挂件连接构造
●短挂件的厚度
《人板幕墙》6.1.3
《上海幕墙》11.4.21-1
《人板幕墙》对短挂件厚度要求比较低,实际产品厚度与《上海幕墙》的规定基本吻合,挂件长度50-60mm。
●短挂件槽口构造及对板厚的要求
《上海幕墙》11.5.14,挂件槽口两侧板厚均不得小于7.5mm。铝合金挂件的壁厚多为4mm,槽宽为4+2=6mm,如采用18mm厚仿石砖,扣除背纹1mm,计算厚度17mm,槽口两侧剩余板厚=(17-6)/2=5.5mm,不符合上海规范的要求。20厚仿石砖槽口板厚=(20-1-6)/2=6.5,25厚仿石砖槽口板厚=(25-1-6)/2=9,对于上海项目建议采用25mm厚仿石砖

↑本图来源:作者自绘

《人板幕墙》对挂件槽口厚度没有明确要求,满足强度计算即可。采用汇宝幕墙软件计算,选择基本风压0.85kN/m²、抗震设防7度地区,计算高度5m,B类地区,1200x600x18石英砖,按槽口两侧板厚5mm计算,面板强度挠度、槽口处剪切强度均满足要求。1200x600x18石英砖可以满足全国大多数地区景墙的需求。当然如果当地地标有类似上海幕墙规范的具体要求,应以地标要求为准。

●短挂件距面板边缘的距离(边距)
《人板幕墙》6.1.4-4
《上海幕墙》11.4.21-3,

综上,对于18mm厚石英砖,挂件外侧边距面板边缘的距离≥18x3=54mm,挂件长度常用50-60mm,则挂件中心距面板边缘的距离≥60/2+54=84mm,可取为100mm。

↑本图来源:作者自绘

3、仿石砖背栓连接构造
《人板幕墙》6.4.1
《上海幕墙》11.5.14-2,

背栓螺栓的直径
背栓螺栓直径不小于6mm,多采用6mm,石英砖板厚25mm时可采用8mm。
背栓埋置深度
背栓埋置深度≥1/2板厚,孔底面板厚度≥6mm,石英砖板厚18mm,埋置深度可取9-12mm。
↑本图来源:作者自绘
以下是两个品牌的瓷板背栓产品资料。

●背栓距面板边缘的距离(边距)
背栓中心线与面板端部的距离≥50mm,且<边长的20%。对于1200x600石英砖,长边边距<1200*0.2=240,短边边距<600*0.2=120,可取为100mm。
↑本图来源:作者自绘
4、干挂仿石砖板缝如何处理?
《人板幕墙》4.3.2,瓷板幕墙可以采用封闭式板缝或开缝式板缝。


●注胶封闭式板缝
封闭式板缝多采用现场打胶的注胶封闭式板缝,《人板幕墙》4.3.3、4.3.4,胶缝宽度不宜小于6mm。

胶缝宽度应通过计算确定,胶缝宽度设计的原则是适应结构变形、温度变化,避免胶缝被拉裂而失去其封闭防水的功能,同时调节施工误差。《人板幕墙》、《上海幕墙》、《金属与石材幕墙工程技术规范》均未给出具体计算方法,可参照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003条文说明4.3.9玻璃幕墙板缝的计算方法计算。


以1200x600板块为例试算:

《人板幕墙》表5.2.12,瓷板的线膨胀系数ɑ=0.000006;

年温度变化ΔT可查《建筑结构荷载规范》,取当地最大温差;

硅酮密封胶允许的变位承受能力根据所选产品在0.25-0.50之间,可按较低值取δ=0.25;

胶缝宽度ws=(0.000006*80*1200)/0.25+3+2=7.30mm;

公式中的前部分计算的是面板的热胀冷缩,计算结果不大,并且可以通过加大密封胶的位移能力δ(须在设计说明中明确),进一步降低。而考虑施工偏差3mm取值偏大,综合考虑6mm宽的胶缝可以满足一般情况。

●开放式板缝
《人板幕墙》4.3.6,开缝宽度不宜小于6mm,并通过计算确定。设计原则是适应结构变形、温度变化,避免面板位移碰撞破损。须计算主体结构变形引起的幕墙板块的变形。

《建筑幕墙》GB/T 21086-2007

以1200x600板块为例试算:
横竖板缝宽均为6mm,考虑1.5mm的施工偏差,按4.5mm计;
c1(1+l1/l2*c2/c1)=4.5*(1+1200/600*(4.5/4.5))=13.5mm;
假设主体为钢结构房屋,主体结构最大位移角为1/300;
μlim=1/300*3*1200=12mm;
13.5>12,满足要求!
对于单片景墙,如结构形式为单向悬臂钢结构,假设位移角为1/200;
μlim=1/200*3*1200=18mm;
如果不考虑1.5mm的施工偏差,
c1(1+l1/l2*c2/c1)=6*(1+1200/600*(6/6))=18mm;
刚好满足要求。
所以建议景墙钢结构设计严格控制位移角小于1/200,板缝仍按6mm设计。

如果要设计3-5mm板缝,则应更加严格地控制主体结构的位移角。

5、薄板采用粘贴背条加厚短挂件连接的做法是否可行?
对于薄板石材、瓷板粘贴背条加厚,采用短挂件连接的做法并不鲜见,此做法是否可可行?

作者认为不可行。
1)、这种背条加厚的做法不符合规范要求,没有构造做法和节点计算的依据。

2)、背条与面板采用胶粘接,其干挂连接本质上变成了胶粘连接。据笔者所知,石材、瓷板采用干粘法仅适用于室内装修的小面积使用,尚无大面积应用于建筑外墙的成熟工艺做法。其所用胶粘剂承受风荷载、地震作用的强度无法保证,耐候性无法保证。一旦胶老化失效,存在脱落的风险,可能会造成严重的安全事故。

3)、采用背条加厚,无非是为了节约成本,我们设计师只赚取一点微薄的设计费,为了帮甲方节约一点成本而将自己限于无谓的风险之中,实非明智之举。

干挂仿石砖的最小厚度

1、规范规定的最小厚度要求
《人板幕墙》对于瓷板的最小厚度没有明确规定。
《人板图集》A1页说明中1.3.2,瓷板的实测厚度不应小于12mm。
上海地标《DGTJ08-56-2019建筑幕墙工程技术标准》(以下简称《上海幕墙》)11.5.8规定最小厚度13mm。
《人板幕墙》6.1.7,《上海幕墙》11.5.9均有规定:瓷板的计算厚度须扣除背纹厚度,表面有凹凸时,还应减去凹凸深度。仿石砖厚度多为18mm,也有10-12、15、20、25、30mm等,背纹深度大约1mm。18厚为常规厚度,如订购15厚但量不大时,其价格与18厚无明显优势,为节省造价选择15厚意义不大。建议墙面干挂采用18mm,计算厚度17mm,满足规范的最小厚度要求。面板规格多为1200*600,也小于规范限定的最大使用面积。

2、根据干挂构造做法分析仿石砖干挂的最小厚度
●短挂件连接
《人板幕墙》相关规定计算面板槽口处抗剪强度,槽口两侧板厚2-3mm仍可满足要求,反算最小板厚可采用12mm,但实际施工精度常难以满足理论假定,手工切割槽口时可能出现偏心或者歪斜等施工误差,板厚太薄也容易出现崩裂,根据笔者经验,18mm厚仿石砖也有崩边的情况。
建议采用短挂件连接的仿石砖最小厚度为18mm,20mm厚更好。
●背栓连接

根据《上海幕墙》11.5.14-2背栓埋置深度≥1/2板厚,孔底面板厚度≥6mm,反算最小厚度应为6+6+1=13mm,与《人板图集》规定的最小厚度12mm(不含背纹)和《上海幕墙》规定的最小厚度应13mm相吻合。

实际产品没有13mm的规格,建议采用背栓连接的仿石砖最小厚度为15mm。

干挂仿石砖节点图

1、SE挂件构造做法参考图


2、耳型背栓挂件构造做法(胶缝)参考图

3、耳型背栓挂件构造做法(开缝)参考图

4、字母型背栓挂件构造做法(胶缝)参考图


5、字母型背栓挂件构造做法(开缝)参考图

开缝做法,宜在背面增加镀锌钢板或铝单板防水板,保护钢结构,减少雨水对钢结构的侵蚀,延长使用寿命。

短挂件(短槽)与背栓对比与选用

1、背栓挂件价格更高
背栓挂件单组价格与SE挂件相差不大,但背栓挂件用量多,角钢横梁也多,并且需要在工厂开孔,所以总体价格高。

2、背栓挂件力学性能更好
短挂件与槽口之间缝隙需要填胶,存在胶的老化问题。背栓与燕尾形背栓紧密连接,机械锁定,对石材破坏小,连接性能可靠;
短挂件开槽对面板抗剪截面削弱较大,面板抗剪不如背栓;
背栓点位不在面板边缘,背栓间距相对小,面板四点支撑的跨度小,对面板抗弯更有利;
背栓连接每块面板都是独立的系统,抗震性能好,更适合高层建筑。

3、短槽施工简便,背栓工艺要求高

短槽是传统工艺,现场开槽方便简单;

背栓需要在工厂开孔,工艺相对复杂。

4、背栓更适合开缝

短槽干挂如果做开缝,会透过缝隙看到后面的挂件。背栓的挂件避开了板缝,外观效果更好。

5、背栓更适合薄板

短槽连接需要在面板侧边开槽,不适合厚度小于18mm的薄板。

结语
1、本文分析总结了仿石砖干挂的工艺和构造做法,可供设计参考。
2、设计过程中还应重视幕墙结构计算,主要是面板、横梁和立柱,可以用汇宝幕墙软件计算(官网下载试用版可以计算不能出计算书)。
注意角钢横梁采用L50x5并不是固定的,需要根据跨度和荷载计算。
景墙的主体结构立柱间距比较小(1-1.5m)兼作幕墙立柱时,立柱由主体结构设计计算,角钢横梁根据立柱跨度计算。
如果景墙的主体结构立柱间距比较大,角钢横梁的跨度会过大,需要另外增加小一点的幕墙立柱,作为角钢横梁的支撑结构。如果景墙结构设计没有考虑幕墙立柱,则需要单独计算。
3、作者也并非专业幕墙设计师,本文中很多内容也是现学现卖,不当之处,还请批评指正。欢迎在评论区留言讨论。
特别感谢好友幕墙设计李工的答疑和指导!
点赞、在看、转发都是爱,感谢朋友们的支持!



关于作者,从业20余年室内、环艺、景观施工图设计师,自学结构,“非专业”景观结构设计师。本公众号分享景观结构设计知识,致力于解决景观园建结构设计痛点,开发景观结构计算工具,以实现对常见的景观构筑物进行快速简便的计算。欢迎关注!

已发布砌体围墙、钢框架结构、钢结构景墙、栏杆等实用计算工具,公众号主页点击“下载”获取下载链接。

景观与结构设计交流群1群2群3群已满,4群招募中,本群为全网活跃度最高的景观技术交流群聊之一,欢迎景观设计师、结构设计师加入(广告勿入),请在公众号主页点击“加景观群”。

设计交流联系作者请加微信:LEWJS001。

本文图纸cad源文件由作者授权在知末网发布,如有需要请移步知末网下载(ID:1171202396)



汪工的景观结构笔记
景观相关的结构问题学习研究,开发景观结构计算工具,以实现对常见的景观构筑物进行快速简便的计算。