在幕墙工程中,普通石材装饰线条可以采用开槽、背栓等连接方式,其中背栓是首选。这里的石材背栓常用规格为M6和M8,但当石材线条的厚度≥70mm时,石材自重偏心会引起附加弯矩,弯矩将转换成对上排背栓的额外拉力,需进行背栓承载力校核,往往普通背栓就不太适用了,这时也可能会用到机械锚栓或化学锚栓等后锚固的做法。
其实,有些地方标准中对这种情况已经有所表述,比如江苏省、浙江省地标,我们可以在设计相关节点时参考使用。
其中,《江苏省建筑幕墙工程技术标准》DB32/T 4065-2021中第6.4.6条规定:石材实线条应采用背栓或化学锚固与框架连接,锚固深度应大于锚固部位厚度的1/2,规格、数量应满足承载力要求。
《浙江省建筑幕墙工程技术标准》DB33/T 1240-2021中第6.4.22条规定:石材倒挂面板、石材装饰线条连接构造应采用背栓等有效的机械锚固构造,宜采用互扣式挂件,挂件间应具有可靠的防滑、防脱、防松措施,严禁采用短槽、胶粘、销钉等连接构造。
另外,对于厚石材采用机械和化学锚栓时同样有相关要求:
一、机械扩底锚栓
不同于锚栓应用于混凝土基材,石材锚固不允许石材开裂。根据测试结果,建议锚固时机械扩底锚栓的最小直径、最大深度和边距要求:M10规格锚栓,应按最小边距30mm、最小保留石材厚度30mm考虑。当然,不同规格锚栓会有差异。
1、当破坏形式为锚栓螺杆被拉断或剪断,说明锚栓在石材内的锚固承载力高于锚栓螺杆的极限抗拉、抗剪承载力,这种情况多发生在花岗石或部分弯曲强度高的软质石材上,此时锚栓的设计承载力应按锚栓金属破坏时的承载力值考虑;(花岗岩锚固破坏多为拉断破坏)
2、当破坏形式为石材劈裂时,说明石材面板强度弱于锚栓在石材内的锚固承载力,这种情况多发生在强度较低的软质石材上,此时锚栓的设计承载力应按锚栓锚固在项目实际应用的石材上的拉拔及剪切承载力值考虑;(如大理石及其它软质石材)
3、当锚栓在石材上的锚固深度适宜时,拉拔的破坏形式为石材锥形破坏,此时锚栓的设计承载力考虑同石材劈裂破坏;
4、花岗石用于外幕墙的基本要求是弯曲强度不得低于8Mpa,相对而言C25、C30混凝土的抗弯拉强度还不到5Mpa,因此在强度高的石材上无法使用自扩底锚栓。如果未采用模扩底钻头进行扩孔,仅仅在石材上钻直孔并安装自扩底锚栓,根本无法靠递进式刀刃切入花岗石,软质石材上敲击安装到位还会造成石材破损;
5、模扩底锚栓锚固在石材上须采用专用钻头预扩孔,相当于加大的螺杆规格和锚深的背栓,区别是模扩底锚栓的钻孔非背栓似的水钻,因此石材越致密、强度越高,对其钻头的磨损也越大,但模扩底锚栓在石材上的钻孔位置在保证最小边距的前提下可以自由调节,不受钻孔设备的限制,灵活度高。
二、化学锚栓
普通化学锚栓锚固胶类型:乙烯基酯类和环氧树脂类。在花岗石上,模扩底锚栓和化学锚栓的锚固应用都没有问题,但在软质石材上,考虑板材自身的强度及吸水率建议采用模扩底锚栓或者环氧树脂锚固胶化学锚栓,不推荐使用乙烯基酯锚固胶化学锚栓。
1、花岗石上的破坏形式为石材锥形破坏或螺杆被拉断,承载力比较稳定;
2、在花岗石上,化学锚栓的钻孔和安装都没有问题,最小边距可按30mm考虑,最小保留板材厚度花岗石可按30mm;
3、在选用螺杆时,以规格为主,强度为次;
4、化学锚栓埋深浅时发生石材锥形破坏,与螺杆自身关系不大,主要取决于石材自身强度;埋深大时承载力主要取决于螺杆规格及强度;
5、化学锚栓与模扩底锚栓相比,钻孔及安装更方便,但需要考虑锚固胶的固化时间,锚栓安装后不能立刻挂装石材面板。
三、结论
承载力方面:埋深浅时,模扩底锚栓的承载力更高,埋深适中时,两者几乎持平,当石材厚度>200mm时,更推荐使用化学锚栓,其锚固深度可以根据石材厚度灵活调整。
实际超厚装饰石材线条项目操作中,可根据使用需求选择合适的锚栓来进行锚固,方案确定后应进行拉拔测试来确定承载力,计算校核时可参照背栓计算方法。
转载来源:建筑围护结构系统研究
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