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1.前言
干掛石材幕墻是一種高檔的外墻裝飾，普遍應用于各類公用建筑。背栓連接（有敲擊式背栓、旋進式背栓、雙切面背栓三種形式見下圖）是通過背栓、連接件將石材板與骨架連接的一種石材幕墻固定方法。通過工程實踐，總結(jié)形成本工法。
敲擊式背栓
旋進式背栓
雙切面背栓
2.工法特點
2.1 對施工現(xiàn)場污染少，較為環(huán)保。
2.2 可準確控制石材與錐形孔底的間距，確保幕墻的表面平整度及垂直度。
2.3 每塊石板材可獨立安裝、獨立更換，作為獨立單元受力，能排除硬性接觸帶來荷載反應，具有更好的安全性能及抗風壓、抗震動和降低熱脹冷縮效應等性能，使用壽命更高。節(jié)點做法靈活，使用過程中，維修更換方便。
2.4 背栓的具體種類和規(guī)格型號，請搜索文檔：石材背栓種類和規(guī)格-上海鑫魚
2.5背栓式石材干掛件的承載能力高于傳統(tǒng)做法。且石材板成孔質(zhì)量好，工廠化施工程度高，板材上墻后調(diào)整工作量少，可提高現(xiàn)場安裝進度。
3.適用范圍
適用于建筑高度不大于100m、非抗震設計或抗震設防烈度不大于8度的公用建筑石材幕墻工程施工。
4.工藝原理
運用具有氣壓成孔技術(shù)的石材背栓鉆孔設備（見下圖），在石材板背部距板邊100～180mm處進行磨孔、拓孔，并將成孔合格后的石材板與背栓采用尼龍網(wǎng)套柔性結(jié)合，并以每塊石材板為單元將力直接通過骨架傳遞到主體結(jié)構(gòu)。
敲擊式燒結(jié)鉆頭
雙切面背栓鉆頭
5.施工工藝流程及操作要點
5.1 工藝流程
5.2 操作要點
5.2.1施工前準備：預埋件位置、牢固性檢查，當預埋件偏差超出相關(guān)要求時，應有合理的預埋件修補和彌補方案，并根據(jù)方案進行處理，直至滿足要求。骨架安裝前進行石材幕墻的“四性—風壓變形性能、雨水滲漏性能、空氣滲透性能(有熱工性能要求時做)、平面內(nèi)變形性能”試驗。
5.2.2測量放線：根據(jù)主體結(jié)構(gòu)的基準軸線和水準點進行準確定位，對照幕墻施工圖將轉(zhuǎn)角位置、軸線位置、變高截面位進行復核檢查，確保放線準確。測量時應控制分配測量誤差，不能使誤差積累。測量放線應在風力不大于4級的情況下進行，并要采取避風措施。
5.2.3金屬骨架加工、安裝
1）根據(jù)施工放樣圖檢查放線位置，以現(xiàn)場尺寸加工下料。
2）安裝同立面兩端的豎框，然后拉通線按順序安裝中間豎框。
將各施工水平控制線引至豎框上，并用水平尺校核。
3）按照設計尺寸安裝金屬橫梁。橫梁一定要與豎框垂直。焊接前，應對下方和相鄰的已完工作面進行保護；焊接時需采用對稱焊，以減少因焊接產(chǎn)生的變形。焊縫質(zhì)量檢查合格后，對所有焊點、焊縫去焊渣及刷防銹漆。
4）鋼構(gòu)件表面防銹處理應符合現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)工程施工驗收規(guī)范》GB 50205的有關(guān)規(guī)定，鋼構(gòu)件焊接、螺栓連接應符合現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GBJ 17及《鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ 81的有關(guān)規(guī)定。
5）幕墻防雷裝置必須嚴格按照設計及相關(guān)標準與主體結(jié)構(gòu)防雷裝置進行有效連接。
6）防火層的襯板采用厚度不小于1.5mm的熱鍍鋅鋼板,不得采用鋁板。接縫處打防火膠,防火層的密封材料應用防火密封膠。
5.2.4鋁合金連接件安裝
鋁合金連接件應選用背栓生產(chǎn)廠家的配套產(chǎn)品。連接件與金屬骨架的連接應按照現(xiàn)行規(guī)范要求施工作業(yè)，根據(jù)螺栓材質(zhì)確定是否需要采取防銹、防腐蝕措施。
5.2.5石材板加工、成孔（見下圖）
1）嚴格控制石材色差、尺寸偏差以及破損，若有明顯色差、破損、缺楞、裂痕、掉角等石材不得使用，石材板顏色和花紋協(xié)調(diào)一致，將合格石材板按圖紙進行編號分類。
成孔及安裝過程示意圖
2）石材板成孔工藝及要求
①石材板成孔工藝：采用專用設備磨削柱狀孔→拓孔→清孔
圖1 石材板成孔剖面圖
②石材板成孔尺寸控制要求見表5.1。
表5.1 石材板成孔尺寸控制要求(mm)
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背 栓
型號
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背栓規(guī)格
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鉆孔直徑dm
（允差+0.4～-0.2）
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拓孔直徑dt
（允差±0.3）
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置入深度hz
（允差+0.4～-0.1）
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凹臺直徑dt
（允差±0.3）
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單切面背栓
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雙切面背栓
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非旋進式背栓
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M6
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?11
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φ13.5
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10、12、15、18、21
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--
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? 22
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M8
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? 13
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φ15.5
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15、18、21、25
|
--
|
? 22
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旋進式背栓
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M6
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? 9.5
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φ11.5
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10、12、15、18、21
|
--
|
? 22
|
|
M8
|
? 11
|
φ13.5
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15、18、21、25
|
--
|
? 22
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注：h/（單切面背栓無）的厚度由石材厚度允許公差決定。
3）用專用石材背栓鉆孔設備對石材板進行成孔作業(yè)，在石材板背面上下兩邊進行磨孔，孔位距邊緣100㎜～180㎜；橫向間距不宜大于600㎜。背栓鉆孔設備切削孔轉(zhuǎn)速最高為12000r／min，自動升頻；設備使用與背栓型號、連接形式匹配的鉆頭，利用氣壓成孔技術(shù)進行磨孔、拓孔，對石材板不會造成損傷。石材板成孔后，對孔徑、孔深、拓底孔進行檢查（在拓孔成型以后，為了保證孔的深度和孔的大小能夠滿足使用的要求，必須對孔進行檢測，可以使用卡尺亦可以使用成孔測量器），合格后方能安裝背栓。隨著石材開孔技術(shù)的改進，使得開孔成本大大降低。
成孔測量器
4）石材板的背栓數(shù)量應符合表5.2。
表5.2 石材板與背栓的選擇關(guān)系
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單塊石材的重量(㎏)
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石材厚度（㎜）
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背栓規(guī)格（㎜）
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背栓數(shù)量
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＜100
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20
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M6×9（旋進式）
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4
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＜100
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25
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M6×12（敲擊式）
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4
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＜100
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30
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M6×15（敲擊式）
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4
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＞100 , ＜300
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25
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M8×12（敲擊式）
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4
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＞100 , ＜300
|
30
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M8×15（敲擊式）
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4
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注：上表為常用規(guī)格，超規(guī)格的應通過具體計算確定。
5）背栓植入
安置工作臺（臺面放置合適的橡膠板）→放置已成孔的石材板→將背栓植入石材板孔中→完成背栓緊固→組件抗拉拔試驗。
根據(jù)背栓型號確定背栓植入緊固方法，非旋進式背栓—使用專用工具擊脹（抽拉）使脹管端擴張緊固；旋進式背栓—旋進螺栓使脹管端擴張緊固。
上海鑫魚背栓專注背栓多年，國產(chǎn)知名背栓，供應產(chǎn)品比較全面，在背栓式石材干掛領域，眾多大型石材干掛項目選擇該品牌合作，同時在地鐵，醫(yī)院，學校，高鐵等方面也較有的知名度。
5.2.6石材板安裝
1）建筑物為多層的石材幕墻安裝：將組裝完成的石板材按照從下到上、從左到右依次進行安裝即可。先按幕墻面基準線仔細安裝好底層第一皮石材板，且宜先完成窗洞口四周的石材板鑲邊。安裝完每一樓層后，要注意調(diào)整垂直度誤差，不要積累。
2）建筑物為高層的石材幕墻安裝：將組裝完成的石板材按照從上到下、從左到右依次進行安裝即可。先按幕墻面基準線仔細安裝頂層第一皮石材板，且宜先完成窗洞口四周的石材板鑲邊。安裝完每一樓層后，要注意調(diào)整垂直度誤差，不要積累。
3）安裝節(jié)點圖如下：
圖2 背栓干掛石材幕墻縱剖面節(jié)點圖
圖3 背栓干掛石材幕墻橫剖面節(jié)點圖
圖4 背栓干掛石材幕墻窗臺剖面節(jié)點圖
圖5 背栓干掛石材幕墻轉(zhuǎn)角剖面節(jié)點圖
4）工程實例圖片：
干掛豎剖圖
5.2.7石材板拼縫口處理
石材密封膠注膠前必須進行相溶性試驗和耐污染試驗，合格后方可使用；石材拼縫口密封處理分為敞縫式和密封式。根據(jù)設計和地區(qū)特點情況進行合理選擇。
1）敞縫式密封處理是采用在石材拼縫內(nèi)側(cè)增加擋水片，防止雨水濺入，能較好地解決擋雨的問題。優(yōu)點在于提高外墻飾面的美觀，缺點在于不適合有熱工性能要求的石材幕墻工程，適用范圍受限。
2）密封式處理是對石材板拼縫進行注膠密封。優(yōu)點在于適宜范圍廣，對有熱工性能要求的建筑有利，缺點在于硅膠易發(fā)黃變質(zhì)、沾塵污染等，影響外墻飾面的美觀。
①為確保粘結(jié)質(zhì)量, 注膠前清潔石材板拼縫口表面的灰塵、水、油污等物,并保持石材板拼縫干凈、干燥；
②為確保拼縫注膠質(zhì)量，注膠前用帶有凸頭的刮板填裝泡沫棒，選用的泡沫棒直徑應略大于膠縫寬度；
③為保證石材板面的潔凈，注膠前用紙膠帶沿縫隙兩側(cè)進行粘貼；
④嵌縫膠選用石材板專用硅酮密封膠,注膠溫度應在5～40度范圍內(nèi)進行,注膠應盡量連續(xù),膠縫均勻、密實、飽滿,膠體不得產(chǎn)生氣泡。若不慎將膠體沾在墻面上,應立即除去,并用清潔劑及時清除余膠。膠體厚度一般為縫寬的1/2,且不小于4mm，不得大于縫寬, 膠體太厚則容易使膠體受力時被拉斷拉裂，造成密封和防滲漏失效；
⑤打完膠后要在表層固化前用刮板將膠縫刮為凹縫,膠面要光滑、圓潤,不能有流墜、褶皺現(xiàn)象。膠縫修整完畢后應立即將兩側(cè)紙膠帶撕掉,打膠操作業(yè)應避開陰雨,大風天氣；
⑥注膠施工完后，用干凈的棉質(zhì)或脫絨白布倒上溶劑對膠縫兩側(cè)石材面進行清潔,禁止將白布入內(nèi)沾取，溶劑為專用清潔劑或草酸。注意已完工作面的保護。
6.材料與設備
6.1 材料要求
6.1.1石材幕墻工程所用材料的品種、規(guī)格、性能和等級，應符合設計要求及現(xiàn)行行業(yè)標準《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》 JGJ133－2001、《建筑幕墻》 GB/T 21086-2007、《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗標準》GB 50221的有關(guān)規(guī)定。
6.1.2所用鋼材必須是合格鋼材，具有產(chǎn)品質(zhì)量證明等相關(guān)完整資料。碳鋼：型材、板材符合JISG3131規(guī)范，緊固件符合JISG3101規(guī)范；不銹鋼：緊固件符合JISG4304規(guī)范，型材、板材應符合JISG4305規(guī)范；鋁合金：連接件應符合《鋁合金建筑型材》GT 5237。背栓、緩沖套應采用不低于304的不銹鋼制品，背栓的質(zhì)量必須經(jīng)過有資質(zhì)的檢測機構(gòu)進行檢測，檢測合格后方能使用。
6.1.3石材板彎曲強度值（干燥和水飽和狀態(tài)）≥8MPa，體積密度不小于2.56g/cm3；干燥壓縮強度不小于100.0 MPa；吸水率應小于0.8%；石材板的技術(shù)要求應符合《天然花崗巖建筑板材》GB/T 18601-2001。
6.1.4連接件選用不銹鋼制品時，厚度≥3mm；連接件選用鋁合金制品時，厚度≥4mm，根據(jù)具體計算選用T5或T6材質(zhì)。
6.1.5應選用含硅油少的中性硅酮密封材料，避免硅油滲透污染石材表面，避免非中性硅酮密封材料對石材產(chǎn)生腐蝕；
6.2 機具設備：后切背栓石材鉆孔機、電焊機、型材切割機、臺鉆、角磨機、經(jīng)緯儀、水平儀、鋼直尺、塞尺、注膠槍、電錘、扳手、螺絲刀等，機具設備型號、數(shù)量根據(jù)工程具體需求配置。
7.質(zhì)量控制
本工法嚴格按照《建筑裝飾裝修工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB 50210-2001、《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 133-2001的要求執(zhí)行。
7.1 石材板飾面無明顯色差，石材板顏色和花紋協(xié)調(diào)一致，每平米石材板的表面質(zhì)量和檢驗方法必須
符合表7.1的相關(guān)規(guī)定。
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項 目
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質(zhì)量要求
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檢驗方法
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裂縫、明顯劃傷和長度＞100的輕微劃傷
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不允許
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觀 察
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長度≤100的輕微劃傷
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≤8條
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用鋼尺檢查
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擦傷總面積
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不大于500mm2
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用鋼尺檢查
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表7.1 每平米石材表面的質(zhì)量和檢驗方法
注：石材花紋出現(xiàn)損壞為劃傷。石材花紋出現(xiàn)模糊現(xiàn)象的為擦傷。
7.2 石材幕墻立柱、橫梁安裝質(zhì)量控制必須符合表7.2的有關(guān)規(guī)定。
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項 目
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允許偏差（mm）
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檢驗方法
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|
石材幕墻
立柱、橫梁
安裝偏差
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寬度、高度≤30m
|
10
|
經(jīng)緯儀
|
|
30m＜寬度、高度≤60m
|
15
|
|
60m＜寬度、高度≤90m
|
20
|
|
90m＜寬度、高度
|
25
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表7.2 石材幕墻立柱、橫梁的安裝允許偏差和檢驗方法
7.3 石材板成孔質(zhì)量控制必須符合表7.3的有關(guān)規(guī)定。
表7.3 石材板成孔允許偏差和檢驗方法
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項 目
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允許偏差(mm)
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檢驗方法
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直孔孔徑
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-0.2～+0.4
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塞規(guī)檢測儀、游標卡尺
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錐形孔的口徑
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±0.3
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塞規(guī)檢測儀
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孔軸線的垂直度
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≤0.5
|
主軸承直角度測試儀
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孔的同軸度
|
≤0.5
|
圓度儀
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7.4 石材板安裝質(zhì)量控制必須符合表7.4的有關(guān)規(guī)定。
表7.4 石材板安裝允許偏差和檢驗方法
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項 目
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允許偏差（mm）
|
檢驗方法
|
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豎縫及墻
面垂直縫
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幕墻層高≤3m
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2
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經(jīng) 緯 儀
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豎縫及墻
面垂直縫
|
幕墻層高≤3m
|
2
|
經(jīng) 緯 儀
|
|
幕墻層高＞3m
|
3
|
|
幕墻水平度(層高)
|
2
|
2m靠尺、鋼板尺
|
|
豎線直線度(層高)
|
2
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2m靠尺、鋼板尺
|
|
橫縫直線度(層高)
|
2
|
2m靠尺、鋼板尺
|
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拼縫寬度(與設計值比)
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1
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卡 尺
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7.5 石材幕墻安裝質(zhì)量控制必須符合表7.5的有關(guān)規(guī)定。
表7.5 石材幕墻安裝允許偏差和檢驗方法
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項次
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項 目
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允許偏差(mm)
|
檢驗方法
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光 面
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麻 面
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|
1
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幕
墻
垂
直
度
|
幕墻高度≤30m
|
10
|
用經(jīng)緯儀檢查
|
|
30m＜幕墻高度≤60m
|
15
|
|
60m＜幕墻高度≤90m
|
20
|
|
幕墻高度＞90m
|
25
|
|
2
|
幕墻水平度
|
3
|
用水平儀檢查
|
|
3
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板材立面垂直度
|
3
|
用水平儀檢查
|
|
4
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板材上沿水平度
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2
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用1m水平尺和鋼直尺檢查
|
|
5
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相鄰板材板角錯位
|
1
|
用鋼直尺檢查
|
|
6
|
幕墻表面平整度
|
2
|
3
|
用垂直檢測尺檢查
|
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7
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陽角方正
|
2
|
4
|
用直角檢測尺檢查
|
|
8
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接縫直線度
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3
|
4
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拉5m線，不足5m拉通線，用鋼直尺檢查
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9
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接縫高低差
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1
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--
|
用鋼直尺檢查或塞尺檢查
|
|
10
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接縫寬度
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1
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2
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用鋼直尺檢查
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7.6 勞動組織
根據(jù)工程項目規(guī)模、進度要求和工程技術(shù)的復雜程度來確定勞動組織，施工作業(yè)班組按照工藝主要流程分為骨架制作、安裝班組和石材加工、安裝班組。如：每500m2幕墻工程，勞動力組織為骨架制安6人，石材飾面板加工（含石材板成孔、背栓植入等）6人，石材飾面板安裝、調(diào)平4人，拼縫注膠1人。
8.安全措施
8.1 作業(yè)人員進場前，必須學習現(xiàn)場的安全規(guī)定，進行安全技術(shù)交底；廣泛宣傳、教育作業(yè)人員牢固樹立“安全第一”的思想，提高安全意識。必須穿防滑鞋，嚴禁赤腳等。
8.2 必須隨時攜帶和使用安全帽和安全帶，配備工具袋，嚴禁違章作業(yè)。
8.3 腳手板上的廢棄物應及時清理，不得在窗臺、欄桿上放置施工工具。
8.4 電焊工必須持證上崗。操作時必須戴絕緣手套和防護面罩。
8.5 在電焊作業(yè)時，必須設置接火斗，配置看火人員；各種防火工具必須齊全并隨時可用，定期檢查維修和更換。
8.6 施工現(xiàn)場臨時用電采用TN-S系統(tǒng)，嚴格要求使用五芯電纜配電，系統(tǒng)采用“三級配電兩級保護”，實行“一機、一閘、一漏、一箱”制度，配電箱進出線設在配電箱下端。嚴禁使用花錢、塑膠軟線等。
8.7 電鉆使用前應先檢查電源是否符合要求，然后空轉(zhuǎn)試運轉(zhuǎn)，檢查轉(zhuǎn)動機構(gòu)工作是否正常，接地保護是否良好，以免燒毀電動機或造成安全事故。
8.8 型材切割機使用前應先檢查電源、電壓是否符合切割機銘牌的要求，絕緣電阻、電纜線、地線等是否完好、可靠，切割機各連接部位有無松動情況等。
8.9 電錘打孔時，電錘的鉆頭必須垂直于工作面，要用手均勻按壓電錘，連續(xù)送進，不準使鉆頭在孔眼內(nèi)左右擺動，以免扭壞電錘。
8.10 在高層建筑幕墻安裝與上部結(jié)構(gòu)施工交叉作業(yè)時，結(jié)構(gòu)施工層下方須架設挑出3m以上的防護裝置。建筑在距地面3m左右，應搭設寬6m的水平安全網(wǎng)。
9.環(huán)保措施
9.1 石材鉆孔機、切割機等機具的使用，盡量在市民非休息時刻進行作業(yè)，采取必要的防塵、降噪措施，減少對環(huán)境的影響。
9.2 對于生活和施工廢水必須按相關(guān)規(guī)定進行收集和排放；對施工廢棄物和生活垃圾及時進行分類堆放和收集，禁止亂丟棄。
9.3 現(xiàn)場材料必須按相關(guān)要求堆放，剩料嚴禁隨意丟棄，易燃品應隔離堆放，確保施工安全。
9.4 對已污染的地面、路面及時進行清潔。
9.5 對進出場車輛進行衛(wèi)生管理，必要時進行車廂覆蓋、車輪沖洗等。
10.效益分析
10.1 社會效益
1）石材飾面板安裝后，即可受力，在其周邊施工作業(yè)不受影響，便于連續(xù)施工作業(yè)，有效提高了施工效率。
2）背栓鉆孔設備利用氣壓成孔技術(shù)對石材板進行成孔作業(yè)，減少石材板的破損損耗。其可進行成批加工，精度好、效率高，大大加快了施工進度，且相對環(huán)保。
3）該工法特別適用于高層建筑和抗震建筑幕墻。使設計師的柔性構(gòu)造連接設計意圖能得到更好的體現(xiàn)，同時為設計師設計各類圖形增加了設計空間，為設計師創(chuàng)造更美更好的作品提供有效的施工技術(shù)支持。
10.2 經(jīng)濟效益
1）背栓干掛石材幕墻具有較好的抗震性能、安全性能。便于維修、更換，降低維護、維修成本。
2）由于效率提高，該技術(shù)綜合經(jīng)濟性能高，每1000m2幕墻比傳統(tǒng)骨架幕墻節(jié)約成本約11500元。
3）技術(shù)性能比較詳見表10.1。
表10.1 石材幕墻相關(guān)工藝的技術(shù)性能
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干掛法的類型
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優(yōu) 點
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不 足
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鋼銷式干掛法
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工藝簡單、無需特殊工具
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易發(fā)生力的傳遞，安全性差，不滿足大(超大)規(guī)格的板材上墻，適用幕墻高度低（20m以內(nèi)）,精度低、易破損，板材厚度較厚浪費資源，拆卸困難
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短槽式干掛法
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繼承了鋼銷式的大部分優(yōu)點，承載力較鋼銷式干掛法大
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板材開槽易破損，抗拉強度差，精度低，板塊之間相互影響，拆卸困難，傳力路線長
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通槽式干掛法
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工藝簡單、無需特殊工具，承載力較短槽式干掛法大
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板材開槽易破損，開槽質(zhì)量不易控制，需注膠調(diào)整而易污染石材飾面，可拆卸性差
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背栓式干掛法
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現(xiàn)場裝配式作業(yè)、施工進度快，各板塊獨立承重、承載力較以上掛法大，抗震性能好，適宜各類建筑，可拆卸性佳、易維修
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石材加工、安裝人員技術(shù)水平要求較高
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