薄瓷板建筑幕墙设计探析

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【摘 要】 本文介绍了新型的薄瓷板材料、薄瓷板幕墙设计方法，对薄瓷板特性、应用和薄瓷板幕墙设计方法进行了探讨。

【关键词】 薄瓷板；薄瓷板幕墙、幕墙设计

前言

薄瓷板：由黏土和其他无机非金属材料经成形、高温烧成等工艺制成的板状陶瓷制品。薄瓷板：厚度不大于6mm的瓷板、上表面面积不小于1.62m2。

薄瓷板因具有优异的耐酸碱性、抗紫外线性、丰富的色彩和表面质感、低碳环保的概念，高强度、高硬度、重量轻且能做成大板分格，良好的现场加工性能，是一种能广泛应用于建筑内外装饰的理想墙面材料。

1 薄瓷板材料

薄瓷板具有极强的耐候性，无论日照、雨淋（甚至酸雨），还是潮气都对表面和基材没有影响。耐紫外线照射和色彩稳定性完全达到国际灰度级4-5级。同样，大幅或快速的温度变化也不会影响材料的特性和外观。抗弯强度和弹性的合理组合，使薄瓷板具有很高的耐冲击强度。致密的材料表面使灰尘不易粘附，使其清洁更为容易。薄瓷板具有极好的耐火特性，它不会融化、滴落或爆炸，并能长时间保持稳定。薄瓷板易于维护，表面和切割边缘都无需油漆或加保护面层。

薄瓷板因其自身优异的性能，已经开始广泛用于建筑幕墙行业，且国家已经出版相应的建筑幕墙的规范。

新出现的薄瓷板克服了传统陶瓷板高能耗的缺点，集节能减排、环保创新、低碳的特点于一体。厚度只有普通陶瓷板的三分之一，具有“大、薄、轻、硬”的显著特点，尺寸大，目前尺寸可大至1800X900mm，厚度只有5.5mm，重量为普通薄瓷板的三分之一，干挂花岗石幕墙板的的五分之一，莫氏硬度达7级，甚至比大部份的花岗石、大理石硬度高。

薄瓷板易于切割，可像切割玻璃一样，用玻璃刀进行切割。

薄瓷板的颜色可根据要求进行设计，表面质感亦有多种形式可供选择，赋予了建筑师更大的设计空间，表面甚至可以构图绘画，可以直接将绘画艺术应用于建筑上。

2 薄瓷板的性能

由于薄瓷板具备上述的诸多性能，其广泛地应用建筑幕墙的前景是可以预期的。

以表一、二是薄瓷板的性能。

*以上数据均由实验测得，强度设计值系数为1.8。

3 薄瓷板幕墙结构

薄瓷板幕墙结构按围护结构进行设计，薄瓷板厚度为5.5mm，龙骨通常使用钢材或铝合金，明框薄瓷板幕墙，不需结构胶，通过框架将薄瓷板固定；隐框薄瓷板幕墙则需用结构胶将其四周与铝合金副框粘接在一起，通过铝质副框将薄瓷板安装固定至龙骨上；在薄瓷板幕墙的背面需要采用粘接材料以防薄瓷板碎裂后脱落（目前试验只表明个别的类型板材破裂后无脱落）。板后需按节能要求使用不燃保温材料。对于大尺寸板，背后需加强肋，肋间距由设计计算确定。

4 薄瓷板幕墙设计

薄瓷板幕墙是新出现的幕墙装饰类型，目前尚无国家规范，其设计参数均需试验确定，目前的设计计算参照玻璃幕墙、干挂石材幕墙的设计方法，最终经过四性试验检验确定。

4.1 试验

薄瓷板幕墙设计首先需进行如下试验：

① 硅酮结构胶、硅酮耐候胶与铝合金副框、薄瓷板的相容性试验；

② 硅酮结构胶与薄瓷板的拉伸粘结试验；

③ 硅酮结构胶、硅酮耐候胶与薄瓷板的污染性试验；

④ 复合安全层的抗冻抗融性能、剥离性能试验；

⑤ 薄瓷板的抗冲击性能试验；

⑥ 薄瓷板抗弯能力试验；

⑦ 薄瓷板的破裂形式；

⑧ 薄瓷板的四性试验。

4.2 薄瓷板幕墙设计的难点

4.3.1 明框薄瓷板幕墙构造

明框薄瓷板幕墙由横竖龙骨构成其井字形骨架，如图一，骨架截面为矩形，骨架材料可以是钢材（图中所用）、铝材或其他满足强度、刚度和稳定性的材料；在横骨架2、竖骨架4矩形骨架的外表面，均安装了铝质的明框底座5，如果是钢骨架，则明框底座与钢骨架之间应装设隔离垫片。装好薄瓷板后，装铝质压板9，最后装铝质装饰盖7。其他的材料需计算确定尺寸，说明在此省略。

4.3.2 隐框薄瓷板幕墙构造

图三为隐框薄瓷板幕墙水平剖面节点图，薄瓷板1通过结构胶5与铝质副框9连接，铝质副框9通过铝角码与立柱6连接；立柱6通过不锈钢螺栓13及支座15连接到结构的埋件17上。

图四为隐框薄瓷板的垂直剖面节点，薄瓷板11通过结构胶3与铝质副框2连接，铝质副框2通过铝角码连接到横梁7上，板的背后作防脱落处理，此图中未注。保温材料用保温棉13，层间防火隔断用防火岩棉12及镀锌钢板14。

4.3.3 薄瓷板设计计算

小面积的薄瓷板，不用加强肋，按四边支撑计算

薄瓷板宽度为a（现最大值为900mm），为满足薄瓷板的强度，要在薄瓷板的背面配置加强肋。如图五所示，配置加强肋后，大块薄瓷板被分成多个（本图中为4个）小单元，小单元宽度为b；在薄瓷板宽度固定不变的情况下，加强肋配置的多少是满足薄瓷板强度的先决条件。小单元的薄瓷板有两种受力状态：A状态为1边简支，3边固定；B状态为2边简支，2边固定。两种状态的挠度系数和弯矩系数都不同，可查表获得。

5 结束语

本文对隐框及明框薄瓷板幕墙的设计作了简单的介绍，通过试验总结了薄瓷板的特性，介绍了薄瓷板、及结构胶的计算。介绍薄瓷板的安全设计和节能设计的问题和处理方法。

随着对薄瓷板幕墙的研究的深入，会出现更多的应用类型，更优的设计方法。

6 参考文献与资料

[1] 薄瓷板GB/T 23266-2009

[2] 《建筑陶瓷薄板应用技术规程》（JGJ/T172-2009）

[3] 《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）

[4] 《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ1 33-2001）

[5] 陶瓷薄板力学性能检验报告（20101 L00259）国家建筑材料测试中心

[6] 陶瓷薄板燃烧性能检验报告（2010 11054）国家建筑材料测试中心

[7] 陶瓷薄板耐候胶相容性检验报告（F2 010（62）0136）广东省建设工程质量安全监督检测中心

[8] 陶瓷薄板结构胶相容性检验报告（F20 10（62）0135）广东省建设工程质量安全监督检测中心

[9] 陶瓷薄板断裂模数检验报告（20101 L00391）国家建筑材料测试中心

[10] 陶瓷薄板断裂模数检验报告（20101 L00392）国家建筑材料测试中心

[11] 陶瓷薄板抗冲击性检验报告（20101 L00428）国家建筑材料测试中心

[12] 陶瓷薄板抗冻融性能、粘接性能检验报告（20101L00429）国家建筑材料测试中心

[13] 陶瓷薄板结构胶无污染检验报告（2010MF361）国家建筑材料测试中心

[14] 陶瓷薄板幕墙四性试验报告（F2010（59）0160）广东省建设工程质量安全监督检测中心