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摘要：本文介紹一種背面有支承鋼架的砌筑陶土磚裝飾墻，墻體采用燒結空心陶土磚，通過低堿性砂漿砌筑，墻體自重由樓層間主體結構飄板承托，在高度方向間隔一定距離設置通長的水平拉接網(wǎng)片，網(wǎng)片與支承鋼架連接，支承鋼架的立柱與主體結構之間通過鋼連接件與主體結構預埋件焊接，將支承鋼架固定在主體結構上。
關鍵詞：砌筑裝飾墻 空心燒結陶土磚 低堿性水泥砂漿 拉接網(wǎng)片 支承鋼架 抗風抗震
1 引言
砌筑的磚墻，是中國的一種傳統(tǒng)建筑墻體，其功能既是承重結構又是維護結構。隨著現(xiàn)代建筑方法的流行，因其結構性能難以滿足現(xiàn)代建筑的要求而逐漸退出主流市場。但由于紅色陶土磚的材質(zhì)特性和顏色特點仍有其獨特的文化魅力，并且在材質(zhì)特性上還具備耐腐蝕、耐風化、吸音、透氣等優(yōu)點，還是受到部分建筑師和業(yè)主青睞。所以特定的項目仍然需要此種外觀形式的墻體。
圖1 常見陶磚的外觀(引用)
為滿足這類的需求，將傳統(tǒng)的砌筑磚墻進行技術改造，讓傳統(tǒng)技藝和現(xiàn)代科技結合無疑是一條很好的途徑。當然，要想讓傳統(tǒng)的砌筑磚墻應用到現(xiàn)代建筑中，還要在減重與解決其結構支承的可靠性（詞條“可靠性”由行業(yè)大百科提供）上做文章。出于節(jié)材的需要，磚塊厚度盡可能小并采用空心構造，并設置鋼結構水平支承，使墻體滿足抗風和抗震要求。這種采用傳統(tǒng)的砌筑方式并增加水平支承鋼架的復合維護結構形式就可以實現(xiàn)，此種有支承鋼架的陶土磚砌筑裝飾墻也稱為“砌筑與支承鋼架復合的陶土磚裝飾墻”。
2 系統(tǒng)簡介
目前所見的有支承鋼架的砌筑陶土磚裝飾墻，均采用燒結空心陶土磚，并通過低堿性水泥砂漿砌筑。一般情況下，在主體結構樓層間設置飄板或支撐鋼架整層承托墻體自重，在高度方向上間隔約8皮磚的間距設置通長的水平拉接網(wǎng)片，不銹鋼網(wǎng)片的作用類似傳統(tǒng)墻體墻的拉結筋，進行分段拉結，拉接網(wǎng)片與支承鋼架通過連接件進行連接，鋼架通過支座固定在主體結構上，支承鋼架的立柱通過鋼連接件與主體結構預埋件焊接。由于采用了與建筑幕墻類似的支承體系，這種復合墻體與傳統(tǒng)砌體墻相比，抗風壓（詞條“風壓”由行業(yè)大百科提供）性能和抗震性能更好。對這個砌筑墻體而言，這里挑板相當于地基基礎，立柱相當于構造柱，網(wǎng)片起到了圈梁拉結的效果。
3 系統(tǒng)主要材料簡介
3.1紅色多孔燒結陶土磚
紅色多孔燒結陶土磚，以紅色黏土或陶土為主料，石英（詞條“石英”由行業(yè)大百科提供）、長石為骨料（詞條“骨料”由行業(yè)大百科提供），通過模具成形，高溫燒結而成�？梢酝ㄟ^調(diào)整爐溫(一般為1200～1300攝氏度)及爐內(nèi)停留時間(一般為42～48小時)，可以燒出不同深淺紅色的陶土磚。為控制墻體單位面積重量，因此墻體不宜太厚，通常取80～120，磚塊規(guī)格尺寸一般為80*240*50～120*240*50。
圖2 常見空心陶磚的外觀照片(引用)
多孔燒結陶土磚的技術要求可按GB/T13544《燒結多孔磚和多孔磚砌塊》。由于這類建筑的墻體一般較高，陶土磚承壓強度建議取較高的強度級別，一般取MU20級，其抗壓強度（詞條“抗壓強度”由行業(yè)大百科提供）不低于20Mpa。另外，作為幕墻類外圍護結構的陶土磚吸水率不能太大，建議控制在不大于6～8%。
3.2支撐鋼型材
由于砌筑墻體完成后，支承鋼架處在封閉狀態(tài)，使用過程中不便于維護，因此對鋼架的防腐要求非常高，一般情況下，支承鋼架采用Q235B鋼材，所有不外露的鋼材表面采用熱浸鍍鋅處理，鍍鋅層厚度應滿足設計要求且不小于85μm;所有外露鋼材表面采用氟碳面漆處理，鋼材先進行噴砂或拋丸除銹，涂環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆和氟碳面漆。沿海地區(qū)重要建筑，支承鋼架建議采用高耐候鋼并進行熱浸鍍鋅處理。
3.3不銹鋼網(wǎng)片
不銹鋼網(wǎng)片是用于砌體墻向支撐鋼構傳遞水平荷載的關鍵零件，其砌筑在磚縫之中，形狀類似一榀平行弦桁架，其弦高小于墻體厚度，以便于砌筑上下在兩層陶磚之間。網(wǎng)片不銹鋼的直徑為∅4mm，其材質(zhì)采用316不銹鋼，焊接成帶狀網(wǎng)片。
圖3 不銹鋼網(wǎng)片及連接(引用)
4 結構設計和構造設計簡介
4.1 結構設計思路及原則
這種新型的砌筑陶土磚裝飾墻在設計思路上是將墻體自重直接傳遞到建筑主體，而風荷載則是通過不銹鋼網(wǎng)片及水平連接件傳遞到墻體后面的支撐鋼構。這樣一來，墻體就可以用于較大跨度的層高。按照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，墻的高度厚度比建議控制不大于40，3200mm跨度的墻體厚度一般不小于80mm厚，4800mm跨度的墻體厚度一般不小于120mm厚。具體應用時，一般每層樓設置飄板，將墻體砌筑在飄板之間。當層高較高的時候，需要在墻體后側的鋼結構上增加水平支托，以分割墻體的跨度，并承擔該跨內(nèi)墻磚的自重荷載。
圖4 砌筑陶磚墻體的水平拉結節(jié)點
砌體墻面的水平承載能力與自重、厚度等諸多因素有關，事實上也很難算清楚。所以一般按每5～10皮磚，高度間隔建議不大于500mm設置水平拉結網(wǎng)片，將水平荷載傳遞到其后的支撐鋼架上，以增加陶磚系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性（詞條“穩(wěn)定性”由行業(yè)大百科提供）。
墻體的水平荷載依靠水平方向插入墻體縫隙的不銹鋼網(wǎng)片、砂漿的粘合力及摩擦力傳給鋼結構。由于摩擦力的分析實在復雜，只能通過試驗確定。
與建筑幕墻相比，由于砌筑磚墻厚重、剛性較大，風荷載及地震作用（詞條“地震作用”由行業(yè)大百科提供）下允許變形較小，鋼架在水平荷載作用下撓度值控制應比建筑幕墻的要求更嚴，建議取1/500，立柱計算時一般不考慮墻體自身對風荷載的承載能力，這是偏安全的做法。
4.2構造設計思路及原則
陶磚砌筑采用低堿水泥砂漿粘接，接縫一般采用凹縫處理。由于砌筑連接屬于剛性連接，可靠度較低。對跨度大、抗震要求高的情況下，陶磚砌筑時，還要在陶磚的豎向孔中加鋼筋加強，以提高其連接可靠性及承載能力。但豎向孔在加鋼筋時對安裝帶來很多不便，所以最理想是將豎向鋼筋按照橫梁間距截短并兩端套螺紋，每一節(jié)高度的陶磚砌好后，用螺套連接下一節(jié)鋼筋。到了頂部如果沒有后裝的封頂，要預留1～2皮磚的高度做鋼筋收尾處理。
支承鋼結構的構造設計采用立柱、橫梁構造。陶磚砌筑在主體結構挑板上時，立柱最好采用下承式的連接構造，以使砌筑墻體與支撐鋼構的熱膨脹方向一致，簡化水平連接構件的受力狀況;如果陶磚砌筑在支承鋼架的水平支托上時，立柱就可選擇上懸或下承的支撐方式。
圖5 有飄板與無飄板砌筑陶磚墻體的豎剖節(jié)點
橫梁布置的跨度一般是5～10皮磚(不大于500mm)，橫梁通長布置，并以500mm左右的間距設置水平連接件。水平連接件與不銹鋼網(wǎng)片采用卡接的連接方式，通過在水平連接件上沖切出兩組卡扣，用以鑲嵌不銹鋼網(wǎng)片。這種連接方式易于操作，并且避免了焊接對不銹鋼網(wǎng)片的影響。
墻體背部的空氣層要有空氣流通設計，避免潮氣，底部應設置披水板（詞條“披水板”由行業(yè)大百科提供）、集水槽和泄水孔，避免積水，從而避免鋼構件生銹及內(nèi)墻體發(fā)霉的問題。除此之外，鋼架背部的墻面要做批蕩防水（詞條“防水”由行業(yè)大百科提供）處理。也可以在支承鋼架的外側安裝防水背板，材質(zhì)可選用鍍鋅板或鋁板，使支承鋼架不受雨水侵蝕，墻體的防水性能更有保障。
4.3新型砌筑陶土磚裝飾墻的抗震性能
傳統(tǒng)的砌體墻抗震性能差的主要原因是因為磚體之間的粘接構造屬于剛性連接，其對位移和角變位適應能力很差。當墻體的跨度較高時，在地震作用下產(chǎn)生的變位量就會急劇放大，超出其承受能力后就會產(chǎn)生連接破壞。
新型的砌筑構造增加了支承鋼架，水平支承構造相當于將砌筑墻體的跨度大大降低，所以其在地震作用下的變位也大幅降低，因為此類砌筑墻體的抗震性能是有保障的。
參考資料中，廣州大學工程抗震研究中心的一份相關測試報告就很能說明問題。其測試模型為兩組對照砌體墻：平面形狀均為槽型，長邊3米，短邊1米。墻體高度均為3.85米。所不同的是第一組水平連接件按照5皮磚的跨度進行布置，第二組水平連接件按照10皮磚的跨度進行布置。
圖6 抗震測試模型大樣(引用)
第一組在8度罕遇地震作用下，陶磚砌體墻及連接未見裂縫（詞條“裂縫”由行業(yè)大百科提供）;第二組在8度罕遇地震作用，砌體墻墻未見裂縫，僅在底部磚墻與鋼梁交界處出現(xiàn)裂縫。該實驗證明了帶有支承鋼架的砌筑陶土磚裝飾墻具有良好的抗震性能，并且墻體的抗震能力與水平連接件的豎向跨度關系密切。因此，抗震要求高的情況下，水平連接件的設置跨度建議宜在5～10皮磚之間。
圖7 抗震測試模型照片(引用)
5 結語
對于建筑行業(yè)而言，幕墻專業(yè)其實是最接近工業(yè)化和裝配化的。但當前建筑工業(yè)化如火如荼大發(fā)展的時候，幕墻行業(yè)的拓展卻有些緩慢。事實上只要是維護結構，以幕墻行業(yè)多年來沉淀出來的技術能力和豐富經(jīng)驗，都可以拓展出新的方向、新的做法。
本文所介紹的傳統(tǒng)的砌筑磚墻與支撐鋼構的結合方案解決了此類建筑元素在現(xiàn)代建筑中的應用問題，但距離工業(yè)化及便于施工維護的目標仍然相去甚遠，比如砌筑工藝耗時費力，現(xiàn)有支撐構造及砌筑墻體的總厚度過大，占用寶貴的室內(nèi)空間;同時，黏土資源保護、節(jié)材、節(jié)能方面也存在諸多問題。所以，在現(xiàn)有基礎上進一步的提升和改進仍大有空間。希望業(yè)界同仁進一步的挖掘和完善，形成標準化和規(guī)范化，豐富幕墻產(chǎn)品的應用場景。
參考文獻
[1]《清水陶磚裝飾墻抗震性能地震模擬振動臺試驗 》廣州大學工程抗震研究中心 劉彥輝 教授
[2]《石材新工藝在文化建筑外立面上的應用》華建集團華東建筑設計研究總院 陳峻 高級工程師
作者單位：深圳中航幕墻工程有限公司
