2017-11-28 18:23:14
（接上期石材與石材幕墻（一））
石材復合板
純天然石材密度大，某些稀缺品種價格高昂，且受形成時的自然條件的限制，常常在局部有一些瑕疵，影響觀感及石材的結構強度，因此天然石材在使用上常受到價格、規(guī)格、數(shù)量的一定限制。
近年來，隨著石材加工技術的發(fā)展，一種由石材與結構增強板相互粘結而成的輕質高強薄型石材復合板應運而生。石材復合板表面常采用2~10mm（室內用常2~5mm厚，室外用常5~10mm甚至更厚）的超薄天然石材，結構增強板一般使用厚度在20mm以下的蜂窩鋁板、鋁塑板、膠合板、硅鈣板、浸漬樹脂紙板甚至安全玻璃等，粘結劑可使用環(huán)氧樹脂和聚酯樹脂等。
20mm厚天然石板/20mm厚鋁蜂窩石材復合板/5mm厚石材鋁塑板復合板
20mm厚的蜂窩鋁與5厚石材的復合板僅重約16kg/m2，約為20mm厚天然石板的1/4~1/3。以石材復合板作為石板幕墻、地板材料時可大幅減輕幕墻重量、結構荷載、減少金屬型材的用量，有利于整體安全。
背粘鋁塑板的超薄石板由于厚度較小，剛度相對較差，板塊單元規(guī)格受限制，一般用于室內墻面。由于重量輕可以采用膠粘結構造方式，減少了構造厚度，更加適宜于空間有限的區(qū)域。
復合板材保留了天然石材的自然紋理和色彩，但面層又比純天然石材用料薄許多，減少了天然石材的消耗量。石材復合板由于結構得到增強相比于同厚度的天然石板具有重量輕、抗折強度高等優(yōu)點，同時板材的規(guī)格突破天然瑕疵結構的限制可以更大。同時，石材復合板加工、安裝更為簡便高效，進一步拓寬了石材應用領域。
當然，石材復合板可能并不像一些廠商所宣傳的只有優(yōu)點沒有缺點，實際上石材復合板有幾個問題需要解決：
①兩種材料的熱膨脹系數(shù)不一，在溫差變化較大的室外環(huán)境（不宜采用）容易引起薄板鼓包及裂縫，這要求中間的膠結層能夠適應這種變形差。當石材復合板用于室內環(huán)境時，由于溫差變化較小，影響可忽略不計。
②相對于普通石板幕墻的兩個水分揮發(fā)面，復合石板吸收水分后揮發(fā)面減少，更易形成水斑。
③觸感及敲擊時的聲響與自然厚度的天然石板有異，用于人體接觸的位置時易于感受。
④類似于鋁塑板，復合板邊緣不宜外露，需要做打膠密封處理。
由于重量較輕，石材復合板外墻面系統(tǒng)的構造與蜂窩鋁板、鋁塑板外墻更為類似，常采用掛耳、背栓式滑掛件甚至膠粘結的構造方式，這種板材也更適宜于室內環(huán)境。
石材幕墻的構造
傳統(tǒng)的石板墻面采用鋼筋網(wǎng)+銅絲綁扎+灌漿的構造方式，效率低、受主體結構變形影響大，現(xiàn)在已基本淘汰。
現(xiàn)代的石板墻面常采用我們俗稱的幕墻干掛法，它采用各種專用金屬干掛件將石材固定于金屬龍骨上，金屬龍骨則固定于結構墻體上，墻體與石板間距一般在80mm以上（考慮到保溫以及安裝調節(jié)量常在250mm左右）。
幕墻干掛構造現(xiàn)場施工簡便，易于調節(jié)墻面平整度且有利于墻體的保溫節(jié)能。干這種施工工藝引進國內多年，技術較為成熟，基準單價僅約為￥600/m2。
干掛石板幕墻常采用鋼銷式、短槽式、通槽式、背栓式安裝方法固定支承石板，其中鋼銷式構造可靠性最差，僅可用于非抗震設計或6、7度抗震設計中高度不超過20m的幕墻，石板面積不大于1.0m2。背栓式石板幕墻構造適應性最強，特別適合于異型的、排列不規(guī)則的、復雜的、開縫式的石板墻面。
背栓式/短槽式石板幕墻（開縫式）構造示意圖
石板幕墻背栓式掛件
作為外墻的石板幕墻常選用耐久性能較好的花崗石，當選用大理石時應做適當?shù)谋砻娣雷o處理或增加板材厚度。石板厚度一般不應小于25mm，燒毛板厚度應不小于28（30）mm。板材太薄易于破碎、太厚則加大了墻體自重，常用厚度為25~30mm，在一些要求較高的重點工程中，厚度甚至達到40~50mm?？紤]到石板的經(jīng)濟性，板材單塊面積一般不大于1.5m2。
（更多構造及技術設計要求可以學習《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》以及一些幕墻標準圖集等。）
對于石板間縫隙的處理，又不得不提“開縫式幕墻構造”。
國內最為常見的的是板間以密封膠密封的封閉式幕墻，密封的做法雖然有其自身的優(yōu)勢如相對密封的空氣層減少了對流換熱、熱工性能更好、有一定的拉結作用……，但也有一些難以避免的缺點，特別是建筑師關心的細節(jié)視覺效果。
現(xiàn)今，歐美大部分石板幕墻、金屬板幕墻常采用板縫敞開、不打膠的開縫式構造，國內同樣也有一些國外建筑師設計的工程采用了開縫式構造。
密封膠縫/開縫式直觀對比
國內石板幕墻常見的參差不齊的膠縫/美國早期石板幕墻的粗糙不堪的膠縫
對于光面石板，膠縫邊緣相對還容易控制；對于燒毛板面或多孔粗糙的石材則更不容易控制膠縫的挺括。當然，通過膠縫凹入板面5-10mm更容易達到整齊的效果。即便如此，依靠完全現(xiàn)場環(huán)境的手工操作控制質量還是有相當難度的。
法國巴黎德方斯新凱旋門的開縫式石板幕墻
挺括的石板邊緣
美國華盛頓國家美術館東館石板幕墻（1978年建成，幕墻在2008-2014年間重新修整）
采用田納西州產(chǎn)大理石，考慮到大理石的風化，大理石厚度加大到70mm。大理石表面感覺沒有采用化學涂層保護的方法，因而顯得更為自然。
建筑師更為喜好追求傳統(tǒng)石材墻體的砌筑效果，所以板縫寬度較小。為了避免密封膠帶來的污染，采用了填充同色圓條形橡膠條的做法，如同傳統(tǒng)做法壓實擠出的飽滿砂漿，墻面顯得更為精致美觀。
上海東方藝術中心的開縫式石板幕墻
開縫式做法更為適合于非板邊固定、接縫處看不見掛件的構造（如背栓式構造），由于無需手工打膠，板縫線條更為挺拔，視覺效果更為精致，更能體現(xiàn)現(xiàn)代加工技術的精度，這也是大部分建筑師所愿意追求的目標。
板縫不打膠同時可以避免密封膠對石板面的污染和膠面的灰塵積聚。開縫式構造由于幕墻面板不密封，更加有利于幕墻空腔的通風及雨后石板的干燥，避免幕墻空腔中冷凝水的產(chǎn)生、潮氣的積聚。除此之外，開縫式構造形成的等壓腔對于板面的受力也有一定的好處。
美國普林斯頓大學某建筑石板幕墻
板縫采用密封膠封堵，顯得參差不齊。比較特殊的構造在于特別設置的通氣孔，更適宜于幕墻空腔水汽的排除，但這也讓打膠施工更為復雜，更容易顯得粗糙。
開縫式構造的主要不利影響在于通過板縫進入的雨水會對幕墻結構造成一定的腐蝕，因此我們必需特別注意石板后掛件及龍骨的防腐蝕能力以及雨水的排除。幕墻背后的保溫板或結構墻體同樣應注意防水防風的處理，如采用防水透氣薄膜、鍍鋅鋼板等。
石材幕墻的形式設計
對于建筑師來說，應根據(jù)建筑的整體風格確定石材的品種、石材的表面質感效果、立面劃分、石材厚度、幕墻構造厚度、色差控制原則、與其他材料交接部位的處理等相關內容。
不同的石材品種、質感處理、組合比例、構造細部處理對于建筑外在形式的影響是巨大的，了解相關知識有利于對最終結果的控制。
表面燒毛、粗磨的石材除了能看出大體色調外，一般看不出花紋，因此可選用價格相對便宜的品種。拋光或啞光面層的石材則需考慮其紋理及色調。
室外運用石材時一般主要注意大色調，而室內運用時則應考慮到視覺距離較近可采用紋理較好的石材。
各種不同形式的石板幕墻組合、分塊方式
石材的單塊比例、排列模式、構造方式對于整體的影響是顯而易見的，不同的建筑師有著不同的解決方案，形成自己獨特的方式是設計創(chuàng)新的一個重要手段。
板材的規(guī)格選擇應注意大小適中，太大則出材率低、易于損耗且損耗后損失大；太小則會增加固定件的數(shù)量，增加安裝工作量。
貝聿銘設計的德國柏林歷史博物館（2003）
建筑大師貝聿銘更喜好通過幾何形的、簡潔有力的建筑體塊，石材幕墻常采用簡潔的形式作為構成體量的因素。
德國斯圖加特新美術館的石板幕墻（1984）
多種石材、多種比例大小的組合形成了豐富的、具有一定古典意味的石板幕墻。
瑞士巴塞爾國際結算銀行（BIZ）管理樓
建筑師：馬里奧·博塔（Mario Botta）
典型的博塔式外墻，通過不同顏色的石材間隔使用形成條紋狀紋理效果
奧地利維也納現(xiàn)代藝術博物館（MUMOK）
色澤深淺不一、大小規(guī)格不一、板縫寬度不一、凸凹不一的深灰色火山石幕墻結合簡潔的體塊形成了與周圍迥異的形象。
美國賓夕法尼亞巴恩斯基金會畫廊（2012）
建筑師：Tod Williams & Billie Tsien建筑師事務所
通過凹槽將石板幕墻分隔為多塊大小不一的板塊，形成了特殊的墻面肌理，并因此獲得了2013 年建筑石材協(xié)會Tucker獎。
北京金融街某建筑色差石板組合成的肌理
石材在建筑表皮中除了常見的石板幕墻式外，還有一些小眾的、特殊的使用形式及構造，有興趣的建筑師可以關注。
將石板（板巖）當做掛瓦應用于墻面上
石板如同磚砌體構造形成的肌理
卵石+鋼筋籠形成的特殊效果
石材屬于天然礦石，不同的石材主要根據(jù)其品質、儲存數(shù)量、開采地、加工工藝、運輸距離等因素，在價格上也會有顯著的差異。這就要求建筑師根據(jù)工程預算選擇相應的石材，在可能的條件下應選用地產(chǎn)的、產(chǎn)量大的石材，通過設計產(chǎn)生與眾不同的效果，避免進入“價格高的石材就是好石材、進口石材比國產(chǎn)石材好的認識誤區(qū)”。
石板幕墻的技術性細節(jié)如支承構架、掛件的選擇等則可交給專業(yè)幕墻設計師或專業(yè)廠商，根據(jù)幕墻設計要求綜合考慮重力荷載、風載、地震作用、溫度作用以及主體結構的變形等諸多因素深化設計，并提供固定型材的預埋件位置以便結構施工時預埋。
本文作者褚智勇，東南大學建筑系工學學士，北京建筑工程學院建筑學碩士，教授級高級建筑師，一級注冊建筑師，現(xiàn)任教于北京工業(yè)大學建筑與城市規(guī)劃學院。曾著有建筑材料與構造類暢銷書《建筑設計的材料語言》。
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