高度100米以上的石材幕墙1.doc

高度100米以上的石材幕墙 赵西安 （中国建筑科学研究院 北京 100013 ） 提 要 JGJ 133-2001规范制定于十五年前，当时国内石材幕墙多在100m以下，由此而来规范对石材幕墙的适 用范围定为100m以下。规范的适用范围不等同于石材幕墙的适用范围。国内外已经建成了大量超高石材幕墙，积累了丰富的工程经验。新修订的JGJ 133 规范将适用于所有高度。关 键 词 超高石材幕墙 幕墙规范 幕墙设计1 规范的适用范围不等于该项技术的适用范围金属与石材幕墙工程技术规范 JGJ 133-2001 第1.0.2条规定：“本规范适用于建筑高度不大于100m、设防烈度不大于8度的民用建筑石材幕墙工程。”有些幕墙设计审查单位和监理部门根据这一条，否决了一些高度超过100m的石材幕墙工程。他们认为这一条规定就是不允许建造高度100m以上的石材幕墙工程。这个理解是不正确的，因为规范的适用范围并不完全等同于该项技术的适用范围。JGJ 133规范第1.0.2条写得清清楚楚的是“本规范适用于.”，并没有写“石材幕墙适用于.”。这一条规定了JGJ 133规范的管理范围、有效范围。超出这一范围的石材幕墙工程（高度100m以上、设防烈度为9度及以上），仅仅按照JGJ 133规范来做可能已经不足够了，其设计与施工还要另行附加相应的技术措施，进一步提高其安全可靠性。JGJ 133规范并没有条文规定：不得建造高度超出100m的石材幕墙。实践在先，规范在后，规范是成熟经验的总结。只有在实际工程中大量应用、技术成熟的内容才能列入规范。JGJ 133规范编制于上个世纪的19961997年间，颁布于2001年。九十年代我国建造的石材幕墙还不多，而且大都高度不超过100m。我们又是初次编制这样的技术规范，为稳妥起见，规定了这本规范在高度不超过100m的石材幕墙工程中应用。当时国内还没有建造高度100m的石材幕墙的经验，谁也说不好会有甚么技术问题，所以暂不涉及，留待以后国内有了100m以上工程，总结经验，再补充到规范中去。显然 ，JGJ 133-2001 并没有禁止建造高度超过100m的石材幕墙的意思，不首先建造100m以上的工程，哪来100m以上高度工程的经验？更谈不上总结经验，修订规范了。没有规范，怎样去建100m以上的石材幕墙呢？当时的想法是：参照国外经验；进行试验研究；组织专家论证；加强技术措施。有了这四条，完全可以建造国内的超高石材幕墙。实际上我们就是这样去做了，19972002年国内已经建造了一批高度150m以上的石材幕墙工程。2 早在七十年前就有高度超过300m石材幕墙 其实，超高石材幕墙并不是新鲜事物。早在七十年前，1930年美国纽约就建成洛克菲勒大厦，其花岗岩石材幕墙高度达319m（图1）。1931年，帝国大厦的花岗岩幕墙高度达381m，至今这个石材幕墙的最大高度已经保持了70年（图2）。此后40年间，正值第二次世界大战和战后经济恢复时期，超过300m的石材幕墙没有再建过。 从1973年美国芝加哥石油大厦采用346m高的花岗岩幕墙开始（图3），到1994年建成高度 图1 纽约克莱斯勒大厦，1930，319m 图2 纽约帝国大厦，1931，381m 图3 芝加哥石油大厦，1973，346m 图4 休斯敦商业塔楼 图5 芝加哥ATT大厦 图6 洛杉矶第一洲际大厦 图7 芝加哥慎远大厦 1982，305m 1989，307m 1990，310m 1990，304m 图8 亚特兰大民族银行，1993，312m 图9 高雄东帝士大厦，1994，331m 图10 横滨里程碑大厦，1993，296m超过300m的石材幕墙工程7座。除美国外，我国台湾高雄市的东帝士大厦也在其中（图4图10）。东帝士大厦花岗岩幕墙高度331m，经历过1999年9.21大地震而安全无恙；高度296m的日本横滨里程碑大厦接近300m，也经受了1995年阪神大地震的考验（图11）。 至于高度300m以下的国外石材幕墙工程实在太多，这里不再一一列举。 国外已建石材幕墙最大高度： 花岗岩 381m，纽约帝国大厦，1931； 346m，芝加哥石油大厦，1973； 大理石 290m，多伦多加拿大广场1号，1975；259m，纽约洛克菲勒大厦，1933； 石灰岩 290m，纽约国际大厦，1932； 282m，纽约华尔街40号，1930； 砂 岩 236m，明尼阿波利斯西北大厦，1988；227m，悉尼菲利普总督大厦，1993。 目前正在建造的科威特的AL HABRO 大厦，设计花岗岩幕墙高度达412m（图12,）。后来考虑到曲面拟合困难，以及倒挂石板的安全问题，实际施工时改为马赛克薄板。 图12 科威特AL HABRO 大厦高达412m，实体墙面为马赛克3 国内高度超过100m的石材幕墙1997年建成就在JGJ 133 规范编制期间，笔者参与设计施工的深圳蛇口新时代广场于1997年建成，这是 当时国内最高的花岗岩幕墙，高度达175m，石板厚度30mm，通槽铝挂板连接。施工过程中遭遇 14级强台风袭击而安全无恙。表明建造超高石材幕墙是完全可能的（图12）。接着1999年笔者参与了高度为195m的广州合银大厦花岗岩幕墙工程，为国内石材幕墙新高度。该幕墙采用短槽连接，方钢管立柱，角钢横梁，装饰柱外挑达1m（图13）。这两座建筑是国内最早的超高石材幕墙工程。 图13 深圳新时代广场，19961997，175m 图14 广州合银大厦，19992001，195m4 2000年后超高石材幕墙各地兴建2000年以后，我国经济腾飞，金融机构迅速发展，要求新建高层办公楼。石材具有稳重、长远、 耐久、可靠的性格，从来都是银行建筑的首选外装材料，于是超高石材幕墙需求猛增。尤其是上海、 广东、福建等金融业发达地区，新建了不少150m以上的石材幕墙工程（图14图19）。由于高度超出了JGJ 133-2001的适用范围，这些工程都进行了专家论证，并采取了加强措施。 2008年建成的北京银泰中心由一座249m和两座189m花岗岩幕墙建筑组成，石板厚度38mm， 采用背栓连接。它是目前北京已经建成的8度设防的最高石材幕墙（图19），位居石材幕墙全国第三高度。 2007年，广州的广东发展银行采用四川绿砂岩建成第一座非花岗岩超高石材幕墙（图18），但所用的砂岩抗弯强度高达18N/mm2，这是极其少见的。连接采用背栓。2008年天津地铁大厦用抗弯强度仅为6N/mm2的伊朗黄洞石建成175m高的洞石幕墙。笔者参与了这个工程，为确保幕墙安全，石材面板厚度取40mm，背槽连接，石板背面贴玻璃纤维布，板缝 图14 浦东交通银行，2002，石材165m 图15 浦东发展银行，2004，155m 图16 浦东中国银行，2004，石材165m 图17 厦门建设银行，2006，175m 图18 广东发展银行，绿砂岩，2007，150m 图19 北京银泰中心，2008，249m+2X189m 图20 北京新保利大厦，黄洞石，2007，165m 图21 天津地铁大厦，黄洞石，2008，175m用耐候胶嵌缝（图21）。这是目前国内最高的洞石幕墙，从已知的资料看，国外也没有拿洞石盖这么高的幕墙，我们认为今后超高幕墙还是少用这么低强度的石材为好。5 2010年超高石材幕墙大量出现2010年超高石材幕墙大量兴建，而且多数都超过200m的高度（图22图33）。目前国内最高石材幕墙工程是广州广晟大厦（图22），建筑高度313m，花岗岩幕墙高度280m，背栓连接。 图22 广州广晟大厦，2010，280m 图23 广州银行大厦，2011，260m 图24 广州银行横梁与立柱焊接 第二高的石材幕墙工程是广州银行大厦（图23），黑色花岗岩石材幕墙高260.9m，27层以下短槽连接，2758层背栓连接，注胶。采用镀锌钢型材，横梁与立柱焊接（图24）。 图25 合肥安徽国际金融中心，2010，240m 图26 广州高德中心，2010，184m 图27 青岛财富中心，2010，241m 图28 广东中山国际金融中心，2010，201m 图29 天津于家堡14号，2010，142m图30 北海，北部湾一号，花岗岩幕墙，2011，酒店200m，公寓120m 图31 大连世界金融中心，2010，213m 图32 天津天辰大厦，2010，182m 图33 天津于家堡18号，2010，126m 青岛财富中心（图27）的石灰岩幕墙高达241m，是目前内地最高的非花岗岩幕墙工程。采用的德国石灰岩抗弯强度极高，达11N/mm2，石板厚度为35mm，背栓连接。除了不断走高以外，石材幕墙工程的外形也复杂变化。图30为广西北海的北部湾一号，酒店和公寓的外形代表广西的桂林山水，高低起伏，带有溶洞。用石材幕墙显示山的质感。目前国内非花岗岩幕墙已建最大高度为：石灰岩241m，青岛财富中心；砂 岩150m，广州广东发展大厦；洞 石175m，天津地铁大厦；165m北京新保利大厦，8度设防。6 超高石材幕墙应用的技术措施十多年来，我们通过大量的工程实践已经积累了超高石材幕墙丰富的设计施工经验。应该可以说，现在超高石材幕墙的设计施工技术已经相当成熟。因此 JGJ 133 规范的修订中，第1.0.2条已修改为“本规范适用于.设防烈度为6、7、8度的民用建筑石材幕墙工程”，JGJ 133规范将适用于全部高度。修订本正式颁布后，将不会再有“超高石材幕墙”这个说法了。但是，目前应用超高石材幕墙还需要有相应的技术措施。1应对高度超过100m的工程采用石材幕墙进行专家论证，对其设计方案进行可行性分析，对其加强措施作出结论性意见。 2确保石材的质量： 1.1 认真考察石材原矿，确保石材有足够储量，有挑选的余地。石材各项物理力学指标经检验合格。 1.2 花岗岩抗弯强度平均值不小于12N/mm2，最小值不小于10N/mm2；其他石材抗弯强度平均值不小于6N/mm2，最小值不小于5N/mm2。 1.3 花岗岩吸水率不大于0.6%；其他石材经防水处理后，吸水率不大于1.0%。 1.4 石材面板不得有裂缝、软弱矿脉；洞石不得有密集孔洞、大洞，不得有穿透孔洞。 3. 加强进场石材检验，每批进场石材均须做抗弯强度检验；每块石板均须进行外观检查。 4. 石板最小厚度，花岗岩为30mm，其他石材为40mm。 5. 花岗岩石板150m以下宜采用背栓连接，150m以上应采用背栓连接；其他石板应采用背栓连接。背栓不锈钢材质不应低于A4（S316）。不推荐采用尼龙材料和不锈钢混用的背栓。 6. 安全措施 6.1 采用注胶式板缝时花岗岩石板背部宜加贴玻璃纤维布等材料以防石板破碎坠落；其他种类石板背部应加贴这些材料。采用胶条嵌缝和开放式板缝时，所有石板背面均应加贴玻璃纤维布。 6.2 附着于主板上的小块石板应设金属件与主板连接，宜采用角码背栓连接。 6.3 造型线条、窗口上方的倒挂石板宜采用铝蜂窝复合石板。采用实心石板时应采用背栓连接。 6.4 宜采用注胶板缝。 6.5 石材幕墙下方2m3m范围内宜设置绿化、水池等隔离带，不宜设置停车位和可能吸引行人停留的商业设施。出入口应设雨蓬。 7 小结 1JGJ 133-2001 是十五年前编制的，反映了当时我国石材幕墙大都不高于100m的客观现实。现在情况已经大大改变了。 2早在1997年我国已建造175m高的石材幕墙工程，此后超高石材幕墙在各地兴建，十多年的工程实践积累了丰富的经验。超高石材幕墙设计和施工技术已经成熟，不存在技术上的难题。 3. 修订后的JGJ 133 规范将不再限定规范在高度上的适用范围。 4. 目前建造超高石材幕墙，应召开专家论证会确认其设计与施工方案的可行性。并采取技术上的加强措施和确保使用安全的措施。我中心将于8月17日南京举办节能建筑幕墙培训班，专家赵西安，吴智勇，欢迎报名