新型建筑外墙装饰材料及工艺
开缝式室陶土板幕墙施工技术
天元装饰公司 徐伟
1．前言
陶土板幕墙是一种新型的墙体饰面材料，它将传统与现代有机结合在一起，更新了建筑语言，提高了建筑物的舒适度、与自然的融合能力，绿色环保。其创意起始于上世纪八十年代中期，现在美国、德国、荷兰、韩国、日本等国家已发展到较成熟的地步，例如陶士板百叶、双层陶板、保温陶土板、隔声陶土板幕墙等都已经出现，其浓厚的人文气息、极富古典的艺术风格赋予建筑庄重而强烈的艺术美感，用于高档写字楼、办公楼大厅以及车站候车大厅、机场候机大厅、影视剧院等建筑，可营造出建筑实体浑然天成、与众不同之处。陶土板幕墙近几年在国内得到了人们的推广和认可，陶土板幕墙结合了陶制品永恒不变的特征，将现代幕墙技术融为一体，蕴含着几千年古老中国的传统陶文化，赋予了建筑物庄重而强烈的艺术美感，使传统原料与现代建筑巧妙完美的结合，产品本身具有极好的耐久性，加之材料研制行业最新的激光控制传送技术和加工方法保证了材料本身的稳定性和耐候性,经现代新锐设计师的设计和施工上的精湛工艺，以及简单易操作等特点，得到了业内建筑师、开发商、设计师、幕墙公司及材料商等各方面人士的兴趣和青睐，其优秀品质符合现代建筑外墙的诸多性能要求。
陶土板是环保材料、无须维护、历久弥新，色彩随时间推移更加绚丽。开缝式干挂陶土板幕墙属呼吸幕墙，安装便捷可独立更换，通过她的独特之处——低耗、环保、节能、耐久、自洁、色泽均匀以及华贵、自身的完美将装饰效果发挥至极至，创造了高科技与生态学之间的和谐，具有较高的品位，同玻璃、金属、石材等幕墙在经济上有较高的性价比。我公司在室内外开缝式陶土板幕墙施工上，同材料研制行业经销商多次交流取得了这一国内领先的新型幕墙施工成果，总结出这套环保节能降耗效果明显，技术先进有社会效益和经济效益的国内领先施工工法。
2.特点
2.1 工艺简单，更换容易（如图2.1），质量易控制；
2.2 低耗能，施工成本低，具有较高的性价比；
2.3 结构稳定，隐患少，无质量通病。
图2.1 工艺简单易更换
2.4 施工速度快、精度高，现场安装简便，加上板材自身可随意切割，转角等部位有专门异型板材收口，工作量轻，无重大吊装等重体力劳动，节约人力物力。
2.5 本工法幕墙隔热节能功能显著，具备外墙保护功能（如图示2.1-1）,施工后外墙系统产生通风空间，减少热量的传递，可以散湿散热，防止背腔结露，提高建筑物自身的舒适度，达到双重立体保温效果,满足《》要求。
图2.1-1 外墙保护功能
图2.1-2 背通风节能功能
2.6 施工成品刚度大，抗腐蚀性强、抗冲击力大，自重较轻，适合风压大及有抗震要求的建筑物，抗震设防烈度可达到10度（设计基本地震加速度为0.2g，场地为Ⅱ类，见图2.6）。
图2.6 抗风压震动示意图
图2.7 幕墙导水示意图
2.7 本工法解决了建筑物落成后的雨水冲刷问题，避免了世界建筑幕墙防水处理技术中采取完全封闭或收集储存排放形式存在的不足，采用等压原理有效的将雨水和雪融水从建筑物表面疏导出去，从而避免了雨雪对骨架结构的渗透侵蚀（如图示2.7）。
3. 适用范围
适用于各类建筑室内外墙面，特别适用于污染环境恶劣场所。
4．工艺原理
采用严格的工程测量为依据，根据专用构配件系统的动态观测数据，以金属型材为骨架，通过挂接式原理，对所受荷载数据进行研究、分析、计算（力学模型见图示4-1，图4-2），进而采取相应的技术措施，保证面板安装的整体平整度，达到施工要求。
安装系统为挂接式安装，通过锚栓将骨架体系和建筑主体固定，通过挂件进行陶土板和骨架体系连接，形成安全可靠的外墙装饰和外墙维护结构，分有无横向龙骨安装系统和有横向龙骨安装系统。陶土板和龙骨体系有卡接或栓接两种固定方式，龙骨系统可选用钢材或者铝合金型材，挂接件可以选用不锈钢或者铝合金型材以及镀锌挂件，分缝件选用EPDM胶条，陶土板、挂接件和横向龙骨之间须采用柔性绝缘垫片隔开，满足陶土板幕墙的抗震性能。
图4-1 幕墙竖向龙骨单跨简支梁力学模型
图4-2 幕墙横向龙骨梯形荷载简支梁力学模型
5.2 操作要点
5.2.1 施工测量放线
1、根据幕墙分格在所安装幕墙立柱的墙面上用激光或水平仪放出水平、垂直基准线，按照锚板以及横、竖向龙骨走向定出基准线。
2、在锚板安装位置划出垂直、水平控线。
3、安装固定锚板
根据锚板安装位置的垂直、水平控制线进行锚栓固定在主体结构上，通过锚栓拉拔实验来验证是否达到设计强度要求。
4、安装竖向龙骨固定角码件
1）根据垂直控制线确定角码安装位置；
2）角码与预埋件焊接；
3）检查调整安装竖向龙骨角码的垂直度。
5、安装保温层
将保温层安装在清洁过的墙体上，保温板的安装要根据不同的工程及其要具体而定，但必须符合《GB50411-2007建筑节能工程施工质量验收标准规定》，保温材料的厚度必须保证规定的隔热保温效果。
6、安装竖向龙骨 （见图示5.2.1-1）
图5.2.1-1竖向龙骨安装
1）用不锈钢螺栓将立柱固定在角码上，通过墙面端线
确定立柱距墙面的距离，控制竖向龙骨和角码衔接固
定点的位置确保连接点处于最佳受力位置。
2） 调节中间位置立柱的垂直度。
7、安装横向龙骨（见图5.2.1-2）
图5.2.1-2 横向龙骨安装
采用不锈钢螺栓或不锈钢螺钉将横向龙骨固定在竖向龙骨上，调节水平度和垂直度，通常采用尺模作为定位基准工具，保持尺寸精度，同时也能确保安装高效率简单易操作（见图5.2.1-1）。
8、安装陶土板
安装陶土板分为卡接（见图5.2.1-3及演示光盘）和挂接方式（见图5.2.1-4及演示光盘）连接方式，挂接方式分为有横向龙骨挂接和无横向龙骨挂接两种。
图5.2.1-3 卡接式陶土板
1） 安装陶土板不锈钢或镀锌固定件（卡件）和竖向胶条分缝件，导水板系统安装。
图5.2.1-4 无横向龙骨挂接方式
图5.2.1-5 有横向龙骨挂接方式
2）安装陶土板挂（卡）接件，并通过挂（卡）接件调整陶土板的安装平整度与垂直度，安装底部横梁的挂接件，然后将上层的陶土板插入下部的挂接件中，安装如图示5.2.1-6，图例5.2.1-7）。
图5.2.1-6陶土板安装演示
图5.2.1-7 陶土板安装实例
3）陶土板自下而上逐层安装，导水板在板块安装时就位（如图5.2.1-8），局部中间板块安装找补（图5.2.1-9）
图5.2.1-8 局部中间找补板块安装图示
图5.2.1-9 局部中间板块找补安装图示
9、最后安装顶部的面板和边角异形板，完成整个幕墙的安装（如图5.2.1-10）。
图5.2.1-10 边角板块安装接点图
10、竣工清理找补阶段，与其它外墙封边接点等部位注胶处理，做到防水防渗效果（如图 5.2.1-11）。
图 5.2.1-11陶土板衔接玻璃幕墙、铝合金窗等封边接点图
5.3 劳动力组织（见表5.3）
表5.3 劳动力组织
序号
每班工种种类
人数
备注
1
班组长
1
2
电焊工
2
3
技术工
8
4
辅助工
4
5
临时电工
1
6
测量工
2
6 材料与设备
6.1材料
骨架支撑体系材料可选用钢材或铝质型材，一般环境中25年以上不形变，铝合金支撑系统阳极氧化型材能保持40年以上，符合GB5237-2004要求。
6.1.1骨架支撑体系材料采用Q235钢材时应除锈镀锌。
6.1.2陶土板材料技术指标满足（表6.1.2）要求
表6.1.2 陶土板材料技术指标
类别
技术参数
类别
技术参数
竖接缝宽度
4—8㎜
防火性能
防火等级为A1
横接缝宽度
6-10㎜
耐酸碱性能
UA级
透气缝隙
2㎜
收缩性
无
吸水率
6-10%
抗紫外线
优
干燥重量
18㎜厚≤32㎏/㎡
抗震性
超过10度抗震设防
30㎜厚≤46㎏/㎡
系统重量
18㎜厚≤47㎏/㎡
风压实验
达到9Kpa
30㎜厚≤66㎏/㎡
抗冻性
经100次循环冻融后无裂
断裂模数
18㎜厚平均16.5Mpa
30㎜厚平均18.5Mpa
破坏强度
18㎜厚4.01KN
声学功能
减少噪音９dB以上
30㎜厚6.64KN
6.2 机械
主要使用机械为小型手提式，包括手提石材切割机、冲击电锤、电焊机、型材切割机、砂轮切割机以及零星小型工具，机具设备见表6.2。
表6.2 机具设备表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
用途
1
冲击电锤
Z1C-TS-26MM
台
2
预埋锚栓用
2
型材切割机
X3552
台
2
切割型材
3
手电钻
BX96-B300ER
把
3
挂件孔位钻孔
4
手持式电动扳手
FUSION
把
5
安装挂件用
5
台 钻
3.2KVA
台
1
型材钻孔
6
石材切割机
1011 Z1Z-BT-110
台
1
现场切割板块
7 质量控制
7.1 工程质量控制标准
7.1.1 陶土板幕墙施工执行《JGJ133-2001金属与石材幕墙工程技术规范》，板块表面允许偏差见表7.1.1。
表7.1.1 板块表面允许偏差表
项次
项目
允许偏差（㎜）
检查方法
1
立面垂直
2
用2米垂直测量尺检查
2
表面平整
1.5
用2米靠尺和塞尺检查
3
阴阳角方正
2
用直角检测尺检查
4
搭接缝直线度
2
拉通线钢尺测量
5
搭接缝高低差
0.5
用钢直尺和塞尺测量
6
接缝宽度
1
用钢直尺检查
7.2 质量保证措施
7.2.1后锚固螺栓应满足下列要求：
1、采用质量可靠的品牌，有检验证书，出厂合格证和质量保证书；
2、用于竖向龙骨与主体结构连接的后加螺栓，每处不少于2个，直径不少于10㎜，长度不小于110㎜。螺栓应采用不锈钢和热镀锌碳素钢；
3、须进行拉拔试验，有试验合格报告书；
4、优先设计为螺栓受剪的节点形式。
7.2.2严格水平挂件的安装固定，增设挂件和板块之间的柔性垫片，确保陶土板水平横缝的顺直和板块间的缓切力，满足美观和抗震、风压等需求。
图7.2.2 挂件与板块连接处增设柔性垫片接点图
7.2.3 使用竖向分缝件，进行陶土板块侧向限位措施，防止在强震下陶土板平面内晃动滑移过大或脱落，增强耐雨水冲击、防止陶板侧移和减震作用，分缝件会对陶板产生柔和的推力，避免发出噪音。
图7.2.3 竖向胶条分缝件接点图
7.2.4挂件挂接通过专用挂件将陶土板固定在内部骨架结构上，陶土板幕墙标准结点图7.2.4。
图7.2.4 陶土板幕墙标准接点详图
7.2.5 设置导水板，防止幕墙内积水造成对骨架体系的腐蚀，开缝式系统在每个窗口的上方和左右两侧均安装导水板，大面积的陶土板幕墙每三个楼层设一层导水板，该导水板可将陶土板内部的冷凝水或安装缝中渗入的微量水导流到幕墙外侧。
图7.2.5 陶土板幕墙导水板标准接点详图
8 安全措施
外墙施工采用提升吊蓝作业，施工现场严格遵守国家二标准五规范，工人进厂三级教育后有针对性的进行安全技术交底，吊蓝施工前试运行、装配荷载试运行后方可进行工人操作，并严格遵守以下几点要求：
8.1 严格遵守有关劳动安全、卫生法规要求，加强施工安全管理和安全教育，严格执行各项安全生产规章制度。
8.2 施工人员应配备安全帽、安全带、工具袋，防止人员及物件的坠落。施工层设置安全网或其他安全措施，确保施工安全。
8.3 施工用的手动施工机具在使用前必须进行严格检验。
8.4 凡从事电焊、剔凿作业的人员应使用面罩或护目镜。
8.5 特种作业人员必须持证上岗，并配戴相应的劳保用品。
8.6 六级以上大风天气不准进行外墙施工。
8.7 垂直运输材料时，下方应有专人看护，无关人员不得进入垂直运输场区。
9 环保措施
由于本工法在施工过程中不存在大型机械和重体力劳务现象，现场加工的构配件很少，在施工过程中的噪音污染轻，实际施工现场噪音测量不超过45dB，符合施工现场噪音排放标准。
材料本身无辐射、无污染，现场切割量极少，不会对作业人员造成职业病等伤害，工艺符合职业健康体系指导思想。并在施工过程中应重点注意以下事项：
9.1合理安排物料分类堆放，易燃物品须分类存放；
9.2 及时清理现场焊接时遗弃的焊渣、焊条头等废弃物，现场废弃物应按分类集中清理处置；
9.3 支撑系统焊接时应戴好防护用品，焊接时应站在上风位置，避免锰烟中毒。
9.4 需要现场加工切割时应选用封闭室内或工棚，避免噪音污染的扩散，尽量避免夜间施工，防止造成噪音污染；
9.5 合理安排作息时间，夏季避开中午高温时段，预防中暑。
10 效益分析
10.1 经济效益
10.1.1采用陶土板幕墙比同面积干挂花岗岩节约周材租赁、人工等费用见表10.1，面积为6500㎡，共节约费用407900.00元。
表10.1.1 经济效益对比
费用名称
陶土板幕墙
干挂花岗岩幕墙
工 期
60天
110天
胶粘结材料
0
65400.00元
人工费用
382500.00元
540000.00元
周材租赁费用
90000.00元
225000.00元
机械费用
85600.00元
145600.00元
施工水电费用
22500.00元
122500.00元
合 计
580600.00元
988500.00元
经济效益
共节约周材等费用407900.00元
建设单位提前50天投入使用
10.1.2 陶土板幕墙与石材、金属铝板各项性能指标效益比较见表10.1.2
表10.1.2 陶土板幕墙与石材、金属铝板各项性能指标效益比较表
性能指标
陶土板幕墙
石材幕墙
金属铝板幕墙
重量
35—46㎏/㎡
70—85㎏/㎡
8㎏/㎡左右，较轻
颜色
天然色泽，冷暖色调
明显，品种丰富，色差小
颜色受自然成因限制，
色调单一，有明显色差
表面喷漆，颜色
较丰富，基本无色差
质感
天然材料，
富有内涵和艺术气息
天然材料质感淳朴单一
金属质感，
缺乏艺术气息
抗震性
可超过10度抗震设防
较差
较高
耐久性
永不变形，不会褪色
表面随时间
久远易褪色、变色
时间长易褪色、变色
辐射
无辐射
辐射较
严重，主要是氡元素
无辐射
节能特性
空腔结构，保温
隔热性能好，高效节能
实心结构，隔热
性能差，不利于节能
导热性能高，
不利于节能
降噪性
较好，降低噪音达9dB以上
一般
较差
环保特性
100%可回收，
生产低耗能，无环境污染
不可回收，生
产高耗能，无环境污染
可回收，生产高
耗能，环境污染严重
自洁特性
有
无
无
耐酸碱性
UA级，不易腐蚀
B级以下，表面易受酸碱腐蚀，光泽及平滑度降低
C级以下，
金属材料，易受腐蚀
断裂模数
≥14.4Mpa，强度高
≥10Mpa，强碎裂
≥12.5Mpa，强度高
干挂系统
槽式挂件，挂接口
是板自带的槽口，安全可靠
主要是T码件和背栓式连接，须现场开孔或开槽，开孔或开槽处应力作用易引起破坏
工厂加工，
现场安装方便
10.2 社会效益
10.2.1 在施工过程中从工期、质量、经济等各方面均得到了建设、设计、监理等单位的好评，树立了企业形象，为企业在市场竞争中增加了活力。
10.2.2 施工中震动噪音污染、粉尘等公害得到了最大程度的降低，施工时周围居民及企事业单位正常上班工作，社会效益和环境效益显著，
10.2.3 陶土板幕墙规格精确，性能恒久稳定，便于推广，适合工厂集成和规模化生产，所用材料可回收加工，有利于推进建筑产品的能源再生循环利用，陶土板自身的自洁功能使建筑维护更轻松，后期维护费用低廉，不易吸附灰尘，污物不易沉积，雨水冲刷即可自洁，节省幕墙周期清洁费用。
10.2.4与同类工程相比，施工简单工程进度快，能缩短建设周期，所用材料属于低耗能，材料环保，建成后节能效果显著，符合当前节能环保降耗社会主题。
11 工程实例
陶土幕墙在国外已经达到成熟阶段，国内在北京、上海、天津等大城市也相继出现，国内干挂陶土板幕墙工程实例并不多，已有完工的项目：天津泰达金融服务区一期、北京民航总局大厦等工程，正在施工中的项目有：北京南新仓（皇城大厦）、天津泰达金融服务区主楼、中国建筑科技研究院等工地。
