用背栓點(diǎn)接式石材幕墻進(jìn)行建筑外飾面是施工技術(shù)的重大突破，它開辟了石材幕墻施工工藝的新紀(jì)元。使石材幕墻有了廣闊的使用領(lǐng)域，即任何建筑物、任何高度、任何部位、任何構(gòu)造形式都可以采用背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻。背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻的背栓僅用作石板材與連接件的緊固件，這樣連接件可按需要靈活設(shè)計(jì)，而鋼銷式、短槽式、通槽式的鋼銷（鋼鉤）既和橫梁（立柱）連接，又和石材連接，它的使用部位和方法帶有很大局限性，背栓點(diǎn)連接方法為石材幕墻和玻璃（金屬）幕墻組合成組合幕墻創(chuàng)造了條件，即在同一立柱上，可左面安裝玻璃幕墻，右面安裝石材幕墻，在同一橫梁上，可上面安裝玻璃幕墻，下面安裝石材幕墻。

背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻已有二十多年歷史，我國在二十世紀(jì)九十年代開始使用。1998年建成的上海中銀大廈（浦東國際金融大廈）高235m，+139m以下采用了背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻，復(fù)蓋主體結(jié)構(gòu)表面15000 m2， 花崗石幕墻（其構(gòu)造型式為凸梯形與凸矩形組合）展開面積22000m2，使用了約3萬塊花崗石，6萬個(gè)背栓，花崗石尺寸為（H*B）2.05m*0.3m，花崗石幕墻最高點(diǎn)為139m。1999年建成的上海交銀大廈采用的背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻最高標(biāo)高達(dá)196m，全國還有很多工程采用了背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻，總用量超過100萬m2。

在建造幕墻時(shí)，除按慣例進(jìn)行三性檢測外，還對背栓和背栓錨固石材的連接部位進(jìn)行了背栓拉伸試驗(yàn)、拉拔試驗(yàn)、錨固的長期（8500h）靜載抗剪、錨固的疲勞試驗(yàn)、抗震性能振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，積累了大量試驗(yàn)參數(shù)，證明了背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻有很高的可靠性，同時(shí)找出了局部構(gòu)造改進(jìn)的方向，下面進(jìn)行詳細(xì)討論：

（1）背栓拉伸試驗(yàn)。調(diào)查資料看出，背栓的材質(zhì)與A2-70不銹鋼螺栓相近，其極限抗拉強(qiáng)度接近700N/mm2，非比例伸長應(yīng)力大于480N/mm2，一顆Φ12mm(Φ8mm、Φ6mm)背栓應(yīng)力截面積為84.3mm2 (36.6mm2、20.1mm2)，其極限拉伸強(qiáng)度為59KN（25.6KN、14KN）是背栓錨固石材拉拔力的2.5倍~10倍，背栓錨固石材只會(huì)是石材沖切破壞，因此只要選對背栓的鋼號(hào)就行了。

（2）背栓伸拉試驗(yàn)對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)后，應(yīng)按GB50068第5.0.3條規(guī)定取fk= micro;f-1.645σf ，背栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按GB50017可取為ftb=fub/2.174，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvb=fub/2.857。

現(xiàn)在有的廠商提供的參數(shù)，取fk=μf-2.57σf 及抗拉材料分項(xiàng)系數(shù)1.8，和抗剪材料分項(xiàng)系數(shù)3.2和GB50068和GB50017不一致，GB50068第1.0.3條規(guī)定：“制定結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范以及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范——等設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)遵守本規(guī)范的規(guī)定”。我個(gè)人意見還是按GB50068執(zhí)行。

2、錨固件抗拉拔承載能力試驗(yàn)

從試驗(yàn)情況看背栓與石材的錨固處全部是石材沖切破壞，破壞狀態(tài)為石材錐度破壞，影響破壞的因素有背栓直徑，背栓錨深，石材本身強(qiáng)度，其中錨深影響最直接，而且當(dāng)錨深等于小于12mm時(shí)，承載能力破壞的離散性較大，經(jīng)回歸統(tǒng)計(jì)，抗拉拔承載能力按錨深的指數(shù)1.5增長，基材強(qiáng)度對抗拉拔承載能力按指數(shù)0.5增長，6mm背栓連接抗拉拔承載能力為4.5KN~8KN， Φ8mm背栓抗拉拔國承載能力為5KN~10KN，Φ12mm背栓抗拉拔承載能力為6KN~12KN。

上述為承載能力標(biāo)準(zhǔn)值，即將拉拔試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，將平均值減去1.645倍標(biāo)準(zhǔn)差，前述錨深≤12mm離散性較大，其標(biāo)準(zhǔn)差也大，按fk=μf–1.645σf計(jì)算已考慮了離散性，不必再用系數(shù)折減。其設(shè)計(jì)值fTv=fk/2.143/2。對只進(jìn)行了石材抗壓（抗彎）試驗(yàn)的工程可用應(yīng)力法計(jì)算抗剪強(qiáng)度：τ=P/[π*h/cosα*(D+h*tanα)] ≤fT

3、錨固件錨固的長期靜載試驗(yàn)

錨固件長期靜載試驗(yàn)，測試背栓錨固不同強(qiáng)度的基材在長期靜載下的位移松動(dòng)及徐變性能，設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)間為一年（8500H），試驗(yàn)分長期荷載抗剪試驗(yàn)和抗拔試驗(yàn)，抗剪試驗(yàn)是指背栓在承受荷載抗剪作用下經(jīng)8500H后，對受拉試件做極限拉拔力試驗(yàn)與未經(jīng)長期荷載試驗(yàn)的試件作對比，試驗(yàn)結(jié)果說明抗剪性能良好，除加載初期觀察到較小因裝配間隙位移（≤0.3mm）外未見其他破壞，在長期抗拉拔試驗(yàn)中未見破壞和明顯位移。 說明背栓與石材的連接即使在長期外荷載下作用也有很大的可靠性。

4、錨固件錨固的荷載疲勞試驗(yàn)，即反復(fù)荷載的疲勞試驗(yàn)。

在正壓300萬次+負(fù)壓300萬次往復(fù)動(dòng)力載荷耐疲勞度試驗(yàn)中，對帶尼龍塑料套墊的背栓在栓與孔之間起到三向隔震減震效應(yīng)，在沖擊作用下起到緩沖作用，使背栓錨固連接部位在數(shù)百萬次強(qiáng)勁往復(fù)動(dòng)力荷載耐疲勞試驗(yàn)中未見損壞和明顯位移，而單切面背栓由于背栓本身活動(dòng)，在往復(fù)動(dòng)力的壓、拉作用下，最差的在126次負(fù)壓破壞，因此可以看出背栓最好要帶尼龍?zhí)讐|，并采用雙切面即背栓與石材要首先緊固。

5、抗震試驗(yàn)

華南城建學(xué)院抗震中心、中國建筑科學(xué)研究院、中國水科科學(xué)研究院進(jìn)行多次石材幕墻抗震性能振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明在地震加速度0.6g以下（相當(dāng)于烈度9.7度）時(shí)一切正常，華南城建學(xué)院抗震中心試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在0.6g 時(shí)背栓有松動(dòng)跡象，0.8g時(shí) （相當(dāng)于烈度10度）幕墻掛勾有脫出橫梁的可能，經(jīng)分析是主要是栓孔未按公差要求加工，采用單切面無尼龍?zhí)讐|的背栓，幕墻組件的掛勾與橫梁搭接量小于6mm。其他試驗(yàn)采用了帶尼龍?zhí)讐|的雙切面背栓，幕墻單元組件掛勾與橫梁搭接高度大于10mm，即使在0.9g（相當(dāng)于烈度10.2度）、層間變位達(dá)到1/54時(shí)，背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻仍完好無損，而且經(jīng)過抗震試驗(yàn)的試件背栓與石材錨固處的石材抗拉拔能力與未經(jīng)抗震試驗(yàn)的試件幾乎沒有區(qū)別。

從以上試驗(yàn)可以看出，背栓式點(diǎn)連接花崗石幕墻在規(guī)范規(guī)定的使用范圍（6-8度區(qū)）時(shí)，可以采用無尼龍塑料套墊的單切面背栓，當(dāng)用于9度區(qū)及9度以上烈度區(qū)時(shí)，應(yīng)采用帶尼龍塑料套墊的雙切面背栓。幕墻組件掛勾與橫梁的搭接高度應(yīng)不少于10mm。

1.設(shè)計(jì)與計(jì)算

1.1 構(gòu)造設(shè)計(jì)

背栓是一個(gè)緊固件，它把石材通過背栓點(diǎn)接式連接件聯(lián)結(jié)在幕墻框格上，它屬于可以自由拆卸的堅(jiān)固件，連接件可按需要即按照每幅幕墻中與石材幕墻相組合的玻璃（金屬）幕墻的構(gòu)造要匹配的構(gòu)造要求來設(shè)計(jì)連接件。例如和外插式隱框幕墻（小單元幕墻）相組合時(shí)可采用與外插式相匹配的連接件，用背栓將石材固定在外插式付框上。

石材與連接件的連接，視石板材尺寸和構(gòu)造要求可采用一個(gè)背栓、兩個(gè)背栓、四個(gè)背栓等。

1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）一塊板用一個(gè)背栓 P=qA

σ=(p/t2)*[0.5456Ln(0.64L/t)+1.062]≤fT 或

σ=(p/t2)*[1.25631g(0.64L/t)+1.062]≤fT

u=C * (P* L2/E*t3)

τ=P/[π*h/cosα*(D+h*tanα)]

式中：L——LX、LY 中較小者（mm）; t——板厚（mm）;

D——錨孔直徑（mm）; h——錨孔深度（mm）。

（2）一塊板用兩個(gè)背栓錨固，可簡化為兩端帶懸臂的簡支板計(jì)算

MA=MB=-qa2/2

R=qL/2

MΦ=qL2/8*[1-4*(a/L)2]

uc=UD=qaL2/24EI[-1+6(a/L) 2+3(a/L)3]

uΦ=Ql4/384EI[5-24(a/L)2]

τ=R/[π*h/cosα*(D+h*tanα)]

（3） 一塊板用四個(gè)背栓錨固，按四角支承板計(jì)算

σ=6mqL2/t2 式中：L——LX、LY 中較大； m——彎距系數(shù)。

τ=(qa/4*1.25)/[π*h/cosα*(D+h*tanα)]

2.背栓點(diǎn)接式花崗石幕墻用于連接設(shè)計(jì)

下圖為有五個(gè)凸角，三個(gè)凹角組成的裝飾線，用背栓將石材緊固在五個(gè)連接件上順利完成了裝飾要求，這對鋼銷、鋼勾是無法完成的。

3.雨幕原理（The Rain Screen Principle）和石材幕墻防水構(gòu)造設(shè)計(jì)

雨幕原理是一個(gè)設(shè)計(jì)原理，它指出雨水對這一層“幕”的滲透將如何被阻止的原理，在這一原理應(yīng)用中其主要因素為在接縫部位內(nèi)部設(shè)有空腔，其外表面的內(nèi)側(cè)的壓力在所有部位上一直要保持和室外氣壓相等，以使外表面兩側(cè)處于等壓狀態(tài)，其中提到的外表面即“雨幕”。壓力平衡的取得是有意使開口處于敞開狀態(tài)，使空腔與室外空氣流通，以達(dá)到壓力平衡。這個(gè)效應(yīng)是由外壁后面留有空腔所形成，此空腔必須和室外聯(lián)通才能達(dá)到上述目的，由于風(fēng)的隨機(jī)性造成的陣風(fēng)波動(dòng)亦需在外壁兩側(cè)加以平衡。