王力軍，田 靜，聞 濤，洪 濤

(1 中國石油大學(xué)(華東)規(guī)劃建設(shè)處，山東青島 266580；2 中國石油大學(xué)(華東)教育發(fā)展中心，山東青島 266580)

超薄石材自保溫外墻的抗震性能研究

王力軍，田 靜，聞 濤，洪 濤

(1 中國石油大學(xué)(華東)規(guī)劃建設(shè)處，山東青島 266580；2 中國石油大學(xué)(華東)教育發(fā)展中心，山東青島 266580)

超薄石材自保溫外墻的抗震性能優(yōu)于外貼保溫板外墻，能達到8度抗震設(shè)防的要求，其外裝飾效果不遜于干掛大理石外墻。隨著超薄石材外墻的應(yīng)用越來越廣泛，其抗震性能研究顯得更加重要。該文通過實驗數(shù)據(jù)分析了提高超薄石材自保溫外墻抗震性能的幾種技術(shù)措施，對超薄石材外墻抗震性能研究具有理論和實踐意義。本文目的是尋找和檢驗提高超薄石材自保溫外墻抗震性能的新途徑。

超薄石材，自保溫外墻，抗震性能，AAC保溫砌塊

超薄石材外墻材質(zhì)感好、外觀莊重、物理性質(zhì)穩(wěn)定以及獨特的裝飾效果、高雅亮麗的材質(zhì)被廣泛應(yīng)用于各種外墻裝飾工程。超薄石材外墻的抗震性能如何，是否經(jīng)得住地震扭曲力的考驗是國內(nèi)外建筑設(shè)計師主要考慮的問題。外貼保溫板加超薄石材外墻難以滿足抗震性能要求。我們從中國石油大學(xué)(華東)青島校區(qū)特種實驗樓工程出發(fā)，運用振動臺模擬地震實驗技術(shù)，對超薄石材自保溫外墻的三組試件進行振動實驗，最終結(jié)果表明，本項技術(shù)能達到8級地震的設(shè)防要求。

1 工程概況

中國石油大學(xué)(華東)青島校區(qū)特種實驗樓是大型一類公共建筑，總投資1.08億元，總建筑面積3.6 萬m2，其中地上5 層，局部4 層，建筑高度24m，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，外圍護結(jié)構(gòu)為蒸壓砂加氣混凝土砌塊粘貼超薄石材外墻。超薄石材厚度為6mm～8mm，外形尺寸為500mm×700mm或者200mm×700mm，主要為芝麻白365，密度為2.8g/cm3～3.2g/cm3。本工程外墻為蒸壓砂加氣混凝土(AAC)自保溫墻體，外墻導(dǎo)熱系數(shù)檢測為0.13W/(m2·K)，保溫效果完全符合規(guī)范要求[1-2]。外墻結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1 超薄石材自保溫外墻剖面圖Fig.1 Ultra-thin stone from the insulation wall profile

2 實驗設(shè)計

2.1 模型的設(shè)計與制作

圖2 試件剖面圖Fig.2 Specimen profile

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計以保證生命安全為基本要求，即保證“大震不倒，中震可修，小震不壞”。為驗證超薄石材自保溫外墻的抗震性能，根據(jù)工程現(xiàn)場超薄石材外墻的實際應(yīng)用情況，制作了三個蒸壓砂加氣混凝土試件進行試驗，這三個試件寬度為1500mm，高度為1800mm，厚度為280mm，一邊設(shè)鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并隔皮砌塊設(shè)2根1m長拉結(jié)鋼筋，做法同《砌體結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。試件的一面在基層上用射釘滿掛鍍鋅鋼絲網(wǎng)，用專用石材膠粘劑滿黏超薄石材；相對面滿掛玻纖網(wǎng)格布后超薄抹灰；其余各面均超薄抹灰。試件剖面如圖2所示。

2.2 加載及測試方案

三個試件分三次進行試驗(試件一及試件二、試件一及試件三、試件二及試件三)。試驗從8度設(shè)防烈度地震影響系數(shù)最大值0.2g開始分級進行，每級增加0.1g，共5級，即0.2g、0.3g、0.4g、0.5g、0.6g。同時考慮垂直于建筑物表面的水平地震波對非結(jié)構(gòu)承重材料破壞性最大，選擇水平正弦拍波，每次振動大于20s且大于5個拍波。本實驗考慮不同地區(qū)及建筑物的不同位置地震反應(yīng)譜的不同的情況，參考《建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2010)》地震影響系數(shù)曲線分頻段進行。實驗頻率按1/3倍頻程分級，即0.99Hz、1.25Hz、1.58Hz、2.00Hz、2.50Hz、3.13Hz、4.00Hz、5.00Hz、6.30Hz、8.00Hz、10.0Hz、12.5Hz、16.0Hz、20.0Hz、32.0Hz。

圖3 試件振動臺連接圖Fig.3 shaking table connection test specimen

2.3 試驗結(jié)果

試件一經(jīng)過10h兩個周期振動試驗，到0.5g時，石材面材料無開裂、無損壞、無脫落現(xiàn)象，其它各抹灰面開始出現(xiàn)裂縫、脫落、掉皮等現(xiàn)象。到0.6g時，石材面材料出現(xiàn)開裂、損壞現(xiàn)象，其它各抹灰面均已出現(xiàn)開裂、脫落、掉皮等現(xiàn)象。

試件二經(jīng)過10h兩個周期振動試驗，到0.5g時，石材面材料無開裂、無損壞、無脫落現(xiàn)象，加網(wǎng)格布的抹灰面沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，其它各抹灰面開始出現(xiàn)開裂、脫落、掉皮等現(xiàn)象。到0.6g時，石材面材料開始出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，并伴有鋼絲網(wǎng)切割砌體材料的聲響，其它各抹灰面均已出現(xiàn)開裂、脫落、掉皮等現(xiàn)象。

試件三經(jīng)過10h兩個周期振動試驗，到0.5g時，石材面材料無開裂、無損壞、無脫落現(xiàn)象，加網(wǎng)格布的抹灰面沒有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，其它各抹灰面開始出現(xiàn)開裂、掉皮等現(xiàn)象。到0.6g時，石材面材料出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，其它各抹灰面均已出現(xiàn)開裂、脫落、掉皮等現(xiàn)象。

對抗震試驗的試件上的黏貼超薄石材進行拉拔試驗，測得石材的黏貼強度平均值為0.62MPa，完全滿足外墻超薄石材黏貼強度要求(不小于0.4MPa)[3]。三個試件的蒸壓砂加氣混凝土及構(gòu)造柱基體均無破壞影響。

2.4 結(jié)果分析

在蒸壓砂加氣混凝土自保溫外墻面上黏貼超薄石材與在堅實的混凝土外墻或者磚砌體外墻上黏貼超薄石材使用條件是不同的。本試驗著重驗證蒸壓砂加氣混凝土自保溫外墻面上黏貼超薄石材的抗震性，必須考慮外墻超薄石材的粘結(jié)強度及整體穩(wěn)定性。由于基層墻體與超薄石材面層通過粘結(jié)劑黏貼的，因而在受力時基層墻體與超薄石材面層不能看成一個整體，它們的受力狀態(tài)是不同的。粘結(jié)劑應(yīng)用具有一定柔性的石材專用膠粘劑，從而形成一個柔性漸變的體系。在這次抗震試驗中選用的膠粘劑的粘結(jié)強度為0.5MPa～0.8MPa，壓折比小于3.0，彈性模量小于6GPa，符合柔性漸變、逐層釋放應(yīng)力的技術(shù)要求。石材膠粘劑的可變形量小于蒸壓砂加氣混凝土墻面而大于超薄石材面層，能夠通過自身的形變消除兩種質(zhì)量、硬度、熱工性能完全不同的材料的變形差異，從而保證每一塊超薄石材能獨立的釋放應(yīng)力，不會因為地震作用而產(chǎn)生變形、開裂而脫落。另外，超薄石材膠粘劑中滿掛直徑為0.75mm，孔徑大小為20mm×20mm鍍鋅鋼絲網(wǎng)，并且鋼絲網(wǎng)與基層墻體用射釘緊密固定，嵌固在膠粘劑中，增強其安全性、整體性和抗震能力，更增強了石材面層的抗拉拔性能。綜上所述，本試驗很好地驗證了蒸壓砂加氣混凝土超薄石材外墻的抗震性能，這項技術(shù)在8度抗震設(shè)防的區(qū)域運用是安全的。

3 效果評價

蒸壓砂加氣混凝土與超薄石材技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用改進了石材外墻的結(jié)構(gòu)組成，保留了干掛石材外墻的外觀裝飾效果，保溫性能也得到了很大的提高，是一項值得大面積推廣的新技術(shù)[4-6]。該項新技術(shù)的抗震性能通過本試驗得到了驗證，填補了國內(nèi)外的空白，為該技術(shù)大面積推廣提供了理論基礎(chǔ)，經(jīng)濟技術(shù)效果顯著。該項技術(shù)的優(yōu)點有：

(1)蒸壓砂加氣混凝土超薄石材外墻能利用單一墻體滿足建筑節(jié)能要求，具有施工簡便、節(jié)省工期、保溫效果好等優(yōu)點。蒸壓砂加氣混凝土砌塊主要以建筑廢料為生產(chǎn)原料，具有廣闊的發(fā)展前景。

(2)克服了普通保溫板外墻黏貼石材面層容易脫落、施工復(fù)雜、抗震能力差、防火性能差等缺點，節(jié)省人工費、節(jié)約工期，經(jīng)濟效果明顯。

(3)具有干掛大理石外墻的裝飾、節(jié)能效果，造價卻只有其60%，且抗震效果優(yōu)于普通干掛大理石外墻。節(jié)約石材資源，減少施工污染，符合國家倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會的發(fā)展方向。

4 結(jié)論

本工程運用的超薄石材自保溫外墻技術(shù)能達到8級地震的設(shè)防要求，在樓層較低處且地震時無墻體扭曲現(xiàn)象發(fā)生時，此技術(shù)是能夠保證建筑外墻面安全的。本工程經(jīng)過兩年的實際考驗，無任何開裂、脫落現(xiàn)象，可以初步說明此項技術(shù)的安全可行性，建議高度在24m以下建筑外墻中大面積推廣使用。此技術(shù)中的蒸壓砂加氣混凝土砌塊主要以建筑廢料為生產(chǎn)原料，節(jié)能保溫效果好，施工簡便，無需抹灰找平，值得推廣。

[1] GB 50189-2005.公共建筑節(jié)能設(shè)計標準[S].

[2] GB 50411-2007.建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[3] JC/T 547-94.陶瓷墻膠粘劑[S].

[4] 王力軍，洪濤，等.一種新型的超薄粘貼石材幕墻的應(yīng)用[J].低溫建筑技術(shù)，2012，34(2)：65-66.

[5] 王力軍，王健行，等.建筑外墻用超薄石材水泥發(fā)泡保溫復(fù)合板[J].低溫建筑技術(shù)，2012，40(8)：79-80.

[6] 王力軍.蒸壓輕質(zhì)砂加氣混凝土自保溫砌體技術(shù)[J].低溫建筑技術(shù)，2013，39(7)：43-44.

Research of the Seismic Performance of the Ultra-thin Stone Self-insulation External Wall

WANG Li-jun，TIAN Jing，WEN Tao，HONG Tao

(1 Campus Planning and Construction Administrative Office，China University of Petroleum (East China)，Qingdao 266580，Shandong，China；2 Education Development Center，China University of Petroleum (East China)，Qingdao 266580，Shandong，China)

Ultra-thin stone from the external walls of the seismic performance is better than external thermal insulation board external walls，to achieve 8 degrees seismic requirements，its decorative effect is not inferior to dry hanging marble wall. With the application of ultra-thin stone wall，the research of seismic performance is particularly important. Several technical measures to improve the seismic performance of ultra-thin stone self-insulation external wall were analyzed in the paper. They have the theoretical and practical significance for the seismic performance of the ultra-thin stone self-insulation external wall. The purpose is to find and test new ways to improve the seismic performance of ultra-thin stone wall.

the ultra-thin stone，self-insulation external wall，seismic performance，AAC thermal insulation block

TU 501