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背栓点连接花岗石幕墙概述

概述
用背栓点连接花岗石幕墙进行建筑外饰面花岗石施工是建筑外饰面施工技术的重大突破，它开避了石材幕墙施工工艺的新纪元。使石材幕墙有了广阔的使用领域，即任何建筑物、任何高度、任何部位、任何构造形式都能够使用背栓点连接花岗石幕墙。背栓点连接花岗石幕墙的背栓仅用作石板材与连接件的紧固件，这样连接件可按需要灵活设计，而钢销式，短槽式，通槽式的钢销（钢钩）既与横梁（立柱）连接，又与石材连接，它的使用部位与方法带有很大局限性，背栓点连接方法为石材幕墙与玻璃（金属）幕墙组合成组合幕墙制造了条件，即在同一立柱上可左面安装玻璃幕墙，右面安装石材幕墙，在同一横梁上，可上面安装玻璃幕墙，下面安装石材幕墙。
背栓点连接花岗石幕墙已有二十多年历史，我国在二十世纪九十年代开始使用。1998年建成的上海中银大厦（浦东国际金融大厦）高235m，+139m下列使用了背栓点连接花岗石幕墙，复盖主体结构表面15000m2，花岗石幕墙（其构造型式为凸梯形与凸矩形组合）展开面积22000m2，使用了约3万块花岗石，6万个背栓，花岗石尺寸为（H×B）2.05m×0.3m，花岗石幕墙最高点为139m。1999年建成的上海交银大厦使用的背栓点连接花岗石幕墙最高标高达196m，全国还有很多工程使用了背栓点连接花岗石幕墙，总用量超过100万m2。
“实践是检验真理的唯一标准”，在建造这些幕墙时，除按惯例进行风压变形，空气渗透，雨水渗漏三项物理性能检测外，还对背栓与背栓锚固石材的连接部位进行了背栓拉伸试验，背栓锚固石材的拉拔试验，背栓锚固的长期（8500h）静载抗剪、抗拉试验，背栓锚固的疲劳试验，与背栓点连接花岗石幕墙的抗震性能振动台试验，积存了大量试验参数，证明了背栓点连接花岗石幕墙有很高的可靠性，同时找出了局部构造改进的方向。下面进行全面讨论：
1.背栓拉伸试验。从调查资料看出，背栓的材质与A2-70不锈钢螺栓相近，其极限抗拉强度接近700N/mm2，非比例伸长应力大于480N/mm2，一颗φ12mm（φ8mm、φ6mm）背栓应力截面积为84.3mm2(36.6mm2、20.1mm2)，其极限拉伸强度为59KN(25.6KN、14KN)是背栓锚固石材拉拔力的2.5倍~10倍,也就是说背栓锚固石材只会是石材冲切破坏，因此只要选对背栓的钢号就行了。
背栓伸拉试验对试验结果进行数理统计后，应按GB50068第5.0.3条规定取fk=μf-1.645σf，背栓抗拉强度设计值按GB50017可取为ftb=fub/2.174，抗剪强度设计值fvb=fub/2.857。
现在有的厂商提供的参数，取fk=uf-2.57σf.及抗拉材料分项系数1.8,与抗剪材料分项系数3.2与GB50068与GB50017不一致,GB50068第1.0.3条规定：“制定结构荷载规范与钢结构设计规范-----等设计规范应遵守本规范的规定”。我个人意见还是按GB50068执行。
2.锚固件抗拉拔承载能力试验，
从试验情况看背栓与石材的锚固处全部是石材冲切破坏，破坏状态为石材锥度破坏，影响破坏的因素有背栓直径，背栓锚深，石材本身强度，其中锚深影响最直接，而且当锚深等于小于12mm时，承载能力破坏的离散性较大，经回归统计，抗拉拔承载能力按锚深的指数1.5增长，基材强度对抗拉拔承载能力按指数0.5增长，6mm背栓连接抗拉拔承载能力为4.5KN~8KN，φ8mm背栓抗拉拔承载能力为5KN~10KN，φ12mm背栓抗拉拔承载能力为6KN~12KN。
上述为承载能力标准值，马上拉拔试验结果进行数理统计，将平均值减去1.645倍标准差，前述锚深≤12mm离散性较大，其标准差也大，按fK=μf-1.645σf计算已考虑了离散性，不必再用系数折减。其设计值fTV=fK/2.143/2。.对只进行了石材抗压（抗弯）试验的工程可用应力法计算抗剪强度：
τ=P/[π*h/cosα*(D+h*tanα)]≤fT
3、锚固件锚固的长期静载试验
锚固件长期静载试验，测试背栓锚固不一致强度的基材在长期静载下的位移松动及徐变性能，设计试验时间为一年（8500H），试验分长期荷载抗剪试验与抗拔试验，抗剪试验是指背栓在承受荷载抗剪作用下经8500H后，对受拉试件做极限拉拔力试验与未经长期荷载试验的试件作对比，试验结果说明抗剪性能良好，除加载初期观察到较小因装配间隙位移（≤0.3mm）外未见其他破坏，在长期抗拉拔试验中未见破坏与明显位移。
说明背栓与石材的连接即使在长期外荷载下作用也有很大的可靠性。
4、锚固件锚固的荷载疲劳试验，即反复荷载的疲劳试验。
在正压300万次+负压300万次往复动力载荷耐疲劳度试验中，对带尼龙塑料套垫的背栓在栓与孔之间起到三向隔震减震效应，在冲击作用下起到缓冲作用，使背栓锚固连接部位在数百万次强