一、 前言
自上世纪80年代幕墙传入中国，二十年来，这种外围护结构，因其可将建筑的使用功能与建筑装饰功能有机地融为一体，从而受到业主、建筑师的青睐，得到迅速发展，成为现代城市建筑的一种标志。这种外墙饰面材料的选用也由最初的玻璃，发展成为玻璃、铝板混合使用。通过建筑师对玻璃及铝板的巧妙运用，实现了其建筑效果的梦想。犹如给建筑物穿了一件美丽的衣裳。然“山有千峰竞秀，海纳百川归流。”在设计者对玻璃、铝板感到单调乏味的时候，象征永恒和不朽的石材又成为饰面材料的新宠。人们说，建筑是一部石头的史书，石材作为外装饰材料，依然显示出高贵、优雅、自然的品质，加之石材安装与加工工艺的日益精湛，石材幕墙已越来越被社会所接受和喜爱。石材作为饰面材料体现出了高贵、典雅的建筑效果。北京国际新闻文化中心就是以石材作为主要饰面材料的外装饰工程。
二、工程概况
本工程为北京国际新闻文化中心东楼座，位于长安街路南《北京日报》社办公楼北侧。由北京市建筑设计院设计。总建筑面积64，455m2，主楼22层，地下5层，檐高81.4m。工程为框架剪力墙结构，所在地区粗糙度为C类，按8度抗震设计，基本风压W0=0.4KN/m2。
其外工程范围为:外墙高度范围0～81.400m，局部85.300m；轴线范围1/6～12（南立面做到7轴阴角处收口，北立面做到6轴阴角收口）/B-G墙面门窗、石材、玻璃幕墙以及突出墙面的装饰、雨篷（含柱）和屋顶石材栏杆。
主要装饰项目用材如下:铝合金窗：窗框选用铝合金断热型材，表面氟碳喷涂处理，颜色为深褐色，开启采用上悬外开形式。面材采用6+12A+6mm安全镀膜中空玻璃，外片为6mm钢化LOW-E镀膜玻璃，内片为6mm厚的透明浮法玻璃。
底部的玻璃幕墙：龙骨选用铝合金断热型材，表面氟碳喷涂处理，颜色为深褐色，开启采用上悬外开形式。面材采用6+12A+6mm安全镀膜中空玻璃，外片为6mm钢化LOW-E镀膜玻璃，内片为6mm厚的透明浮法玻璃。
石材幕墙：外墙石材主龙骨采用钢型材，表面热浸镀锌处理，石材采用暖灰色系列花岗岩。板块表面形态分为两种，标高范围-0.45～9.6米为蘑菇石，其余标高范围内为烧毛花岗岩板。其石材厚度有：平板部分30mm厚，弧形部分80mm厚。挂件和螺栓采用不锈钢件。
三、 幕墙设计
1.分格设计
本工程依据了相关的幕墙设计规范，充分体现了建筑师的设计思想，保证本工程独特的建筑风格。为使施工具有可操作性和降低工程成本，设计时又考虑了如下因素：
* 考虑面材利用率及加工安装工艺性，尽量做到经济合理。* 考虑与原来窗洞口和原幕墙的交接与对齐。
* 满足相邻两房间的封修。
* 满足层间防火封修构造要求。
* 满足结构强度和刚度要求。
* 考虑各种不同材料交界、组合的处理方式。
2.石材幕墙设计
本工程的石材造型比较复杂，除大面石材外，有不同形状的檐口，有爱奥尼柱，有凹凸线条，有纺锤形栏杆等。用外装饰安装形式完成这种仿欧式的石材建筑，无论从设计到安装都具有一定的挑战性。针对如此复杂的工程，在充分满足外饰效果的同时，确保设计安装的可靠性尤为重要。
⑴结构设计
对于大面石材采用了外墙装饰中常见的短槽式石材幕墙结构。短槽式结构方案，既经济实惠、又安全可靠。该结构具有如下设计特点：
* 石材安装采用在石材上开槽的方式，用不锈钢勾板实现石材的定位，达到定位安装之目的。
* 横竖龙骨选用方形钢管和角钢表面热浸镀锌处理，不仅使用寿命长，且强度高，刚度大，抗风压变形性能好。
* 石材端面开槽可在工厂内加工完毕，勾板与槽口间塞胶垫，并施结构胶，以满足强度和弹性要求。由于石材重量完全由托板承受，故选用不锈钢，提高其长时间的抗锈性能，从而保证结构的长久性、安全性，使结构寿命满足整个外墙装饰的使用年限，乃至整个建筑的使用年限要求。
对于不同形状的檐口，我们根据分格效果的要求，将石材加工成整体形状的同时，尽量减少石材的重量，内部支撑是根据不同形状设计成不同结构的钢架，使其与主龙骨进行连接，形成支撑体系。钢架与石材连接也采用了不锈钢托板及背栓。本工程5层和21层处石材挑檐尺寸较大，21层的挑檐宽度为2.6m，5层挑檐的宽度为15.5m。21层挑檐采用内倾式排水，即将水排向屋面。5层挑檐与窗下口相连，无法采用内倾式排水，而用外倾式排水，雨水会污染立面石材，冬季在檐口处还会形成冰柱，经斟酌后在5层挑檐处加设了集水槽。雨水汇于集水槽后，经与集水槽相连的下水管导入建筑的内排水系统。
爱奥尼柱，基本上是采用了成型石材，入口处的圆柱周圈分格为四拼，高度基本分格为600mm。半圆柱为整体，高度分格也基本为600mm，与大面石材形成统一的分格线，保证外视效果的美观。托板与石材则通过上下勾板方式进行连接。
对于凹凸的竖向线条，若采用一块石材并通过开槽进行造型则成本较高，所以我们采用了分体设计，由平板石材及方柱拼接而成。拼接方法是在平板石材相应位置上开通孔，方柱上开盲孔，之后在孔内塞胶垫，并施结构胶，塞入不锈钢销，使平板石材及方柱无缝接触，胶干后两者即成为一体。对于与其相连的尺寸较小的转角造型，转折处采用了发丝接缝，两块石材通过不锈钢夹钳及环氧树脂粘接剂连接成一个整体，外视效果好。与龙骨连接同大面石材。
本工程的纺锤形栏杆，其主构架为钢结构，方立柱由钢结构围成，外挂石材，两柱间连接有两道横向钢梁，上部为扶手。纺锤形立柱为整体造型石材，上下开有连接作用的盲孔，其与上下钢梁通过不锈钢销进行连接。扶手的法国边则为方形盒状石材，与钢梁连接。
⑵石材的选用
本工程选用了山东小野田石材有限公司生产的优质国产樱花红花岗岩。板块表面形态分为三种：蘑菇石、烧毛花岗岩板、光面花岗岩板。石材厚度有：平板部分30mm厚，弧形部分80mm厚。
①性能要求：
二氧化硅含量应在70％以上；
石材耐火性应在1500℃以上不发生崩坏；
石材吸水性应小于1.0，石材弯曲强度设计值不小于8N/mm2；
同一颜色石材幕墙上应采用同一矿脉的石板；
②石材应符合下列国家标准的规定：
《天然花岗石荒料》（JC204）
《天然花岗石建筑板材》（JC205）
《天然饰面石材试验方法、干燥、水饱和、冻融循环后压缩强度试验方法》（GB9966.1）
《天然饰面石材实验方法、弯曲强度实验方法、体积、密度、真密度、真气孔率、吸水率的实验方法》（GB9966.3）
《天然饰面石材实验方法、耐磨性实验方法》（GB9966.5）
《天然饰面石材实验方法、耐酸性实验方法》 ( GB9966.6 )
③石材容许偏差
3. 铝合金窗、玻璃幕墙设计
⑴结构设计
本工程铝合金窗及玻璃幕墙均采用明框形式，开启为上悬式，铝合金表面作氟碳喷涂处理。工厂组装框架，现场进行玻璃板块安装。该系统具有以下特点：
* 面材采用低辐射镀膜中空玻璃，型材采用断热形式，阻止热量大量传递，有利于保持室内温度，节约能源。
* 车间加工组装框架，现场施工安装。工厂化程度高，加工精度易于保证，生产进度快，现场施工方便，安装质量好，速度快。
* 玻璃板块通过扣条及胶条压紧，玻璃板块受力合理，安装可靠，抗变形能力强。
* 通过钢板与洞口周边的主体结构连接，可靠性好，且与主体间采用封修板进行封修，内充聚胺脂发泡，保温隔热性能优越。
* 采用胶条及密封胶进行双道密封，确保窗的气密性、水密性。
* 无噪音设计，型材与板块均为浮动式，接触处加弹性材料，具有消音功能。
* 开启窗两道胶条密封，密封可靠，开启灵活方便，且采用了多点锁，结构可靠。为保证安全，大开启采用了挂式结构，其受力更加合理。
* 开启方向为上悬外开形式，打开状态遇雨时，开启扇形成雨幕，防止雨水落入室内。
* 因洞口上部弧型明框玻璃分格不规则，在满足强度要求的基础上采用整块玻璃安装来实现，在玻璃表面贴板来体现分格特点，这样，既满足了整个建筑外观上的效果，也降低了成本，同时使安装简易可靠。
本工程底部玻璃幕墙采用的结构基本与窗相同，不同的是幕墙外挂在主体之外，与主体是通过转接件与埋件进行螺栓连接，可实现三维调整。竖框通过插芯进行连接，竖框间可实现伸缩。
⑵铝合金窗性能设计
①风压强度性能：试验方法按《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》（GB7106）的规定。本工程铝合金窗风压强度性能达到Ⅳ级。
②空气渗透性能：试验方法按《建筑外窗空气渗透性能分级及其检测方法》（GB7107）的规定。本工程铝合金窗空气渗透性能固定部分为Ⅰ级。开启部分为Ⅱ级。
③雨水渗漏性能：试验方法按《建筑外窗雨水渗漏性能分级及其检测方法》(GB7108 )的规定。本工程铝合金窗雨水渗漏性能固定部分为Ⅰ级。开启部分为Ⅱ级。
④保温性能：试验方法按《建筑外窗保温性能分级及其检测方法》( Gb8484 )的规定。本工程铝合金窗的热阻值大于0.25m2·K/W，保温性能为Ⅲ级。
⑤隔声性能：试验方法按《建筑外窗保温性能分级及其检测方法》( Gb8485 )的规定。本工程铝合金窗的空气声计权隔声量大于30dB，隔声性能为Ⅳ级。
⑥启闭性能：实验用窗按使用状态安装在试验装置上，窗呈关闭状态，在垂直于窗扇执手位置处，施加50N的力之后，观察窗扇能否灵活开启。
⑶幕墙性能设计
幕墙性能设计指标包括以下七个方面：
风压变形性能/空气渗透性能/雨水渗漏性能/保温性能/隔声性能（以上由国家标准GB/T15225规定）/平面变形性能/耐冲击性能（JGJ102－96规定）。另外补充说明：防火设计/防雷设计/耐腐蚀设计。
①风压变形性能
风压变形性能是指建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，保持正常性能不发生任何损坏的能力。
本工程按照《玻璃幕墙工程技术规范》及《建筑结构荷载规范》对风荷载标准值进行了计算，保证铝型材龙骨相对挠度≤1/180，钢龙骨相对挠度≤1/300；铝型材龙骨绝对挠度f=20mm,钢龙骨绝对挠度f=15mm。按其计算值将幕墙风压变形性能分级确定在Ⅳ级，以保证本工程幕墙在阵风袭击下不受损坏，保证安全。
②空气渗透性能
空气渗透性能是指在风压作用下，其开启部分为关闭状况的幕墙透过空气的性能。
在本工程设计中，幕墙采用胶条及密封胶双道密封，石材幕墙采用密封胶进行可靠密封。本工程玻璃幕墙设计空气渗透性能为Ⅱ级。
③雨水渗漏性能
雨水渗漏性能是指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的能力。
在本工程设计中，玻璃幕墙采用等压腔原理防水,且密封胶及胶条双道密，密封性能好。石材幕墙采用密封胶进行可靠密封。本工程玻璃幕墙设计雨水渗漏性能为Ⅱ级。
④保温性能
保温性能是指在幕墙两存在空气温度差条件下，幕墙阻抗从高温一侧向低温一侧传热的能力。
本工程在幕墙设计中，根据功能要求选择材料，玻璃为镀膜中空玻璃，保温效果良好，而石材后部背衬墙体，且设置有50mm厚的保温岩棉，因此幕墙的隔热性能较好。
⑤隔声性能
隔声性能是指通过空气传到幕墙外表面的噪声经过幕墙反射，吸收和其他能量转化后的减少量，称为幕墙的有效隔声量。幕墙隔声性能分级以声音平均透过损失表示，其分级值如下表。
本工程外墙所用材料都能达到很好的隔音效果，玻璃采用中空玻璃，有很好的隔音作用（32dB以上）。石材幕墙背部为墙体，且设置了保温岩棉,也具有良好的隔声效果。本工程玻璃幕墙设计隔声性能为Ⅲ级。
* 其次所有硬性接触处均采用了弹性连接，这样不但满足了因温差作用而产生的伸缩效应，而且又消除了伸缩噪音。
⑥幕墙平面内变形性能
幕墙平面内变形性能表征幕墙全部构造在建筑物层间变位强制幕墙变形后应予以保持的性能。
在地震和大风作用下，建筑物各层之间产生相对位移时，幕墙构件就会产生水平方向的强制位移。由于在验算材料强度时，已按标准取用风载和地震力的组合效应，在地震和大风作用下，产生强制水平位移时，板块之间相对独立，不能造成板块间的挤压破损。
本工程幕墙设计平面内变形性能为Ⅱ级。
⑦耐冲击性能
耐冲击性能表示幕墙对冰雹、大风时飞来物、飞鸟等撞击的能力。耐冲击性能可用撞击力的运动值分级。
本工程采用的玻璃及石材均具有良好抗冲击性能。
⑧防火性能说明
幕墙作为建筑物的外围护结构，是建筑的重要组成部分，因此防火设计是非常重要的。跨层间的幕墙在结构楼板上、下二层间通过设计安装断火设施（层间封修，且连续整个平面周区），房间之间在隔墙部分安装断火设施与层间封修连成一体，能有效地阻止一旦失火而造成的火势蔓延。防火性能设计和防火等级大小，是衡量幕墙功能优良与否的一个重要指标。根据《建筑设计防火规范》中规定：窗间墙的填充材料采用非燃烧材料,如其墙面采用耐火极限不低于1ｈ的非燃烧材料时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。
a.幕墙装饰材料全部是难燃或非燃烧体。
b.幕墙与主体结构的连接件和预埋件外露部分均设在防火保护区内。
采用以上措施，耐火极限能够满足本工程的要求，为消防工作争取了时间，有效地保障人员和财产的安全。
⑨防雷设计
幕墙形成了自身的防雷体系，并与主体结构可靠接地，共同形成防雷体系。
按照《建筑防雷设计规范》（GB50057-93）要求，建筑物防雷设计，不仅考虑顶层雷击，还要考虑侧向雷击。由于本工程大面积使用玻璃和石材，属重要防雷建筑。合理的防雷措施将使外饰面免受雷击，达到安全使用功能。
我公司幕墙设计中，采用镀锌扁铁将竖框与均压环相连，保证建筑的安全，防止雷电损害，防止板块表面产生静电现象。
⑩耐腐蚀性设计
在材料选择上，铝合金型材进行了氟碳喷涂处理，钢龙骨进行了热浸镀锌处理，所用的连接件除具有一定的强度外，所有钢制零部件均进行了与其功能和位置相宜的防护处理，也具有足够的耐气候性。如：螺钉、垫圈等附件选用不锈钢件，所有连接角码均采取表面镀锌防腐处理，所有的密封件为耐腐蚀的非金属材料。不同金属材料之间加设绝缘垫片，以防止电化腐蚀。
四、结束语
从女娲氏炼石补天那一刻起，石头就已经载入了人类文明的史册。如今形状复杂的石材也载入了外装饰工程的史册。“北京国际新闻文化中心”工程以高贵雄浑的身姿屹立在北京长安街头，实现了人类对石材无限的欣赏和向往。
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