李五星

中铁建工集团有限公司 山东 青岛 266100

1 工程概况

中国科学院青岛科教园区一期是青岛西海岸新区承接海洋强国和军民融合两大国家战略使命的重要平台。项目由16栋造型各异的单体建筑组成，由于没有标准层，同时又存在大量的跃层、大跨以及薄壁斜墙等，故给设计和施工带来了很大的难度。

该项目紧邻大海，未来是作为科研中心，为国家海洋事业培养“国际化、创新型、复合型”的高层次人才，集聚教、科、研等综合功能。综合考虑项目建筑装饰要求，建筑立面采用陶砖和玻璃幕墙，以陶砖为实，玻璃为虚。陶砖大面积铺设，玻璃进行穿插，虚实结合。2种材料的搭配运用很好地体现青岛“红瓦绿树”的地方特色，同时也营造出大学沉稳而又不失现代元素的建筑风格。

本工程以陶砖幕墙为主，玻璃幕墙作为陶砖幕墙中的点缀，体现在陶砖幕墙立面上。陶砖幕墙采用幕墙的干挂钢龙骨体系，通过转接件固定在主体结构上，实现建筑幕墙的各种造型。为保证陶砖幕墙的稳定性和安全性，采用穿筋形式将陶砖牢固地固定在一起，施工快捷，稳定性高（图1）。

图1 陶砖幕墙外立面效果

2 陶砖幕墙选型分析与系统介绍

陶砖作为古老的建筑材料，代表着文化的沉淀、历史的延续，其独有的材料属性可为建筑赋予独特的个性，具有浓厚的文化气息和时代感，其个性、领域性、适用性极强。陶砖作为室外建筑装饰材料，具有其他材料所不具备的特性，如耐高温、抗严寒、耐腐蚀、抗冲刷、抗光污染性、吸声等，是幕墙材料的一个较好的选择[1]。

2.1 陶砖幕墙选型分析

本项目幕墙采用陶砖作为幕墙面板材料，兼顾了陶砖的特点和建筑装饰需要。项目存在许多不同的折线立面造型和倾斜的砖墙立面，若采用传统的砌砖方式，需要在倾斜砖墙背面浇筑建筑墙体，用来支撑砖墙体系，施工难度大且增加建筑成本。在不增加建筑主体施工难度的前提条件下，如何将传统砖墙固定在建筑主体上并实现立面造型，成为本项目一个重要的研究点。

经过对材料进行反复对比和案例分析，结合现代幕墙干挂体系的优点，将陶砖的支撑体系由建筑主体改为幕墙干挂钢龙骨体系，可以很好地解决工程的施工难点。针对倾斜面，根据幕墙干挂体系的特点，采用钢龙骨构造倾斜面代替建筑墙体倾斜面。为保证陶砖幕墙的实现，项目定制了带孔陶砖，陶砖内部采用钢筋穿过，钢筋再焊接在钢龙骨上，陶砖就像算盘一样被牢牢固定在钢龙骨上，从而克服了陶砖易脱落的难题。这样，建筑外装在拥有陶砖所有材料属性的同时，确保了材质的品质感，既降低了建筑主体的施工难度，也保证了建筑造型的效果。

2.2 陶砖幕墙系统介绍

建筑幕墙是由面板与支承结构体系（支承装置与支承结构）组成的、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙，其轻质的结构特性、便捷的施工性、美观的装饰性，成为建筑外立面装饰系统的主流。

本工程陶砖采用幕墙干挂系统，面板系统为陶砖，支撑系统采用幕墙钢龙骨干挂体系。陶砖幕墙需要解决的是陶砖的支撑系统设计问题，限制陶砖在竖向和进出方向的位移，保证支撑系统的安全。不同于陶砖传统的砌筑粘接安装方式，干挂陶砖幕墙根据造型需要，背部采用钢龙骨进行支撑，钢龙骨距离主体结构悬挑一段距离，钢龙骨通过钢转接件和后补埋板将砖墙幕墙系统固定在主体结构上。相比传统的砖墙，干挂砖墙幕墙系统有如下优势：

1）有利于主体结构的施工。采用干挂砖墙幕墙系统，主体结构可以不用拘泥于建筑外形细部构造，采用常规的便于施工的主体结构形式，即可满足工程建筑需要，有利于降低主体结构土建施工的难度。

2）可以实现多种造型。不易通过土建结构实现的某些造型，可以利用幕墙干挂体系的优势，通过构造不同的钢框龙骨支撑体系，从而得到实现。

3）节约成本和工期。采用干挂砖墙幕墙形式，主体结构可以简化形式，加快施工进度，实现节省材料和施工时间的目标。

3 陶砖幕墙关键工艺

3.1 陶砖幕墙干挂体系构造

1）陶砖幕墙主龙骨采用80 mm×80 mm×4 mm的Q235B方钢管，钢管表面热浸镀锌处理，立柱支座间距不大于3 m，立柱间距不大于1 m。主体结构表面做墙体保温处理，满足建筑的保温节能要求（图2、图3）。

图2 陶砖幕墙横向标准节点

图3 陶砖幕墙立框效果

2）当立柱支座间距大于3 m时，立柱采用双跨结构，短跨跨度不小于450 mm。立柱与钢转接件采用M12不锈钢螺栓组进行连接。

3）当外侧砖主龙骨距离超过500 mm时，应设置桁架。桁架由50 mm×4 mm钢方管组成，陶砖通过钢筋连接在桁架上，再由桁架连接在主受力龙骨上（图4、图5）。

图4 陶砖幕墙竖向标准节点

图5 陶砖幕墙斜面立框效果

4）陶砖底部采用80 mm×50 mm×6 mm的通长热浸镀锌角钢进行支撑（图6）。

图6 陶砖幕墙底部连接节点

5）竖向穿砖钢筋采用φ10 mm螺纹钢筋，搭接长度不小于60 mm，间距不超过600 mm；横向钢筋则采用φ6 mm光圆钢筋，搭接长度不小于60 mm，间距不超过600 mm（图7）。

图7 陶砖幕墙竖向穿砖钢筋连接节点

6）陶砖幕墙龙骨的生根点必须在层间梁、剪力墙或者满足条件的圈梁上。为保证幕墙龙骨的连接安全，生根点不可设置在砌体墙砖上。

7）陶砖幕墙按照规范进行防火处理，对幕墙与各层楼板、隔墙外沿间的缝隙，采用厚1.5 mm防火镀锌钢板承托厚100 mm的防火岩棉，防火岩棉填充密实，防火镀锌钢板与主体结构、幕墙结构及镀锌钢板之间的缝隙采用防火密封胶进行密封（图8）。

图8 陶砖幕墙层间防火连接节点

8）陶砖幕墙龙骨系统与主体结构采用10#槽钢转接件进行连接，槽钢转接件表面热浸镀锌处理。槽钢转接件一端通过2个M12不锈钢螺栓组连接钢龙骨，另一端与后补埋板进行焊接，后补埋板通过4个M12的化学螺栓固定在主体结构上。每个槽钢上设有2个长50 mm的腰形孔，用于调节立柱与主体结构的相对偏差，满足现场安装的调整需要。待立柱调整完毕后需要拧紧螺栓，将腰形孔上面的钢垫片与槽钢进行焊接定位，锁定螺栓与立柱之间的位置，防止在外力荷载作用下立柱和槽钢连接件之间出现相对位移。

3.2 陶砖幕墙的避雷设计

按照GB 50057—2010《建筑防雷设计规范》要求，本工程建筑幕墙防雷等级按二类考虑（和建筑一致）。

1）采用镀锌扁铁将龙骨与均压环相连。每层设1道均压环，设均压环的楼层转接件与纵向钢筋连接，均压环与幕墙立柱接通，并与土建防雷体系相连，使均压环范围内的幕墙立柱都接地，形成不大于10 m×10 m或12 m×8 m防侧雷网络，保证建筑的雷击安全。

2）为减小通路电阻，在竖龙骨与防雷系统中的钢带相连时做特殊处理，将竖龙骨的接触处去掉保护膜，钢带与龙骨的接触表面则进行镀锡处理。

3）女儿墙有铝板的位置采用铝板作为接闪器，铝板与龙骨采用铜垫片连接，板下无易燃物品，铝板厚度为

3 mm。

4）避雷连接板与避雷钢筋、避雷钢筋与建筑物均压环全部采用三角形满焊连接，焊接长度不小于100 mm；避雷连接板与幕墙龙骨接触长度不小于100 mm。如果龙骨宽度太小，可将避雷连接板倾斜放置；所有焊后的表面及焊缝应修光；垫板和避雷连接板的周边注胶防锈。

5）接地电阻和原建筑一致不大于10 Ω。

3.3 特殊位置的收边处理

陶砖尺寸小，截面带孔洞，无法像石材一样靠板材自身进行收边处理，这给特殊位置的处理及陶砖与其他材料的交接处理带来一定的难度。特殊位置的收边收口处理关系着幕墙的防水和外观效果，在考虑防水、对缝、安全等因素下，陶砖收边常常需要借助其他材料进行封闭处理。

3.3.1 陶砖幕墙顶、底部收边

陶砖幕墙顶部和底部采用厚2.5 mm的铝单板进行收边处理，铝单板表面进行氟碳喷涂处理，颜色同砖墙匹配。铝板在幕墙四周形成窗套铝板，通过铝合金角码和不锈钢自攻螺钉固定在砖墙钢龙骨上。铝板与陶砖和玻璃幕墙交接缝隙采用耐候密封胶进行防水密封。在下口收口铝板立面与吊顶板角部设置滴水檐，有利于保持幕墙面的整洁（图9、图10）。

图9 陶砖幕墙顶部收口处理

图10 陶砖幕墙底部收口处理

3.3.2 陶砖幕墙女儿墙收口

本工程陶砖幕墙女儿墙采用常规的厚3 mm铝单板收口，铝单板与陶砖预留宽15 mm缝隙并打胶密封防水。铝板龙骨采用40 mm×40 mm×4 mm镀锌钢方管，通过铝合金角码和不锈钢自攻钉将铝板固定在钢龙骨上。女儿墙顶部设置3%的排水坡度（图11）。

图11 陶砖幕墙女儿墙收口处理

3.3.3 陶砖幕墙与玻璃幕墙交接处理

陶砖幕墙与玻璃幕墙交接位置采用厚2.5 mm氟碳喷涂铝单板进行连接处理，铝单板与陶砖幕墙及玻璃幕墙的缝隙采用耐候密封胶进行密封防水，铝单板通过铝角码固定在幕墙龙骨上（图12）。

图12 陶砖与玻璃幕墙交接处理

3.3.4 陶砖幕墙斜面交接处理

陶砖幕墙不同斜面相交时，在2个斜面交接的角部很容易出现问题。对于斜面陶砖，常规的二维平面设计难以精准定位放线和排版，因此采用了BIM模型技术搭配放样来辅助放线，用BIM模型对砖墙提前进行了排布，然后定尺下料，使得每一块砖在拼装时可以严丝合缝。在设计之初一定要考虑好陶砖的模数与建筑不同立面分格的对应关系，并要善于借助不同的技术软件建立BIM模型，辅助幕墙设计和施工，提高设计效率和准确度。

4 结语

陶砖作为一种传统的建筑表皮装饰材料，通过和现代幕墙干挂体系结合，可使传统的建筑装饰材料在现代建筑中继续获得使用，更好地体现出建筑独特的风格。本文结合实际工程案例对陶砖幕墙进行一些介绍，分析了陶砖与干挂体系结合的构造技术等，为传统建筑装饰材料的新运用提供了一种思路。