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摘要：本文介绍一种背面有支承钢架的砌筑陶土砖装饰墙，墙体采用烧结空心陶土砖，通过低碱性砂浆砌筑，墙体自重由楼层间主体结构飘板承托，在高度方向间隔一定距离设置通长的水平拉接网片，网片与支承钢架连接，支承钢架的立柱与主体结构之间通过钢连接件与主体结构预埋件焊接，将支承钢架固定在主体结构上。
关键词：砌筑装饰墙 空心烧结陶土砖 低碱性水泥砂浆 拉接网片 支承钢架 抗风抗震
1 引言
砌筑的砖墙，是中国的一种传统建筑墙体，其功能既是承重结构又是维护结构。随着现代建筑方法的流行，因其结构性能难以满足现代建筑的要求而逐渐退出主流市场。但由于红色陶土砖的材质特性和颜色特点仍有其独特的文化魅力，并且在材质特性上还具备耐腐蚀、耐风化、吸音、透气等优点，还是受到部分建筑师和业主青睐。所以特定的项目仍然需要此种外观形式的墙体。
图1 常见陶砖的外观(引用)
为满足这类的需求，将传统的砌筑砖墙进行技术改造，让传统技艺和现代科技结合无疑是一条很好的途径。当然，要想让传统的砌筑砖墙应用到现代建筑中，还要在减重与解决其结构支承的可靠性（词条“可靠性”由行业大百科提供）上做文章。出于节材的需要，砖块厚度尽可能小并采用空心构造，并设置钢结构水平支承，使墙体满足抗风和抗震要求。这种采用传统的砌筑方式并增加水平支承钢架的复合维护结构形式就可以实现，此种有支承钢架的陶土砖砌筑装饰墙也称为“砌筑与支承钢架复合的陶土砖装饰墙”。
2 系统简介
目前所见的有支承钢架的砌筑陶土砖装饰墙，均采用烧结空心陶土砖，并通过低碱性水泥砂浆砌筑。一般情况下，在主体结构楼层间设置飘板或支撑钢架整层承托墙体自重，在高度方向上间隔约8皮砖的间距设置通长的水平拉接网片，不锈钢网片的作用类似传统墙体墙的拉结筋，进行分段拉结，拉接网片与支承钢架通过连接件进行连接，钢架通过支座固定在主体结构上，支承钢架的立柱通过钢连接件与主体结构预埋件焊接。由于采用了与建筑幕墙类似的支承体系，这种复合墙体与传统砌体墙相比，抗风压（词条“风压”由行业大百科提供）性能和抗震性能更好。对这个砌筑墙体而言，这里挑板相当于地基基础，立柱相当于构造柱，网片起到了圈梁拉结的效果。
3 系统主要材料简介
3.1红色多孔烧结陶土砖
红色多孔烧结陶土砖，以红色黏土或陶土为主料，石英（词条“石英”由行业大百科提供）、长石为骨料（词条“骨料”由行业大百科提供），通过模具成形，高温烧结而成。可以通过调整炉温(一般为1200～1300摄氏度)及炉内停留时间(一般为42～48小时)，可以烧出不同深浅红色的陶土砖。为控制墙体单位面积重量，因此墙体不宜太厚，通常取80～120，砖块规格尺寸一般为80*240*50～120*240*50。
图2 常见空心陶砖的外观照片(引用)
多孔烧结陶土砖的技术要求可按GB/T13544《烧结多孔砖和多孔砖砌块》。由于这类建筑的墙体一般较高，陶土砖承压强度建议取较高的强度级别，一般取MU20级，其抗压强度（词条“抗压强度”由行业大百科提供）不低于20Mpa。另外，作为幕墙类外围护结构的陶土砖吸水率不能太大，建议控制在不大于6～8%。
3.2支撑钢型材
由于砌筑墙体完成后，支承钢架处在封闭状态，使用过程中不便于维护，因此对钢架的防腐要求非常高，一般情况下，支承钢架采用Q235B钢材，所有不外露的钢材表面采用热浸镀锌处理，镀锌层厚度应满足设计要求且不小于85μm;所有外露钢材表面采用氟碳面漆处理，钢材先进行喷砂或抛丸除锈，涂环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和氟碳面漆。沿海地区重要建筑，支承钢架建议采用高耐候钢并进行热浸镀锌处理。
3.3不锈钢网片
不锈钢网片是用于砌体墙向支撑钢构传递水平荷载的关键零件，其砌筑在砖缝之中，形状类似一榀平行弦桁架，其弦高小于墙体厚度，以便于砌筑上下在两层陶砖之间。网片不锈钢的直径为∅4mm，其材质采用316不锈钢，焊接成带状网片。
图3 不锈钢网片及连接(引用)
4 结构设计和构造设计简介
4.1 结构设计思路及原则
这种新型的砌筑陶土砖装饰墙在设计思路上是将墙体自重直接传递到建筑主体，而风荷载则是通过不锈钢网片及水平连接件传递到墙体后面的支撑钢构。这样一来，墙体就可以用于较大跨度的层高。按照经验数据，墙的高度厚度比建议控制不大于40，3200mm跨度的墙体厚度一般不小于80mm厚，4800mm跨度的墙体厚度一般不小于120mm厚。具体应用时，一般每层楼设置飘板，将墙体砌筑在飘板之间。当层高较高的时候，需要在墙体后侧的钢结构上增加水平支托，以分割墙体的跨度，并承担该跨内墙砖的自重荷载。
图4 砌筑陶砖墙体的水平拉结节点
砌体墙面的水平承载能力与自重、厚度等诸多因素有关，事实上也很难算清楚。所以一般按每5～10皮砖，高度间隔建议不大于500mm设置水平拉结网片，将水平荷载传递到其后的支撑钢架上，以增加陶砖系统整体的稳定性（词条“稳定性”由行业大百科提供）。
墙体的水平荷载依靠水平方向插入墙体缝隙的不锈钢网片、砂浆的粘合力及摩擦力传给钢结构。由于摩擦力的分析实在复杂，只能通过试验确定。
与建筑幕墙相比，由于砌筑砖墙厚重、刚性较大，风荷载及地震作用（词条“地震作用”由行业大百科提供）下允许变形较小，钢架在水平荷载作用下挠度值控制应比建筑幕墙的要求更严，建议取1/500，立柱计算时一般不考虑墙体自身对风荷载的承载能力，这是偏安全的做法。
4.2构造设计思路及原则
陶砖砌筑采用低碱水泥砂浆粘接，接缝一般采用凹缝处理。由于砌筑连接属于刚性连接，可靠度较低。对跨度大、抗震要求高的情况下，陶砖砌筑时，还要在陶砖的竖向孔中加钢筋加强，以提高其连接可靠性及承载能力。但竖向孔在加钢筋时对安装带来很多不便，所以最理想是将竖向钢筋按照横梁间距截短并两端套螺纹，每一节高度的陶砖砌好后，用螺套连接下一节钢筋。到了顶部如果没有后装的封顶，要预留1～2皮砖的高度做钢筋收尾处理。
支承钢结构的构造设计采用立柱、横梁构造。陶砖砌筑在主体结构挑板上时，立柱最好采用下承式的连接构造，以使砌筑墙体与支撑钢构的热膨胀方向一致，简化水平连接构件的受力状况;如果陶砖砌筑在支承钢架的水平支托上时，立柱就可选择上悬或下承的支撑方式。
图5 有飘板与无飘板砌筑陶砖墙体的竖剖节点
横梁布置的跨度一般是5～10皮砖(不大于500mm)，横梁通长布置，并以500mm左右的间距设置水平连接件。水平连接件与不锈钢网片采用卡接的连接方式，通过在水平连接件上冲切出两组卡扣，用以镶嵌不锈钢网片。这种连接方式易于操作，并且避免了焊接对不锈钢网片的影响。
墙体背部的空气层要有空气流通设计，避免潮气，底部应设置披水板（词条“披水板”由行业大百科提供）、集水槽和泄水孔，避免积水，从而避免钢构件生锈及内墙体发霉的问题。除此之外，钢架背部的墙面要做批荡防水（词条“防水”由行业大百科提供）处理。也可以在支承钢架的外侧安装防水背板，材质可选用镀锌板或铝板，使支承钢架不受雨水侵蚀，墙体的防水性能更有保障。
4.3新型砌筑陶土砖装饰墙的抗震性能
传统的砌体墙抗震性能差的主要原因是因为砖体之间的粘接构造属于刚性连接，其对位移和角变位适应能力很差。当墙体的跨度较高时，在地震作用下产生的变位量就会急剧放大，超出其承受能力后就会产生连接破坏。
新型的砌筑构造增加了支承钢架，水平支承构造相当于将砌筑墙体的跨度大大降低，所以其在地震作用下的变位也大幅降低，因为此类砌筑墙体的抗震性能是有保障的。
参考资料中，广州大学工程抗震研究中心的一份相关测试报告就很能说明问题。其测试模型为两组对照砌体墙：平面形状均为槽型，长边3米，短边1米。墙体高度均为3.85米。所不同的是第一组水平连接件按照5皮砖的跨度进行布置，第二组水平连接件按照10皮砖的跨度进行布置。
图6 抗震测试模型大样(引用)
第一组在8度罕遇地震作用下，陶砖砌体墙及连接未见裂缝（词条“裂缝”由行业大百科提供）;第二组在8度罕遇地震作用，砌体墙墙未见裂缝，仅在底部砖墙与钢梁交界处出现裂缝。该实验证明了带有支承钢架的砌筑陶土砖装饰墙具有良好的抗震性能，并且墙体的抗震能力与水平连接件的竖向跨度关系密切。因此，抗震要求高的情况下，水平连接件的设置跨度建议宜在5～10皮砖之间。
图7 抗震测试模型照片(引用)
5 结语
对于建筑行业而言，幕墙专业其实是最接近工业化和装配化的。但当前建筑工业化如火如荼大发展的时候，幕墙行业的拓展却有些缓慢。事实上只要是维护结构，以幕墙行业多年来沉淀出来的技术能力和丰富经验，都可以拓展出新的方向、新的做法。
本文所介绍的传统的砌筑砖墙与支撑钢构的结合方案解决了此类建筑元素在现代建筑中的应用问题，但距离工业化及便于施工维护的目标仍然相去甚远，比如砌筑工艺耗时费力，现有支撑构造及砌筑墙体的总厚度过大，占用宝贵的室内空间;同时，黏土资源保护、节材、节能方面也存在诸多问题。所以，在现有基础上进一步的提升和改进仍大有空间。希望业界同仁进一步的挖掘和完善，形成标准化和规范化，丰富幕墙产品的应用场景。
参考文献
[1]《清水陶砖装饰墙抗震性能地震模拟振动台试验 》广州大学工程抗震研究中心 刘彦辉 教授
[2]《石材新工艺在文化建筑外立面上的应用》华建集团华东建筑设计研究总院 陈峻 高级工程师
作者单位：深圳中航幕墙工程有限公司
