建築工藝介紹
石材工法二-乾式工法性能說明
2016/10/14

乾式工法性能說明
外壁石材乾式工法係目前於建築物外牆上安裝石材的主流工法,有別於於石材內側填入砂漿固定之濕式工法。外壁乾式工法適用於外壁為鋼筋混凝土造之RC或SRC造之建物,對於鋼骨造(S造)之建物由於其層間變位角大,安裝五金繫件之檢討較複雜需作特別之檢討不在本範圍內討論。
石材工程乾式構法,作用於石材及其繫件五金之外力有自重、風壓力及地震力引起之慣性力、層間變位
茲以下表說明於石材乾式工法設計時應檢討之項目
"耐震性"與"耐風壓性"
1.耐震性
1-1‧石材安裝後其繫件所受之外力及應力分析,應考量地震時所產生之面內(平行於板面之水平側向力及垂直力)及面外﹙垂直於板面之地震力﹚之受力分析;依日本技術規則有關地震力引起之面內面外力所採用之設計數據如下
面外:短期地震力1G
面內:長期石材自重W,短期水平側向力1G及垂直力(0.5G+長期石材自重W)。

1-2‧外壁乾式工法之耐震性是利用安裝石材用繫件之層間變位追從機構;層間變位追從機構,於1/200之變形角時石材不會破損脫落,於插梢式工法可藉由繫件之上下變形及插梢栓安裝材料之變形作回轉方式;採用適當之繫件型式於上部繫件設置滑槽及將插梢栓置於滑槽中間位置之設計作滑動方式。另現行背擴孔工法則普遍適用於回轉方式。


2.耐風壓性
2-1‧風壓力計算係依現行風壓力規範計算,但因計算結果偏低與「96年建築技術規則」所規定最低風壓有所落差,建議以「96建築技術規則」第33條所制定基本風速42.5m/sec,各風力區及各高度所受最小風壓力為基本風壓(正風壓),並依現行規範「局部構材及外部被覆物之設計風壓」求岀GCp (負風壓區)及GCp (正風壓區)之內、外風壓係數計算負風壓,有關細節詳內政部營建署所頒布之建築物耐風設計規範及解說。


有關風壓力計算範例如下外牆風壓力計算說明
承上
2-2‧外壁乾式工法所使用石材之厚度對於設計所訂定之耐震性及耐風壓性必須確保,一般面外方向之作用力於建物達某高度以上時風壓力將較地震力大,此時當以風壓力計算石材之厚度。由於石材之厚度對插梢栓部位或背擴孔部位之固定耐力有很大之影響,因此要求石材加工完成後之厚度精度為0~+3mm。由於風壓力因建物高度形狀或部位不同其風壓值有所變化,一般統一以最大風壓力值來計算石材之之所受應力及確認厚度。
有關乾式工法的石材最小厚度先限定於外牆,考慮固定方式及繫件機構,必須要以作用於石材上的風壓力與石材彎曲變形的強度來計算石材所受之應力。彎曲容許應力依照試驗數據的數值來決定,而決定的方法,有採用試驗數據的平均值的1/3的情況,也有採用算定數據的標準偏差,從平均值減標準偏差的3倍的數值,另外還採用由數據的母平均的下限值推定減掉標準偏差的3倍的數值。
預先設定石材厚度進行推算,但石材乃自然物,强度零散,即使容許應力尚有餘裕,外牆採用乾式時,石材厚度建議至少要取30mm,以此厚度來推算是否沒問題。太薄的石材於斷面上若要開插梢栓孔及背擴孔深度石材所剩尺寸會太小,無法確保設計所需的強度。
即使是相同花崗岩,會因不同石種強度也不一樣,即使相同石材其所採取的山的上部或下部位置不同強度也會不同,地層只要稍有變化其強度就不同,石頭是自然的東西,與工業製品不一樣,必須十分了解其物性,如同前述容許應力的採用方式,應該考慮其安全率來使用,也意味著太薄的石材不宜用在外牆上。
石材固定方式有插梢栓式、有背擴孔式,有在石材橫斷面作勾縫加工然後用T型橫料固定,或在上下鋼軌狀的金屬中埋入石材,目前也有其他的金屬物被陸續採用。
內牆裝修使用乾式的石材不會有風壓等外力的作用,因下雨、紫外線、熱氣等的惡化也不會影
響太大,只要事先檢討地震時的面外荷重即可,一般天花板高度為3〜4m,意外時也不至於會
發生像外牆的損壞。內部裝修有些實例是將薄石材用接著劑直接貼在板上,採用薄石時要特別注意轉角或收邊細部處,否則會感到石材太薄,即使使用石材其效果也會減半。

2-3‧石材之耐風壓性係藉由插梢栓部位或背擴孔部位來承受。





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