摘 要：介紹了國內(nèi)外的陶土板及國內(nèi)陶土板幕墻，重點論述了結(jié)合中國國情的節(jié)能閉縫陶土板幕墻的開發(fā)和設(shè)計，預測了中國陶土板幕墻的市場。

　　關(guān)鍵詞：開縫陶土板幕墻、閉縫陶土板幕墻。

　　一、前言

　　1.1什么是陶土板？

　　以大自然的純凈陶土為原材料，通過精細加工、專用設(shè)備擠壓成型、烘干、高溫窯燒等工序形成的具有相當強度、硬度和表面精度的板材，稱為陶土板。

　　陶土是世界建筑學史上的一種新型材料，是傳統(tǒng)材料在現(xiàn)代建筑上的應(yīng)用，它將傳統(tǒng)材料與現(xiàn)代建筑有機結(jié)合在一起，更新了建筑語言。陶土材料蘊含著幾千年古老中國的傳統(tǒng)文化，隨著科學技術(shù)的突飛猛進，各種新的高科技材料不斷地呈現(xiàn)出來。新材料在新技術(shù)的配合下越來越體現(xiàn)出其不可否認的優(yōu)越性。現(xiàn)代材料取代傳統(tǒng)材料的確是人類文明的進步，在繼承傳統(tǒng)文化中也不失用現(xiàn)代語言來表達歷史的成功實例。

　　但真正能夠喚起人們歷史情懷的，不是簡單樣式上的模仿，而是追求其歷史的真實感，激發(fā)對傳統(tǒng)的共鳴，因此建筑師更愿意去運用傳統(tǒng)材枓來表達今天的東西，同時也是對建筑的出處提出一種暗示。現(xiàn)代建筑在材料的運用上，不再片面地追尋新材枓的時髦，而是更加尊重其地域性和傳統(tǒng)文化淵源。陶土是原始的天然材料。又融入蘊含著幾千年古老中國的傳統(tǒng)文化，既保持了傳統(tǒng)風格，又表現(xiàn)出現(xiàn)代的時尚設(shè)計。陶土板和陶土板幕墻使傳統(tǒng)原料與現(xiàn)代建筑巧妙而完美地結(jié)合。是傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合的優(yōu)秀、成功之例。目前國內(nèi)、外幕墻面板的選材已經(jīng)由以前的單一追求現(xiàn)代化、科技含量的勢頭，逐漸轉(zhuǎn)向追求人文藝術(shù)氣息、天然環(huán)保、節(jié)能降噪的以人為本的趨勢。而陶土板所特有的人文藝術(shù)氣息、天然的色彩、環(huán)保的材料及節(jié)能防噪的優(yōu)勢，適應(yīng)了幕墻材料需求大勢所趨的人本化傾向，陶土板幕墻具有獨特的人文藝術(shù)氣息，色彩鮮亮華麗，質(zhì)感淳樸耐看，洋溢著活躍的朝氣，是打造城市建筑新形象的幕墻面板理想選材。得到了業(yè)內(nèi)的建筑師、開發(fā)商、設(shè)計師、幕墻公司及材料商等各方面人士的興趣和青睞，近年來在國內(nèi)外發(fā)展較為迅速，這也是陶士板幕墻迅速發(fā)展的真因。

　　1.2陶土板與陶瓷板的區(qū)別。

　　陶土板與陶瓷板都是建筑外墻裝飾新材料，目前被廣大設(shè)計師和業(yè)主所喜愛，有廣闊的應(yīng)用前景，兩種材料有著相似的生產(chǎn)方式和成份，但卻有著非常大的性能差異。

　　兩種材料的主要成份都是陶土，都是經(jīng)過擠壓后高溫燒制而成。陶土板的原材料是純正的大自然的陶土，不含其他成份，因此吸水率偏高，其較大的強度及硬度完全是經(jīng)過高科技設(shè)備擠壓形成的，技術(shù)含量較高，工藝復雜，成本偏高，但脆性小，可加工性好，不易崩邊。陶瓷板的主要原材料是陶土，但其為了增加強度及硬度而加入了大量的石英砂等材料，固而吸水率偏低，工藝相對簡單，成本較低，但脆性相對較大。

　　1.3陶土板幕墻發(fā)展史。

　　幕墻新材料——陶土板！這是一種在德國已有二十年以上使用經(jīng)驗的成型幕墻工藝，具有完整的技術(shù)、產(chǎn)品配套系統(tǒng)，在環(huán)保、節(jié)能、工廠化生產(chǎn)、裝配及施工方面已比較成熟。陶土板幕墻最初起源于德國著名的屋頂瓦制造商Von Mueller Dachprodukte GmbH & Co. KG，這里我們簡稱Von Mueller，他們的工程師Thomas Herzog教授于1980年代設(shè)想將屋頂瓦應(yīng)用到墻面，最終根據(jù)陶瓦的掛接方式，發(fā)明了用于外墻的干掛體系和幕墻陶土板。為了把這套系統(tǒng)推向市場，Von Mueller在格爾利茨（Goerlitz）成立了一個專門生產(chǎn)陶土板的工廠——阿格通（ArGeTon）。

　　1985年第一個陶土板項目在德國慕尼黑落成。在隨后的幾年中，阿格通公司逐漸完善陶土板掛接方式，由最初的木結(jié)構(gòu)最終完善到現(xiàn)在的兩大鋁結(jié)構(gòu)幕墻系統(tǒng)（有橫龍骨系統(tǒng)和無橫龍骨系統(tǒng)，見后面的介紹）。2005年Von Mueller公司和Wienerberger Gruppe結(jié)成了戰(zhàn)略聯(lián)盟，成為全球最大的陶土板生產(chǎn)商。德國，荷蘭，亞洲的韓國，日本，北美洲的美國等諸多國家陶板幕墻已經(jīng)發(fā)展到比較成熟的地步，諸如陶士板百葉，雙層陶板，保溫陶土板，隔聲陶土板幕墻等都已經(jīng)出現(xiàn)。其濃厚的人文氣息、極富古典的藝術(shù)氣息賦予建筑莊重而強烈的藝術(shù)美感。用于高檔寫字樓，辦公樓大廳，以及地鐵車站、火車站候車大廳、機場候機大廳、影視劇院等即可營造出建筑渾然天成，與眾不同之處。陶土板幕墻發(fā)展迅速，已得到廣泛認可，有廣泛的工程應(yīng)用。諸多知名建筑都采用陶土板作為主要幕墻材料。

　　二、陶土板幕墻的優(yōu)點：

　　陶土板幕墻屬于構(gòu)件式幕墻，通常由橫料或橫、豎料加上陶土面板組成。除和常規(guī)的玻璃、石材、鋁板幕墻所具有的基本特征外，由于其陶土的特點，先進的加工工藝和科學的控制手段，因而在外觀、性能上有獨特的優(yōu)點。材料環(huán)保：由天然陶土配石英砂，經(jīng)過擠壓成型、高溫煅燒而成，沒有放射性，耐久性好。

　　顏色歷久彌新：顏色為天然陶土本色，色澤自然、鮮亮、均勻，不褪色，經(jīng)久耐用，賦予幕墻持久的生命力。外墻磚有20種可得的顏色：深紅色，鐵銹紅色，天然紅，粉紅，橙紅，淺褐色，沙黃色，藍灰色，珠光灰，鐵灰色，火山灰色，瓦灰色。這些都是陶土的天然本體色（沒有任何油漆和釉涂料），因此磚瓦可以隨意地根據(jù)需要來切割而不影響外觀效果。還有五種可選的表面形式：標準的，磨光的，拉絲的，凹槽造型的，印染的。

　　易潔功能顯著：表面可分為釉面和毛面兩種。釉面陶板室內(nèi)外均適用，具有良好的易潔功能，比天然石材更不易污染。毛面陶板適用于室內(nèi)。

　　性能卓越：陶板幕墻技術(shù)性能穩(wěn)定，抗沖擊能力強，滿足幕墻的風荷載設(shè)計要求；

　　陶板幕墻耐高溫，抗霜凍能力強；

　　陶板幕墻阻燃性好，安全防火。

　　結(jié)構(gòu)合理：干掛系統(tǒng)的組合安裝設(shè)計，在局部破損的情況下陶板可單片更換，維護方便；

　　陶板中空的結(jié)構(gòu)使之降噪效應(yīng)好，自重輕；

　　陶板的高強度能夠滿足不同尺寸的隨意切割要求。

　　兼容性好陶板幕墻具有溫和的外觀特質(zhì)，容易與玻璃、金屬搭配使用。

　　陶板幕墻可以減少光污染，增加墻面的抗震性。

　　安裝方便：陶板幕墻設(shè)計結(jié)構(gòu)合理、簡潔，能最大地滿足幕墻收邊、收口的局部設(shè)計需要，安裝簡易方便，無論是平面、轉(zhuǎn)角或其它部位，都能保持幕墻立面連貫、自然、美觀。

　　配套成本低：由于陶板重量輕，因此陶板幕墻支撐結(jié)構(gòu)要求比石材幕墻更為簡易、輕巧，節(jié)約幕墻配套成本。

　　三、陶土板的物理和力學性能

　　3.1、陶土板具有優(yōu)良的物理和力學性能。經(jīng)國家建筑材料測試中心依據(jù)國家相關(guān)標準的檢測試驗，其性能指標可達到下表所示（樣板尺寸為：120×245mm）。

　　3.2、陶士板幕墻工程的震動臺試驗結(jié)論及建議。

　　3.2.1北京江河幕墻公司對北京的南新倉國際大廈陶士板幕墻工程，進行了陶土板幕墻的抗震性能試驗檢驗和研究，檢驗其抗震性能是否符合設(shè)計要求。（抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度為0.2g，場地為Ⅱ類，德國阿格通陶土板。）陶土板幕墻樣品已經(jīng)通過中國建筑科學研究院的震動臺試驗，9度抗震設(shè)防時幕墻樣品沒有出現(xiàn)破壞形象。并且經(jīng)過國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的抗風壓試驗證實，達到3kPa時幕墻樣品沒有出現(xiàn)任何功能性障礙。

　　3.2.2試驗模型的實測層間位移與SAP2000的計算結(jié)果的比較在模型0.5m～4.25m標高范圍，層間位移及位移角實測值和計算值列于下表：表中，模型層間位移數(shù)據(jù)是拉線位移計實測結(jié)果通過角度轉(zhuǎn)換后，再將頂、底層（標高分別為4.25m和0.5m）位移每個時刻相減，取南北兩組數(shù)據(jù)平均所得。實測結(jié)果與計算結(jié)果相比，有一定的偏差，但總的趨勢相同，與加速度峰值反應(yīng)規(guī)律也大致相同。試驗測得結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/88，是在輸入Taft波峰值加速度為596gal時得到的，該結(jié)果已超過了對一般幕墻結(jié)構(gòu)的變形性能要求。

　　3.2.3試驗結(jié)論：

　　（1）陶土板幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接節(jié)點的抗震性能：該陶土板幕墻與主體鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點的抗震性能良好，在振動臺試驗的全過程中沒有損壞，能保證連接節(jié)點的抗震設(shè)計要求。

　�。�2）陶土板的抗震性能：該幕墻的陶土板自身抗震性能良好。當臺面輸入加速度峰值達到和超過300gal（相當于7度半大震作用）時，在振動方向上，少數(shù)陶土板之間產(chǎn)生相對滑移現(xiàn)象，但陶土板和掛件均沒有損壞。當臺面輸入加速度峰值達到596gal時，試驗測得結(jié)構(gòu)最大層間位移角為1/88，其值已經(jīng)超過實際主體結(jié)構(gòu)（框架-剪力墻結(jié)構(gòu)）規(guī)范規(guī)定的彈塑性層間位移角限值（1/100），也超過了有關(guān)幕墻規(guī)范中對幕墻可承受變形能力的要求。因此，可認為陶土板幕墻的變形性能符合要求。

　�。�3）試驗測試數(shù)據(jù)與程序計算數(shù)據(jù)之間存在一定差異，除了測試原因外，幕墻系統(tǒng)本身具有一定的剛度和質(zhì)量分布規(guī)律，在計算模型中未得到充分體現(xiàn)，也是不可忽視的原因，有待進一步探索。

　　3.2.4建議本幕墻采用開縫式結(jié)構(gòu)，由于陶土板之間不打密封膠，在強震下部分陶板在幕墻面內(nèi)產(chǎn)生側(cè)向滑移，使板縫寬窄不一，甚至陶板之間相互碰撞。雖未發(fā)現(xiàn)陶土板碰壞，但影響美觀。工程中考慮采取適當?shù)膫?cè)向限位措施，尤其是在幕墻的邊角部位，防止在強震下陶土板面內(nèi)平動滑移過大或脫落。 開發(fā)陶土板之間打密封膠的閉縫陶土板幕墻。

　　四、陶土板國內(nèi)工程應(yīng)用：

　　4.1 阿格通（Angleton）陶土板

　　4.1.1阿格通（Angleton）陶土板來自于擁有歐洲領(lǐng)先技術(shù)的陶板生產(chǎn)商一德國豐。米勒陶瓷集團（F.V.Mueller：GmbH）。豐。米勒也是德國最大的陶板生產(chǎn)商之一。

　　阿格通（ArGeTon）陶板的原材料為天然陶土，不添加任何其它成分，不會對空氣造成任何污染。陶土板的顏色完全是陶土的天然顏色，綠色環(huán)保，無輻射，色澤溫和，不會帶來光污染。可選之色多達14種，可以根據(jù)不同的安裝尺寸要求進行切割，能夠滿足建筑設(shè)計師和業(yè)主對幕墻顏色和分格的選擇要求。阿格通（ArGeTon）陶土板在特殊轉(zhuǎn)爐里，由高強度擠壓機擠壓成胚后經(jīng)過1400℃的高溫燒結(jié)而成，耐高溫熱膨脹系數(shù)低為2～5×10-6/℃，具有良好的抗風化穩(wěn)定性、耐磨性、耐酸堿性（耐家庭化學試劑和泳池鹽類UA級，耐低濃度酸和堿ULA級，耐高濃度酸和堿UHC級），耐用年限大于50年。

　　4.1.2阿格通（ArGeTon）陶板的技術(shù)性能和物理性能均通過德國德累斯頓材料檢測機構(gòu)（MPA Dresden）和漢諾威建筑材料檢測機構(gòu)（MPA Bau Hannover）的檢測認證。

　　4.1.3漢諾威建筑材料檢測機構(gòu)檢測報告，2002年5月21日（檢測報告號011662-Mk/De）

　　五、陶土板幕墻設(shè)計陶土板幕墻設(shè)計必須遵守中國國家及行業(yè)有關(guān)標準和規(guī)范，下面對設(shè)計要點的建議僅供參考。

　　5.1陶土板幕墻干掛安裝方式采用金屬掛件和掛裝系統(tǒng)將石材安裝往室外墻面主要形式有：

　　1）陶土板通過掛件直接鑲嵌在主體結(jié)構(gòu)上；這種陶土板幕墻主要是在結(jié)構(gòu)上打孔，通過植筋膠和不銹鋼掛件連接結(jié)構(gòu)，陶土板通過背栓和不銹鋼掛件連接，保證幕墻的平整度有一定難度。

　　2）陶土板通過掛件鑲嵌在金屬框架上或幕墻結(jié)構(gòu)上，再附著在主體結(jié)構(gòu)上；

　　3）陶土板通過掛什鑲嵌在金屬框架上或幕墻結(jié)構(gòu)組成單元式幕墻，再安裝在主體結(jié)構(gòu)上。

　　5.2陶土板幕墻面板的連接方式陶土板幕墻的面板，宜采用以下幾類連接方式：

　　1. 在陶土板邊緣開槽口，用金屬掛件連接；

　　2. 在陶土板面板背后，開孔或開槽，用背栓、背槽或背卡連接；

　　3. 在陶土板面板的邊緣打結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)鋁型材附框，通過附框與橫梁、立柱連結(jié)，附框應(yīng)帶掛鉤固定石材面板。