一、项目概况：
天津美术馆坐落于天津市河西区友谊路与平江路交口，地处文化广场的核心位置，总建筑面积2.8万平方米，临湖而建，建筑外观简洁大方，极富现代气息，内部设施完善，既提供了永久性和临时性展览空间，也提供了公共教育与文化休闲的空间，是中国最具现代化标准的美术展览馆之一，与同处文化广场地区的天津博物馆、天津大剧院、天津图书馆、天津自然博物馆等共同构成天津城市标志性文化建筑群。
天津美术馆由德国KSP尤根恩格尔建筑师事务所设计，整体造型犹如一块巨型的方形石材盒子搁在地面上，建筑本身就是一件巨大的艺术品。美术馆总建筑面积为2.8万多平方米，地上四层，地下一层。总展厅面积9000平方米，可同时举办多个高质量、高规格的国内外大型艺术展览及活动。
其中，四层设有基本陈列展厅，全部为恒温恒湿封闭展柜，主要展出馆内策划的常设陈列展 ，包括精选馆藏、精品文物及重要艺术家专题展等。
二、三层是特展厅，均为敞开式现代化展厅，适合展示丰富多样的各类当代艺术作品以及承办大型文艺类活动。
一层展厅既可用于临时性展览，也可作为开幕式大厅举办开幕式、酒会、信息发布会等。美术馆中还有一些备展区、开放空间展区，为艺术家展现其创造力和挑战性提供了可能。
藏品库房位于地下一层，全部为按照博物馆库房标准体系建造的恒温恒湿库房。
二、幕墙概况
本项目幕墙屋檐标高29.9米，主要包含石材(土耳其洞石)幕墙，石材百叶、超大的石材平移门、钢骨架全隐框玻璃幕墙、超大及大跨玻璃肋全玻幕墙、铝单板幕墙、玻璃采光顶、复合石材吊顶、电动排烟窗等幕墙形式。洞石使用面积达13000平方米。全玻幕墙高度达14.2米。
下面主要介绍难度较大的洞石幕墙及超高的全玻幕墙。
三、洞石幕墙
1、洞石分布及分格设置
本项目石材采用进口的30mm厚土耳其米白洞石，主要分布在该建筑的四个立面上。石材百叶主要分布在四个立面的玻璃幕墙及铝单板幕墙前端，作为装饰及遮阳用途。建筑师对石材的分格及凹凸效果做了严格的要求。具体如下：石材横向分格以360mm为基本模数（词条“基本模数”由行业大百科提供），横向分格主要为720mm、1080mm、 1440mm、1800mm、2160mm、2520mm等，竖向分格以150mm为基本模数，竖向分格主要有150mm、300mm、450mm、 600mm等。
这些分格间无序组合，看似杂乱无章，实则每隔几个分格就会出现上下对齐的石材接缝，又似有章可循，等循着规律往前找的时候，又发现原来并没有规律。石材在竖向上建筑师考虑了让150mm高的板块内凹15mm，在立面上形成层叠的感觉。建筑立体效果进一步凸显。建筑师正是通过这种无序组合及凹凸手法来体现石材的天然质感、状态。
2、洞石介绍
要设计及使用好洞石，首先得了解洞石。
洞石，学名叫做石灰华， 英文名：(Travertine)是一种多孔的岩石，所以通常人们也叫它洞石。洞石属于陆相沉积岩，它是一种碳酸钙的沉积物。洞石大多形成于富含碳酸钙的石灰石地形，是由溶于水中的钙碳酸钙及其他矿物沉积于河床、湖底等地而形成的。由于在重堆积的过程中有时会出现孔隙，同时由于其自身的主要成分又是碳酸钙，自身就很容易被水溶解腐蚀，所以这些堆积物中会出现许多天然的无规则的孔洞。
洞石是因为石材的表面有许多孔洞而得名，其石材的学名是凝灰石或石灰华，商业上，将其归为大理石类。人类对该石材的使用年代很久远，最能代表罗马文化的建筑——角斗场就是洞石原杰作。
洞石的色调以米黄居多，又使人感到温和，质感丰富，条纹清晰，促使装饰的建筑物常有强烈的文化和历史韵味，被世界上多处建筑使用。由美国贝聿铭建筑事务所设计的位于北京西单路口中国银行大厦的内外装修，就选择了意大利罗马洞石，共用了20000㎡。为什么不叫它大理石，是因为它的质感和外观与传统意义上的大理石截然不同，装饰界索性就约定俗成。关于它的形成一般认为是在大气条件下从含碳酸盐泉水(通常是热泉)中沉淀成的一种钙质材料。具体的形成是含有地氧化碳的循环地下水带走厂溶液中的大量的钙质碳酸盐，当地下水到达泉水表面时，一些二氧化碳释放出来并凝聚在钙质碳酸盐的沉积层中，形成了少见的气泡(孔洞)，从而有了洞石。和海洋中的石灰石沉淀不同的是，凝灰石大多在河流或湖泊、池塘里快速沉积而成，这一快速的沉积使有机物和气体不能释放，从而出现美丽的纹理，但不利的是它也会产生内部裂隙的分层，使它在与纹理方向一致的强度削弱。凝灰石因为有孔洞，它的单位密度并不大，适合作覆盖材料，而不适合作建筑的结构材料、基础材料。在以前人们曾用洞石大量作为建筑的基础材料和结构材料，但有了混凝土后，现在已不多用了。洞石除了有黄色的外，还有绿色、白色、紫色、粉色、咖啡色等多种。我国河南也有洞石发现和产出。
洞石主要应用在建筑外墙装饰和室内地板、墙壁装饰。
洞石一般有白洞石和米黄洞石之分，颜色有深浅两种，有的称黄窿石、白窿石，英文名称为travertine，直接翻译为凝灰石或石灰华。其主要特点是碳酸盐矿物在沉积过程中有气体存在，形成很多孔洞而得名。各类一般有罗马洞石、伊朗洞石和产自土耳其等地的洞石。罗马洞石颜色较深，纹理较明显，材质较好;健康洞石颜色较浅，质地酥松，强度较差。该类石材可以被抛光，具有明显的纹理特征，弯曲强度（词条“弯曲强度”由行业大百科提供）呈各向异性，垂直纹理方向(强向)的弯曲强度在6MPa左右，部分超过 7MPa;平行纹理方向(弱向)的弯曲强度为4MPa左右，材质和花纹不同有时在5MPa左右;有时有极低的不超过2Mpa;乱纹方向介于其中，此时的纹理在厚度方向。
3、洞石的优点
3.1、洞石的岩性均一，质地软硬度小，非常易于开采加工，比重(密度)轻，易于运输，是一种用途很广的建筑石料;
3.2、洞石具有良好的加工性、隔音性和隔热（词条“隔热”由行业大百科提供）性，可深加工应用，是优异的建筑装饰材料;
3.3、洞石的质地细密，加工适应性高，硬度小，容易雕刻，适合用作雕刻用材和异型用材;
3.4、洞石的颜色丰富，纹理独特，更有特殊的孔洞结构，有着良好的装饰性能，同时由于洞石天然的孔洞特点和美丽的纹理，也是做盆景、假山等园林用石的好材料。
4、洞石的缺点
4.1洞石因其成因存在孔洞，这既是洞石的优点，也是洞石的缺点。由于孔洞的存在，造成洞石结构不连续、不饱满、不致密，因而弯曲强度较之花岗岩普遍较低。由于孔洞的存在，造成洞石容易吸水，较之花岗岩吸水率高，强度减弱。
4.2洞石主要成分为碳酸钙，容易被水溶解腐蚀，更容易被酸性（词条“酸性”由行业大百科提供）物质腐蚀，因而洞石不宜用于存在酸雨环境地区及海洋地区的建筑外立面。
4.3洞石存在大量的纹理、泥质线、泥质带、裂纹等天然缺陷，这种材料的性能均匀性（词条“均匀性”由行业大百科提供）很差。尤其是弯曲强度的分散性非常大。
4.4洞石存在纹理，弯曲强度呈各向异性，各向强度偏差较大。
4.5洞石耐冻融（词条“冻融”由行业大百科提供）性很差，不宜用在寒冷地区、严寒地区及年温差变化较大地区。
5、洞石幕墙设计采取的有效措施
考虑到洞石存在的缺点，在洞石幕墙设计时采取了以下措施，确保洞石幕墙的安全性、功能性。
5.1洞石除正面外，其余五面均采取了洞石石砾及环氧胶粘剂修补孔洞。较大的孔洞采用洞石石砾及胶粘剂相结合的方式修补孔洞;较小的孔洞直接用胶粘剂修补。
5.2洞石六面采用合适的防水剂做防护。防水剂应不会使洞石变色及污染。选择防水剂时，应做一定数量的实验，确保防水剂不会污染洞石。
5.3洞石背面粘帖纤维网格布，加强洞石的强度，减少洞石破裂的概率及增加洞石破裂后的安全度。
5.4洞石纹理设计尽量沿水平方向布置，因该项目水平向石材宽度较大，最大达2520mm，竖向高度较小，最小150mm，最大600mm。充分利用洞石垂直纹理方向的弯曲强度，取长弃短。
5.5在选材上，尽量选用强度高，重力密度大的洞石，确保洞石的强度及致密性，提高洞石的冻融能力。
5.6洞石进场前按批次按比例取样做弯曲强度检测，不合格的批次坚决不让进场使用。
5.7设计连接节点形式上采用石材背栓做法。增强了连接的可靠性（词条“可靠性”由行业大百科提供）及安全性。背栓孔严格检查，发现背栓孔位置有孔洞的坚决废弃，或采取移位重新打孔，或更换石材板块。设计没有采取石材边部连接形式，避免了洞石边部强度较弱，容易崩边破坏，从而造成幕墙安全失效的隐患。
6、洞石在外墙上的使用建议
随着近几年玻璃幕墙不断发生的事故，幕墙的安全性进入公众视野，人们也越来越关心幕墙的安全功能。上海及江苏地区先后出台了相应的管理办法及地方标准。禁止或限制使用玻璃幕墙，特别是隐框玻璃幕墙。有鉴于此，考虑到幕墙的安全功能，洞石幕墙也应有一定的适用范围、一定的使用限制。
6.1洞石不宜用在学校、幼儿园、托儿所、医院、老年人居住的建筑的外墙上。
6.2洞石不宜用在商场、火车站、飞机场、展览馆、大剧院、办公楼等人员流动性较大的建筑的外墙上。
6.3洞石不宜用在丁字路口正对马路的外墙上。
6.4洞石不宜用在高层及超高层建筑外墙上。
6.5洞石不宜用在污染严重、存在酸雨环境地区及海洋环境地区。
6.6洞石不宜用在寒冷地区、严寒地区及年温差变化较大地区。
6.7洞石用在外墙上时，洞石的单块面积宜小于花岗岩的面积;且长短边应根据洞石的纹理考虑确定。
6.8洞石与钢骨架的连接形式应考虑洞石的边部强度较弱的缺点。
6.9洞石的吸水率应低于花岗岩。
6.10洞石用在外墙上时，应检查每批洞石的弯曲强度，不合格的严禁使用。
6.11洞石用在外墙上时，应有一定的加强措施，确保洞石幕墙的安全。
6.12洞石用在超高层外墙上时，应组织专家进行可行性论证，论证可行时方可采用，并采取可靠的安全措施。
6.13协会有关专家提出对洞石的要求：
因洞石自身材质性较差，总体而言不推荐用于幕墙。如果建筑设计非用不可，则至少应考虑以下最低要求：
6.13.1用于幕墙的石板，每批都应进行抗弯强度试验，其试验值应符合以下要求：
幕墙高度不超过80m时，试验平均值不低于5N/㎜²，试验最小值不低于4 N/㎜²;
幕墙高度超过80m时，试验平均值不低于6N/㎜²，试验最小值不低于4 .5N/㎜²;
单向受力的石板，在主要受力方向应满足以上要求;双向受力的石板，在两个受力方向上都应符合以上要求。
6.13.2石板不应夹杂软弱的条纹和软弱的矿脉。洞石的孔洞不宜过密，直径不宜大于3mm，更不应有通透的孔洞。
6.13.3吸水率不宜大于6%，加涂防水面层后不宜大于1%。
6.13.4冻融系数不宜小于0.8，不得小于0.6。
洞石应用的试验要求
因不同产地的洞石材质性差别很大，在确定采用市场的矿脉前，应进行基本的材质性试验。
6.13.5抗弯试验
确定矿脉时，选取石材试件进行干燥抗弯试验和饱和抗弯试验，干燥抗弯试验是材性的基本指标。饱和抗弯强度有利于了解石材对水的敏感性。试验时采用净石材试件，不宜附有增强层和复合层。
6.13.6吸水率
未经表面防水处理的石材和经防水处理的石材都应进行试验，经防水处理后的石材，吸水率不宜大于1%。
6.13.7冻融系数
冻融系数指经过一定次数冻融循环后的抗弯强度与未经冻融循环的抗弯强度的比值。它决定了该种石材能否在寒冷地区应用。在有可能出现负温度的地区，应进行这项试验。
只有通过基本材性试验，确认符合这些基本条件后，这种洞石才可以加工面板板材，用于幕墙工程。
加工完成的石材面板，还应符合以下的基本要求：
6.13.8板材厚度
坐落于天津市河西区友谊路与平江道交口，地处文化广场的核心位置，总建筑面积2.8万平方米，临湖而建，建筑外观简洁大方，极富现代气息，内部设施完善。
抗弯试验表明：厚度大的面板石材，其抗弯强度低于厚度小的石材。但是由于板材的承载能力和厚度的平方成正比，厚的石材承载能力还是比薄的石材要大一些。
洞石板材的最小厚度可由抗弯强度标准值fk来决定：
fk≥8.0MPa时，最小厚度35mm。
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