一、項目概況：
天津美術館坐落于天津市河西區(qū)友誼路與平江路交口，地處文化廣場的核心位置，總建筑面積2.8萬平方米，臨湖而建，建筑外觀簡潔大方，極富現代氣息，內部設施完善，既提供了永久性和臨時性展覽空間，也提供了公共教育與文化休閑的空間，是中國最具現代化標準的美術展覽館之一，與同處文化廣場地區(qū)的天津博物館、天津大劇院、天津圖書館、天津自然博物館等共同構成天津城市標志性文化建筑群。
天津美術館由德國KSP尤根恩格爾建筑師事務所設計，整體造型猶如一塊巨型的方形石材盒子擱在地面上，建筑本身就是一件巨大的藝術品。美術館總建筑面積為2.8萬多平方米，地上四層，地下一層。總展廳面積9000平方米，可同時舉辦多個高質量、高規(guī)格的國內外大型藝術展覽及活動。
其中，四層設有基本陳列展廳，全部為恒溫恒濕封閉展柜，主要展出館內策劃的常設陳列展 ，包括精選館藏、精品文物及重要藝術家專題展等。
二、三層是特展廳，均為敞開式現代化展廳，適合展示豐富多樣的各類當代藝術作品以及承辦大型文藝類活動。
一層展廳既可用于臨時性展覽，也可作為開幕式大廳舉辦開幕式、酒會、信息發(fā)布會等。美術館中還有一些備展區(qū)、開放空間展區(qū)，為藝術家展現其創(chuàng)造力和挑戰(zhàn)性提供了可能。
藏品庫房位于地下一層，全部為按照博物館庫房標準體系建造的恒溫恒濕庫房。
二、幕墻概況
本項目幕墻屋檐標高29.9米，主要包含石材(土耳其洞石)幕墻，石材百葉、超大的石材平移門、鋼骨架全隱框玻璃幕墻、超大及大跨玻璃肋全玻幕墻、鋁單板幕墻、玻璃采光頂、復合石材吊頂、電動排煙窗等幕墻形式。洞石使用面積達13000平方米。全玻幕墻高度達14.2米。
下面主要介紹難度較大的洞石幕墻及超高的全玻幕墻。
三、洞石幕墻
1、洞石分布及分格設置
本項目石材采用進口的30mm厚土耳其米白洞石，主要分布在該建筑的四個立面上。石材百葉主要分布在四個立面的玻璃幕墻及鋁單板幕墻前端，作為裝飾及遮陽用途。建筑師對石材的分格及凹凸效果做了嚴格的要求。具體如下：石材橫向分格以360mm為基本模數（詞條“基本模數”由行業(yè)大百科提供），橫向分格主要為720mm、1080mm、 1440mm、1800mm、2160mm、2520mm等，豎向分格以150mm為基本模數，豎向分格主要有150mm、300mm、450mm、 600mm等。
這些分格間無序組合，看似雜亂無章，實則每隔幾個分格就會出現上下對齊的石材接縫，又似有章可循，等循著規(guī)律往前找的時候，又發(fā)現原來并沒有規(guī)律。石材在豎向上建筑師考慮了讓150mm高的板塊內凹15mm，在立面上形成層疊的感覺。建筑立體效果進一步凸顯。建筑師正是通過這種無序組合及凹凸手法來體現石材的天然質感、狀態(tài)。
2、洞石介紹
要設計及使用好洞石，首先得了解洞石。
洞石，學名叫做石灰華， 英文名：(Travertine)是一種多孔的巖石，所以通常人們也叫它洞石。洞石屬于陸相沉積巖，它是一種碳酸鈣的沉積物。洞石大多形成于富含碳酸鈣的石灰石地形，是由溶于水中的鈣碳酸鈣及其他礦物沉積于河床、湖底等地而形成的。由于在重堆積的過程中有時會出現孔隙，同時由于其自身的主要成分又是碳酸鈣，自身就很容易被水溶解腐蝕，所以這些堆積物中會出現許多天然的無規(guī)則的孔洞。
洞石是因為石材的表面有許多孔洞而得名，其石材的學名是凝灰石或石灰華，商業(yè)上，將其歸為大理石類。人類對該石材的使用年代很久遠，最能代表羅馬文化的建筑——角斗場就是洞石原杰作。
洞石的色調以米黃居多，又使人感到溫和，質感豐富，條紋清晰，促使裝飾的建筑物常有強烈的文化和歷史韻味，被世界上多處建筑使用。由美國貝聿銘建筑事務所設計的位于北京西單路口中國銀行大廈的內外裝修，就選擇了意大利羅馬洞石，共用了20000㎡。為什么不叫它大理石，是因為它的質感和外觀與傳統(tǒng)意義上的大理石截然不同，裝飾界索性就約定俗成。關于它的形成一般認為是在大氣條件下從含碳酸鹽泉水(通常是熱泉)中沉淀成的一種鈣質材料。具體的形成是含有地氧化碳的循環(huán)地下水帶走廠溶液中的大量的鈣質碳酸鹽，當地下水到達泉水表面時，一些二氧化碳釋放出來并凝聚在鈣質碳酸鹽的沉積層中，形成了少見的氣泡(孔洞)，從而有了洞石。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、池塘里快速沉積而成，這一快速的沉積使有機物和氣體不能釋放，從而出現美麗的紋理，但不利的是它也會產生內部裂隙的分層，使它在與紋理方向一致的強度削弱。凝灰石因為有孔洞，它的單位密度并不大，適合作覆蓋材料，而不適合作建筑的結構材料、基礎材料。在以前人們曾用洞石大量作為建筑的基礎材料和結構材料，但有了混凝土后，現在已不多用了。洞石除了有黃色的外，還有綠色、白色、紫色、粉色、咖啡色等多種。我國河南也有洞石發(fā)現和產出。
洞石主要應用在建筑外墻裝飾和室內地板、墻壁裝飾。
洞石一般有白洞石和米黃洞石之分，顏色有深淺兩種，有的稱黃窿石、白窿石，英文名稱為travertine，直接翻譯為凝灰石或石灰華。其主要特點是碳酸鹽礦物在沉積過程中有氣體存在，形成很多孔洞而得名。各類一般有羅馬洞石、伊朗洞石和產自土耳其等地的洞石。羅馬洞石顏色較深，紋理較明顯，材質較好;健康洞石顏色較淺，質地酥松，強度較差。該類石材可以被拋光，具有明顯的紋理特征，彎曲強度（詞條“彎曲強度”由行業(yè)大百科提供）呈各向異性，垂直紋理方向(強向)的彎曲強度在6MPa左右，部分超過 7MPa;平行紋理方向(弱向)的彎曲強度為4MPa左右，材質和花紋不同有時在5MPa左右;有時有極低的不超過2Mpa;亂紋方向介于其中，此時的紋理在厚度方向。
3、洞石的優(yōu)點
3.1、洞石的巖性均一，質地軟硬度小，非常易于開采加工，比重(密度)輕，易于運輸，是一種用途很廣的建筑石料;
3.2、洞石具有良好的加工性、隔音性和隔熱（詞條“隔熱”由行業(yè)大百科提供）性，可深加工應用，是優(yōu)異的建筑裝飾材料;
3.3、洞石的質地細密，加工適應性高，硬度小，容易雕刻，適合用作雕刻用材和異型用材;
3.4、洞石的顏色豐富，紋理獨特，更有特殊的孔洞結構，有著良好的裝飾性能，同時由于洞石天然的孔洞特點和美麗的紋理，也是做盆景、假山等園林用石的好材料。
4、洞石的缺點
4.1洞石因其成因存在孔洞，這既是洞石的優(yōu)點，也是洞石的缺點。由于孔洞的存在，造成洞石結構不連續(xù)、不飽滿、不致密，因而彎曲強度較之花崗巖普遍較低。由于孔洞的存在，造成洞石容易吸水，較之花崗巖吸水率高，強度減弱。
4.2洞石主要成分為碳酸鈣，容易被水溶解腐蝕，更容易被酸性（詞條“酸性”由行業(yè)大百科提供）物質腐蝕，因而洞石不宜用于存在酸雨環(huán)境地區(qū)及海洋地區(qū)的建筑外立面。
4.3洞石存在大量的紋理、泥質線、泥質帶、裂紋等天然缺陷，這種材料的性能均勻性（詞條“均勻性”由行業(yè)大百科提供）很差。尤其是彎曲強度的分散性非常大。
4.4洞石存在紋理，彎曲強度呈各向異性，各向強度偏差較大。
4.5洞石耐凍融（詞條“凍融”由行業(yè)大百科提供）性很差，不宜用在寒冷地區(qū)、嚴寒地區(qū)及年溫差變化較大地區(qū)。
5、洞石幕墻設計采取的有效措施
考慮到洞石存在的缺點，在洞石幕墻設計時采取了以下措施，確保洞石幕墻的安全性、功能性。
5.1洞石除正面外，其余五面均采取了洞石石礫及環(huán)氧膠粘劑修補孔洞。較大的孔洞采用洞石石礫及膠粘劑相結合的方式修補孔洞;較小的孔洞直接用膠粘劑修補。
5.2洞石六面采用合適的防水劑做防護。防水劑應不會使洞石變色及污染。選擇防水劑時，應做一定數量的實驗，確保防水劑不會污染洞石。
5.3洞石背面粘帖纖維網格布，加強洞石的強度，減少洞石破裂的概率及增加洞石破裂后的安全度。
5.4洞石紋理設計盡量沿水平方向布置，因該項目水平向石材寬度較大，最大達2520mm，豎向高度較小，最小150mm，最大600mm。充分利用洞石垂直紋理方向的彎曲強度，取長棄短。
5.5在選材上，盡量選用強度高，重力密度大的洞石，確保洞石的強度及致密性，提高洞石的凍融能力。
5.6洞石進場前按批次按比例取樣做彎曲強度檢測，不合格的批次堅決不讓進場使用。
5.7設計連接節(jié)點形式上采用石材背栓做法。增強了連接的可靠性（詞條“可靠性”由行業(yè)大百科提供）及安全性。背栓孔嚴格檢查，發(fā)現背栓孔位置有孔洞的堅決廢棄，或采取移位重新打孔，或更換石材板塊。設計沒有采取石材邊部連接形式，避免了洞石邊部強度較弱，容易崩邊破壞，從而造成幕墻安全失效的隱患。
6、洞石在外墻上的使用建議
隨著近幾年玻璃幕墻不斷發(fā)生的事故，幕墻的安全性進入公眾視野，人們也越來越關心幕墻的安全功能。上海及江蘇地區(qū)先后出臺了相應的管理辦法及地方標準。禁止或限制使用玻璃幕墻，特別是隱框玻璃幕墻。有鑒于此，考慮到幕墻的安全功能，洞石幕墻也應有一定的適用范圍、一定的使用限制。
6.1洞石不宜用在學校、幼兒園、托兒所、醫(yī)院、老年人居住的建筑的外墻上。
6.2洞石不宜用在商場、火車站、飛機場、展覽館、大劇院、辦公樓等人員流動性較大的建筑的外墻上。
6.3洞石不宜用在丁字路口正對馬路的外墻上。
6.4洞石不宜用在高層及超高層建筑外墻上。
6.5洞石不宜用在污染嚴重、存在酸雨環(huán)境地區(qū)及海洋環(huán)境地區(qū)。
6.6洞石不宜用在寒冷地區(qū)、嚴寒地區(qū)及年溫差變化較大地區(qū)。
6.7洞石用在外墻上時，洞石的單塊面積宜小于花崗巖的面積;且長短邊應根據洞石的紋理考慮確定。
6.8洞石與鋼骨架的連接形式應考慮洞石的邊部強度較弱的缺點。
6.9洞石的吸水率應低于花崗巖。
6.10洞石用在外墻上時，應檢查每批洞石的彎曲強度，不合格的嚴禁使用。
6.11洞石用在外墻上時，應有一定的加強措施，確保洞石幕墻的安全。
6.12洞石用在超高層外墻上時，應組織專家進行可行性論證，論證可行時方可采用，并采取可靠的安全措施。
6.13協(xié)會有關專家提出對洞石的要求：
因洞石自身材質性較差，總體而言不推薦用于幕墻。如果建筑設計非用不可，則至少應考慮以下最低要求：
6.13.1用于幕墻的石板，每批都應進行抗彎強度試驗，其試驗值應符合以下要求：
幕墻高度不超過80m時，試驗平均值不低于5N/㎜²，試驗最小值不低于4 N/㎜²;
幕墻高度超過80m時，試驗平均值不低于6N/㎜²，試驗最小值不低于4 .5N/㎜²;
單向受力的石板，在主要受力方向應滿足以上要求;雙向受力的石板，在兩個受力方向上都應符合以上要求。
6.13.2石板不應夾雜軟弱的條紋和軟弱的礦脈。洞石的孔洞不宜過密，直徑不宜大于3mm，更不應有通透的孔洞。
6.13.3吸水率不宜大于6%，加涂防水面層后不宜大于1%。
6.13.4凍融系數不宜小于0.8，不得小于0.6。
洞石應用的試驗要求
因不同產地的洞石材質性差別很大，在確定采用市場的礦脈前，應進行基本的材質性試驗。
6.13.5抗彎試驗
確定礦脈時，選取石材試件進行干燥抗彎試驗和飽和抗彎試驗，干燥抗彎試驗是材性的基本指標。飽和抗彎強度有利于了解石材對水的敏感性。試驗時采用凈石材試件，不宜附有增強層和復合層。
6.13.6吸水率
未經表面防水處理的石材和經防水處理的石材都應進行試驗，經防水處理后的石材，吸水率不宜大于1%。
6.13.7凍融系數
凍融系數指經過一定次數凍融循環(huán)后的抗彎強度與未經凍融循環(huán)的抗彎強度的比值。它決定了該種石材能否在寒冷地區(qū)應用。在有可能出現負溫度的地區(qū)，應進行這項試驗。
只有通過基本材性試驗，確認符合這些基本條件后，這種洞石才可以加工面板板材，用于幕墻工程。
加工完成的石材面板，還應符合以下的基本要求：
6.13.8板材厚度
坐落于天津市河西區(qū)友誼路與平江道交口，地處文化廣場的核心位置，總建筑面積2.8萬平方米，臨湖而建，建筑外觀簡潔大方，極富現代氣息，內部設施完善。
抗彎試驗表明：厚度大的面板石材，其抗彎強度低于厚度小的石材。但是由于板材的承載能力和厚度的平方成正比，厚的石材承載能力還是比薄的石材要大一些。
洞石板材的最小厚度可由抗彎強度標準值fk來決定：
fk≥8.0MPa時，最小厚度35mm。
上一頁123下一頁
