芻議高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)原則及發(fā)展方向

【摘要】玻璃幕墻作為建筑物的外裝飾是現(xiàn)代化城市建筑的重要標(biāo)志之一，它打破了傳統(tǒng)的實(shí)體墻與門窗的界限，巧妙地將建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的使用功能與裝飾功能有機(jī)地融為一體，使建筑物更具時(shí)代感和藝術(shù)性。

【關(guān)鍵詞】玻璃幕墻；設(shè)計(jì)；原則

1、玻璃幕墻的主要設(shè)計(jì)原則

我國(guó)是南北氣候差異比較大的國(guó)家，在玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)要求也是不同的。這就要求玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)不僅要保證自身的特點(diǎn)，還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝铜h(huán)境的不同進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中要遵循玻璃幕墻的設(shè)計(jì)原則，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)原則一般包括以下幾個(gè)方面：

1.1要具有科學(xué)性

在對(duì)建筑玻璃幕墻節(jié)能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要全面考慮各個(gè)因素的影響，如：功能、性能、選材等。在施工過程中必需結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝透鞣矫娴囊蛩剡x擇更為科學(xué)的幕墻構(gòu)造與結(jié)構(gòu)，還要嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行安裝。事實(shí)上，玻璃幕墻傳熱系數(shù)確定是由地區(qū)氣候、建筑構(gòu)造以及玻璃傳熱系數(shù)等共同決定的。

1.2適用性

對(duì)不同地區(qū)的環(huán)境和項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行全面考慮，加強(qiáng)對(duì)冬季嚴(yán)寒地區(qū)室內(nèi)保溫的設(shè)計(jì)，要保證室內(nèi)的溫度；對(duì)于夏季非常炎熱的地區(qū)要特別注意室內(nèi)與室外隔熱和通風(fēng)的設(shè)計(jì)，再結(jié)合與之相關(guān)的規(guī)定，貫徹和落實(shí)國(guó)家節(jié)能政策，把建筑耗能和舒適性二者之間的關(guān)系處理好。

1.3經(jīng)濟(jì)性

在建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)中，其玻璃幕墻是一重要部分，而且又是考慮建筑節(jié)能所不可缺少的一方面，因此，對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要進(jìn)行全面考慮，對(duì)熱工設(shè)計(jì)中的傳熱過程和傳熱方式進(jìn)行分析和探討。只有將節(jié)能和經(jīng)濟(jì)二者達(dá)到統(tǒng)一后，才能真正凸顯出建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的價(jià)值。

2、高層建筑玻璃幕墻的主要類型

玻璃幕墻結(jié)構(gòu)主要分以下三類：

2.1框支承玻璃幕墻（按結(jié)構(gòu)構(gòu)造形成又分明框、隱框、半隱框玻璃幕墻三類）：即玻璃面板周邊由金屬框架支承的玻璃幕墻，其力學(xué)計(jì)算模型為：面板按四邊支承板，橫梁按雙向受彎構(gòu)件，立柱按鉸接多跨梁且宜按偏心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)，并按有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)或?qū)ｉT的計(jì)算軟件計(jì)算。

2.2全玻幕墻：由玻璃肋和玻璃面板構(gòu)成，面板為對(duì)邊簡(jiǎn)支和多點(diǎn)簡(jiǎn)支形式，玻璃肋類似簡(jiǎn)支梁。

3、高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

3.1建筑玻璃幕墻結(jié)構(gòu)安全性

玻璃幕墻有著區(qū)別于其他墻體設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，就是它不同于一般的幕墻設(shè)計(jì)和填充墻，能夠自己獨(dú)自承擔(dān)來自外界的像風(fēng)力、地震動(dòng)蕩等較大的變形，有著較強(qiáng)的位移能力。為了保證玻璃幕墻結(jié)構(gòu)安全性，首先先按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)建筑幕墻的玻璃面板及龍骨進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)核算，保證在最不利的荷載條件下玻璃面板及龍骨均有安全性及可靠性。根據(jù)主體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理的使用最優(yōu)的受力體系，如簡(jiǎn)支梁，雙跨梁，連續(xù)超靜定簡(jiǎn)支，連續(xù)超靜定雙跨梁等，可以降低成本的同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的安全。玻璃幕墻的設(shè)計(jì)構(gòu)造，使得玻璃幕墻能適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造變形，在地震荷載的作用下，能保證小震不壞，中震可修，大震不倒。

3.2高層玻璃幕墻的節(jié)能性

我國(guó)的《綠色建筑技術(shù)導(dǎo)則》中對(duì)建筑中的玻璃幕墻的所謂綠色指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定，要求高層玻璃幕墻要降低能源的消耗，使用綠色環(huán)保材料，從而實(shí)現(xiàn)光、熱、聲在玻璃幕墻中的協(xié)調(diào)擴(kuò)散，同時(shí)也在一定程度上改善了空氣質(zhì)量。在進(jìn)行高層玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)玻璃幕墻的綠色技術(shù)設(shè)計(jì)投入更多的重視，使其能夠更好地發(fā)揮保溫隔熱的性能，有效過濾太陽光線，擁有遮陽和透光的功效，維持室內(nèi)空氣流通和擴(kuò)散，只有這樣才可以保證高層玻璃幕墻更廣泛地應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻的綠色設(shè)計(jì)構(gòu)建。

3.3玻璃幕墻的質(zhì)量控制

高層建筑不但需要美觀，也需要堅(jiān)固耐用，安全。高層建筑幕墻設(shè)計(jì)中需要考慮各種荷載因素，材料因素，選用合理的玻璃，合理的鋁材，嚴(yán)格的材料表面處理方法。如現(xiàn)在有些高層建筑會(huì)發(fā)生鋼化玻璃自爆的事件。具體原因是鋼化玻璃中含有硫化鎳使得玻璃自爆。

4、高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)方向

4.1外觀造型復(fù)雜

現(xiàn)代玻璃幕墻的外觀越來越復(fù)雜，這個(gè)需要設(shè)計(jì)有效的結(jié)構(gòu)受力幕墻，保證安全，有效的設(shè)計(jì)措施，保證施工質(zhì)量及工期。

如央視的“大褲衩”，造型復(fù)雜，線條造型復(fù)雜，板塊繁多，使用了構(gòu)件式的玻璃幕墻系統(tǒng)可以有效的解決這些施工問題；深圳的京基100，高400多米，線條纖細(xì)，采用了國(guó)際上最為先進(jìn)的幕墻系統(tǒng)——單元式幕墻，可以保證工期，又能體現(xiàn)外立面高端大氣上檔次。

彈性連接是幕墻必須具備的構(gòu)造性能之一，主要來源于平面內(nèi)變形性能及抗震的要求，以保證玻璃幕墻板塊具有相對(duì)的位移能力。但是建筑物的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計(jì)，限制了玻璃幕墻的設(shè)計(jì)，缺少對(duì)建筑設(shè)計(jì)的正確理解，許多廠家為了降低造價(jià)，都是采用簡(jiǎn)單的固定式連接而給使用者帶來安全上的隱患。因此，設(shè)計(jì)人員需要在設(shè)計(jì)時(shí)就保證其能夠充分發(fā)揮應(yīng)有的安全防護(hù)作用，同時(shí)對(duì)連接系統(tǒng)認(rèn)真計(jì)算，以滿足強(qiáng)度上的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，此外還應(yīng)對(duì)彈性連接進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足強(qiáng)度及變形要求，確保安全性。

4.2綠色節(jié)能方向

目前我國(guó)對(duì)玻璃建筑設(shè)計(jì)重要性的認(rèn)識(shí)，對(duì)節(jié)能玻璃幕墻的知識(shí)知之甚少，設(shè)計(jì)單位往往在建筑施工已開始時(shí)才進(jìn)行玻璃幕墻設(shè)計(jì)，這直接導(dǎo)致了玻璃幕墻設(shè)計(jì)的滯后，以及用材質(zhì)量降低。但目前我國(guó)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)已逐漸變得越來越嚴(yán)格，能耗比也越來越嚴(yán)格，這就要求玻璃的幕墻設(shè)計(jì)向綠色節(jié)能的方向發(fā)展，各種高性能的玻璃，斷熱材料，能使幕墻的K值大幅度降低，通常情況下，如果玻璃幕墻設(shè)計(jì)科學(xué)合理的話，都能達(dá)到很好的降低能耗和節(jié)能的作用，在這方面綠色技術(shù)得到了很好的體現(xiàn)。

4.3智能方向

采用智能化的玻璃幕墻，通過傳感和自控系統(tǒng)，自動(dòng)控制建筑外部裝飾條的角度，百葉的變換，能更好的實(shí)現(xiàn)遮陽，通風(fēng)及采光的效果，避免了建筑在運(yùn)用空調(diào)等電子系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)較大的能源消耗量，有效地保持了低能源綠色的水平。在建筑設(shè)計(jì)中，合理的運(yùn)用玻璃幕墻綠色技術(shù)，科學(xué)的選擇玻璃幕墻，使用建筑構(gòu)造合理和控制方式穩(wěn)定的建筑程序，才能保證有效的達(dá)到降低能源消耗的效果。

4.4單元式幕墻方向

單元式幕墻符合當(dāng)今環(huán)保的主題思想，在技術(shù)上，采用物理的“等壓原理”設(shè)計(jì)，解決了由于壓力差造成的幕墻接縫漏水等問題。該系統(tǒng)有組裝精度高、抗震能力強(qiáng)、可同步施工、防水防滲、自潔等多項(xiàng)特點(diǎn)。單元式幕墻是在專業(yè)工廠中進(jìn)行制作、加工完成。在對(duì)材料的篩選、制作工藝過程的控制、制作環(huán)境的控制、操作人員的技能培訓(xùn)、單元板塊的養(yǎng)護(hù)時(shí)間、環(huán)境的控制、出廠的檢驗(yàn)控制上是目前其他類型幕墻不可比擬的。單元式幕墻的單元件（板塊）高度為樓層高度，傳力簡(jiǎn)捷。現(xiàn)在高層建筑施工工期要求越來越短，普通的構(gòu)件式幕墻已難以滿足這么緊湊的工期，工人施工成本也越來越高，單元式幕墻安裝方便，施工速度快，可以分段施工，故可以有效的解決這些問題，越來越受到建設(shè)單位的熱衷。

5、結(jié)語

近年來，由于我國(guó)科學(xué)進(jìn)步與社會(huì)的發(fā)展，使得建筑理念不斷在更新，在建筑節(jié)能、資源利用以及環(huán)境保護(hù)等方面都提出了較高的要求，這使得玻璃幕墻在建筑中應(yīng)用十分廣泛。玻璃幕墻屬于一種新技術(shù)，其節(jié)能效果和幕墻設(shè)計(jì)有十分緊密的聯(lián)系。因此，在今后的研究與應(yīng)用中，我們必須使用科學(xué)、合理的方法，促進(jìn)玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

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