建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)方法淺談

文/陳玲 福建鳳凰山裝飾工程有限公司北京分公司 北京 100070

建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)方法淺談

文/陳玲 福建鳳凰山裝飾工程有限公司北京分公司 北京 100070

由于其玻璃幕墻結(jié)構(gòu)形式更優(yōu)，裝飾效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自重小，很快使它成為現(xiàn)代建筑幕墻的主要形式。本文簡(jiǎn)要分析了建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)方法。

建筑；玻璃幕墻；設(shè)計(jì)方法

1、玻璃幕墻的主要設(shè)計(jì)形式

玻璃幕墻按照玻璃和鋁邊框的結(jié)合形式分為四種不同的類(lèi)型：

（1）明框玻璃幕墻：明框玻璃幕墻主要是指幕墻中四周的鋁框固定結(jié)構(gòu)裸露在玻璃外，這種結(jié)構(gòu)，玻璃鑲嵌在鋁框內(nèi)部，整個(gè)幕墻依靠橫梁承擔(dān)荷載，橫梁和立柱裸露在外，玻璃墻面被鋁框明顯的分割成塊狀，整體觀賞性較差，裝飾效果不好。明框玻璃幕墻是一種傳統(tǒng)的幕墻形式，其施工比較簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，應(yīng)用比較廣泛。

（2）隱框玻璃幕墻：隱框玻璃幕墻是現(xiàn)如今使用最廣泛的玻璃幕墻形式，其發(fā)展與硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的發(fā)明使用不可分割，硅酮結(jié)構(gòu)密封膠將玻璃和鋁框固定在一起，在一般情況下，不需要在外側(cè)設(shè)置金屬構(gòu)件，就可以滿足玻璃的安全穩(wěn)定性，由于玻璃安裝在鋁框之上，可以較好的遮擋墻后的鋁框，且玻璃幕墻的玻璃采用的是鍍膜玻璃，這種玻璃具有單向透像的特性，在不透像的一側(cè)看不到玻璃墻背后的鋁框構(gòu)架，因此隱框玻璃幕墻從外觀上看，形成了一個(gè)完整的玻璃平面，裝飾效果良好。

（3）半隱框玻璃幕墻：半隱框玻璃幕墻是明框、隱框玻璃幕墻的結(jié)合，兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是將玻璃的其中一對(duì)對(duì)邊用明框玻璃幕墻的手法進(jìn)行鑲嵌，另一對(duì)對(duì)邊采用隱框玻璃幕墻的方法進(jìn)行粘結(jié)。此種幕墻根據(jù)立柱與橫梁的隱蔽情況分為豎框橫隱玻璃幕墻和豎隱橫框玻璃幕墻兩種，半隱框玻璃幕墻的力學(xué)性能更加穩(wěn)定，在審美上具有多變的特性。

（4）全玻璃幕墻：隨著玻璃生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，各種質(zhì)量輕、高強(qiáng)度、透明度高的玻璃不斷誕生，其為全玻璃幕墻形式的出現(xiàn)創(chuàng)造了可能。現(xiàn)如今，全玻璃幕墻主要用于游覽裝飾，不僅設(shè)置在建筑物的外圍，也同樣設(shè)置于建筑物的地面或者頂層。其受力結(jié)構(gòu)采用玻璃梁（肋）代替了傳統(tǒng)的鋁框結(jié)構(gòu)，更多的利用玻璃的透明特征去追求建筑物與自然的連接，使建筑物結(jié)構(gòu)清晰透明，美學(xué)性能達(dá)到極致。

2、建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)方法

2.1 幕墻的設(shè)計(jì)要求

玻璃幕墻的主要設(shè)計(jì)形式是框格結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)要求是指對(duì)其框格的組成、受力的組成進(jìn)行分析。對(duì)于隱框玻璃幕墻和半隱框玻璃幕墻還要對(duì)其使用的硅酮結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)性能進(jìn)行分析，保證粘結(jié)力能將玻璃牢固的粘結(jié)在附框上，滿足承載力的需求。玻璃幕墻的設(shè)計(jì)要滿足以下五條：

1）玻璃幕墻是一種建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其主要功能是圍護(hù)和裝飾，對(duì)建筑物的主體基本沒(méi)有大的影響，因此其只需按照圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，承載力滿足幕墻自重、風(fēng)荷載和地震的要求，不必考慮對(duì)建筑主體的承載和作用。

2）玻璃幕墻應(yīng)具有一定的位移能力，使其有足夠的空間去減緩?fù)饬Φ钠茐淖饔茫瑴p少幕墻因變形而造成的損害。

3）幕墻墻體和連接構(gòu)件的剛度、承載力要好，當(dāng)幕墻受到大的不可抗力的摧毀時(shí)，也要保證玻璃不可破碎，幕墻整體結(jié)構(gòu)不脫落。

4）在地震多發(fā)區(qū)，要做好幕墻的防震設(shè)計(jì)，幕墻玻璃采用具有不破碎特征的纖維玻璃，幕墻骨架不能脫落，在受到地震作用后還可以進(jìn)行修補(bǔ)使用。

2.2 玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

幕墻的支撐結(jié)構(gòu)體系是十分重要的，玻璃幕墻的自重、動(dòng)荷載效應(yīng)、風(fēng)荷載效應(yīng)、抗震性能等都是在主體結(jié)構(gòu)與幕墻的支撐結(jié)構(gòu)體系之間展開(kāi)傳遞的，所以這對(duì)建筑幕墻的支撐結(jié)構(gòu)就要求應(yīng)具備一定的剛度和強(qiáng)度，還應(yīng)對(duì)其后期的維護(hù)工作提供一定的便利條件，對(duì)其耐久性要滿足25a的設(shè)計(jì)使用年限。①在幕墻的所有支撐結(jié)構(gòu)中，立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最重要的，應(yīng)注意立柱的強(qiáng)度及剛度滿足設(shè)計(jì)荷載的要求，并具有相應(yīng)的穩(wěn)定性，其上下銜接設(shè)計(jì)也是很重要的，應(yīng)滿足現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范要求。②預(yù)埋件的設(shè)計(jì)也是不可忽視的，預(yù)埋件一般為錨板或者錨筋，形狀大多數(shù)采用平板形和槽形兩類(lèi)。錨板鋼材一般采用Q235B，并應(yīng)在其表面進(jìn)行鍍鋅處理，鍍鋅厚度一般＞40um，并應(yīng)具有防腐蝕的功效，并把錨板與鋼筋焊接后預(yù)埋在設(shè)計(jì)的相應(yīng)部位，一般錨板或者錨筋的焊接方式采取坡口塞焊的形式，如果錨筋直徑＞Φ20mm的話，那么應(yīng)采取穿孔塞焊的焊接方式。

2.3 玻璃幕墻的防火設(shè)計(jì)

1）應(yīng)對(duì)以下部位進(jìn)行防火封堵設(shè)計(jì)：玻璃幕墻與樓板之間的縫隙、與外墻洞口部分之間的縫隙、與其他防火隔離構(gòu)件之間的縫隙等。防火封堵系統(tǒng)應(yīng)具有良好密封性、耐久性和較強(qiáng)的變形性，在規(guī)定的火災(zāi)時(shí)間內(nèi)不應(yīng)發(fā)生變形過(guò)大、脫落等現(xiàn)象，應(yīng)由一定的穩(wěn)定性。封堵的填充料應(yīng)采用難燃或者不燃材料，對(duì)相應(yīng)的保護(hù)面層材料應(yīng)采用防火涂料等材料加以處理。

2）對(duì)于沒(méi)有窗檻墻的建筑幕墻，應(yīng)在每個(gè)樓層的外沿部位設(shè)置高度≥0.8m的實(shí)體墻或者防火玻璃幕墻，要求其耐火極限≥1h，并要求同一玻璃單位不得跨越兩個(gè)防火區(qū)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)立。

2.4 玻璃幕墻的受力設(shè)計(jì)

1）幕墻結(jié)構(gòu)安全度：幕墻的安全度與荷載的大小和材料的強(qiáng)度有關(guān)，在兩者設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)所采用的規(guī)范必須相同，否則就會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的安全度偏低。

2）承載力設(shè)計(jì)：承載力設(shè)計(jì)的表達(dá)方式主要分兩種：內(nèi)力表達(dá)方式和應(yīng)力表達(dá)方式。由于玻璃幕墻所受外力復(fù)雜，設(shè)計(jì)中多采用應(yīng)力表達(dá)式法。

3）荷載與作用效應(yīng)的組合：幕墻同時(shí)會(huì)受到多種荷載的作用，必須考慮幕墻在綜合荷載下的受力情況，其承載力設(shè)計(jì)值要小于材料的強(qiáng)度實(shí)際值，并運(yùn)用彈性計(jì)算方法對(duì)各種荷載進(jìn)行組合計(jì)算。

4）風(fēng)荷載設(shè)計(jì)：風(fēng)荷載是幕墻的主要受力形式，其是一種直接作用在幕墻上的垂直力，按照規(guī)范要求，風(fēng)的作用力在2.0kN/m～5.0kN/ m之間，幕墻在其作用下會(huì)產(chǎn)生較大的彎矩，因此要著重防止幕墻的彎曲。

結(jié)語(yǔ) ：

建筑玻璃幕墻的應(yīng)用使得建筑外立面的整體效果顯得現(xiàn)代化，給人以高貴典雅的感覺(jué)，帶給人們視覺(jué)沖擊的效果。在進(jìn)行高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，確保玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度及剛度的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并應(yīng)對(duì)幕墻的防火進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，保證玻璃幕墻的安全可靠性。