玻璃幕墻的設計注意事項

潘有槽

摘要：玻璃幕墻的設計要點，從結構到用材解析。

關鍵詞：玻璃幕墻設計

前言

玻璃幕墻將建筑物外圍護的防風、遮雨、采光、隔熱保溫等使用功能與建筑外墻裝飾相結合，形成融建筑技術、建筑藝術為一體的建筑外圍護結構，已在我國高層和超高層建筑中廣泛應用。但由于玻璃幕墻結構的特殊性，涉及材料種類多、技術要求較高，既要有正確的設計計算、規范的工藝流程，又要有配套的加工設備及高素質的施工隊伍，因此對玻璃幕墻工程質量控制點的掌握更為重要，結合筆者的設計工作實踐，簡要敘述玻璃幕墻工程設計的幾個注意事項。

1 從結構模型上優化設計

縱觀目前的設計情況，目前采用最多仍然是簡支梁結構和雙支點梁結構。簡支梁結構模型跨中彎矩最大，所以最浪費材料，不經濟。

雙支點梁結構，支座反力較大，理論模型與實際差距較大，且增加一個埋件和連接，成本要高。

所以結合本人多年的設計建議，所有跨樓層的二層以上的玻璃幕墻，強烈推薦采用多跨連續外伸梁結構，這種結構可以通過調整伸縮縫距離埋件的尺寸，來調整跨中彎矩和支座反彎矩，達到跨中彎矩和支座反彎矩等，此結構最節約材料。伸縮距離埋件的尺寸一般可取15%～20%的層高。這樣的幕墻結構，立柱型材可以大大節約15%～25%的重量。

埋件設計上，新建建筑一律采用提前制作預埋件設計，安全經濟，我們一般和主體設計院進行同步設計，達到埋件與主體同步施工的目的。

幕墻分格上的優化，一般立柱間距采用1200～1500mm的分格，整體效果美觀，安全經濟。

2 從材料選擇上進行優化設計

幕墻用型材應符合現行國家標準《鋁合金建筑型材》GB/T5237中規定的高精極要求，陽極氧化膜厚度不應低于《鋁及鋁合金陽極氧化·陽極氧化膜的總規范》GB8013中規定的從15級，結構件型材壁厚不小于3mm。幕墻結構一般建議采用6063-T6牌號的鋁合金型材，少用T5型材，可以降低截面，節約成本。

結構膠要有很好的抗拉強度、剝離強度、撕裂強度和彈性模量，它同時也起到避震的作用。結構硅酮密封膠和耐候硅酮密封等多項物理性能指標的測試，單元式幕墻、多跨連續梁幕墻應取有代表性部位2層以上試件進行檢測。幕墻所用結構膠、耐候膠等其它材料按規定同步進行使用前檢測，在幕墻構件安裝之前進行。

玻璃面板的選擇，隨著玻璃幕墻設計的規范化，大板塊玻璃也已經慢慢告別歷史的舞臺。

再由于鋼化玻璃存在內在的硫化鎳，鋼化玻璃存在千分之1～2玻璃自爆率，這樣既影響安全同時也增加了后期的維護成本，本人根據多年的設計經驗，建議采用半鋼化玻璃。

半鋼化玻璃無自爆率，且強度均可以滿足目前的小版塊玻璃幕墻的設計要求，這樣可以大大提高玻璃幕墻的整體安全和降低后期維護成本。

3 從構件、結構的連接節點優化設計

有些工程結構施工時沒有預埋連接件、一些涉及舊建筑改造采用幕墻裝飾的工程要在結構上設置后置件與幕墻鐵角碼相連。由于部分鐵件出現位移和傾斜，其糾偏連接方案沒經設計確定，而是用鋼筋、鋼板、角鐵等材料隨意同鐵件進行焊接，甚至采用對接平焊、點焊，焊縫不飽滿且有漏焊，焊縫長度、寬度、強度遠遠達不到要求。對幕墻與結構的連接設計應提出具體要求，膨脹螺栓不得直接受拉，一般應采用定型化學脹錨螺栓，并應進行拉拔試驗后采用。

連接體與立柱安裝節點應有三維調節余量，所以堅決要保證平板埋件的平面尺寸，便于連接件調節。

玻璃幕墻不同金屬材料接觸處應設置絕緣墊片（一般厚度1mm）或采取其它防腐蝕措施，絕緣片的大小不小于接觸面積，以保證鋁合金立柱與不同鋼材連接件直接接觸，立柱與橫粱接觸處應設置柔性墊片。

立柱接頭應有一定的空隙，一般為15～20mm，并采用套筒連接法。當一根立柱有兩個以上連接點時，其上連接節點應采用剛接構造，下連接點采用鉸接構造，使立柱始終處于受拉狀態，不能成為受壓構件，以免造成立柱彎曲變形。活動接頭通過芯柱連接上、下立柱，芯柱與上柱密接、滑動配合，與下柱用螺栓固定，芯柱套入上、下柱的長度為200mm。當立柱接連續梁計算時，要求活動接頭能承受彎矩，因此芯柱應伸入上、下柱不小于2倍立柱截面高度，且芯柱應通過加大壁厚提高其剛度，使其截面的慣性矩不小于立柱的慣性矩，以保證該處能連續傳遞彎矩，以免影響幕墻的平面度。

玻璃與硬質材料接觸的位置，必須保證有足夠的彈性接觸材料變形空間，滿足規范要求，防止玻璃不必要的應力集中，防止玻璃自爆。

橫向明框構造的玻璃幕墻，必須設置橫向排水通道，一般在橫梁的兩側150mm位置設置排水孔，防止玻璃幕墻內部積水；必須采用以排為主，以堵為輔助的設計構造。

4 從安全、經濟、美觀的設計設計順序進行設計

幕墻設計要給制作、安裝、監理等各方面人員在不經任何解釋的情況下能完全看懂，因此，圖紙應該完整、詳盡，表達方式應規范化。現玻璃幕墻工程多由施工企業自行設計，圖紙未經原結構設計單位審核，有的雖經審核，也只是從總體方案、立面效果上粗審一下，未起到技術審核把關作用。因此，設計圖紙極不規范，普遍存在設計圖紙深度不夠、設計圖紙不全的現象。無施工圖說明和施工要求，缺少節點大樣圖，缺少預埋件錨固節點計算、幕墻龍骨框架在豎向荷載、水平荷載作用下的應力變形等計算。避雷、防火、防排水措施不當，沒有通過設計確定幕墻自身避雷接地系統的設置分布、引出線的材料和截面尺寸與主體結構防雷系統可靠連接，并在設計圖、大樣圖上標注清楚，而直接利用幕墻與主體結構連接作避雷接地的連接體。設計圖中沒有標出預埋件位置，忽視三維調節處理。另外，有些工程的玻璃幕墻設計滯后于主體工程進度，結構上未設預埋件，使玻璃幕墻與主體結構的連接措施不當，影響可靠的連接。還有些工程樓面外緣沒有實體窗下墻，也沒按要求設置防撞欄桿，所有這些都給玻璃幕墻留下了不同程度的質量和安全隱患。

5 結語

幕墻工程的質量控制應從選擇具有資質及較強施工能力的專業施工隊伍開始，嚴格玻璃幕墻工程的設計審核，對材料、構件的加工制作、安裝等設置相應的質量控制點，施工過程中嚴格按《玻璃幕墻工程技術規范》。GJ102-2003等技術標準進行控制，消除質量和安全隱患，確保玻璃幕墻工程的結構安全和重要使用功能。