關于高層建筑玻璃幕墻設計要素的分析

梁一杰

1 引言

現階段，以玻璃幕墻作為建筑墻體裝飾的高層建筑在城市中非常常見，已經成為現代主義高層建筑時代的顯著特征。顧名思義，玻璃幕墻是由玻璃建造而成，由于玻璃具有易碎性，這對高層建筑玻璃幕墻的設計提出了更高的要求。并且，雖然將玻璃幕墻運用于高層建筑中，具有降低室內溫度、抗震性能好、維修方便和設計靈活等優點，但是其缺點也是不容忽視的，例如光污染、能耗較大等問題。通過合理的設計，對玻璃幕墻中存在的確定進行改善，充分發揮玻璃幕墻的優越性，是現階段的一個重要問題。

2 玻璃幕墻概述

玻璃幕墻是指由支撐結構體系和面板組成，并具有一定位移能力、不分擔主體結構所受作用的建筑外圍護結構或裝飾結構。玻璃幕墻的墻體分為兩種，一種是單層玻璃，一種是雙層玻璃。現階段，在進行高層建筑玻璃幕墻的設計時，一般采用普通玻璃和鏡面玻璃相結合的方式，在其中沖入干燥的空氣或者惰性氣體形成中空玻璃。中空玻璃的隔音、隔熱、防潮和抗風壓的性能都較好，表1中為使用中空玻璃和普通單層玻璃的保溫效果差異。中空玻璃不但保溫效果好，還具有良好的隔熱性能，采用雙層中空玻璃能夠擋住室外90%的太陽輻射熱，實現室內的冬暖夏涼，大大地改善了人們的生活環境。

表1 中空玻璃和普通單層玻璃的保溫效果差異

3 高層建筑玻璃幕墻的設計原則

在進行高層建筑玻璃幕墻的設計時，要想充分發揮玻璃幕墻的優點，保證設計的質量，應該遵循以下原則。

（1）科學性。作為高層建筑外圍護結構和裝飾結構，玻璃幕墻的形式和類型對高層建筑的整體立面效果具有決定性的影響，很大程度上影響著工程的造價和建筑物幕墻的節能效果。工程的造價和建筑物的節能效果，是進行高層建筑玻璃幕墻設計時必須要考慮的內容。具體來說，工程的造價受到節點的形式以及玻璃幕墻的類型影響較大，幕墻的節能效果與幕墻系統的類型、建筑物的造型、施工區域的氣候環境以及玻璃的傳熱系數等因素有關。只有遵循科學性原則，才能在進行玻璃幕墻的設計時，對各種因素進行綜合考慮，科學的選擇玻璃幕墻的形式和類型。

（2）適用性。在進行玻璃幕墻的設計時，應該對施工區域的自然環境和工程實際情況進行深入的分析和了解。例如，在設計冬季較為寒冷地區的玻璃幕墻時，應該采用具有保溫性能好的幕墻系統，在設計夏季較為炎熱地區的玻璃幕墻時，應該采用隔熱性能好且能夠進行外遮陽的幕墻系統。通過選取適當的幕墻系統和材料，使其適用于高層建筑，能夠提升高層建筑的整體性能。

（3）經濟性和節能性的統一。經濟性和節能性是進行高層建筑玻璃幕墻設計時，必須要考慮的因素，這是由于，玻璃幕墻的設計對建筑物內部的能耗多少具有非常大的影響。但是如果只追求節能效果，采用價格較高的節能材料，而忽視了建設成本，就很可能會導致工程造價成本的增加。如果只追求經濟性而忽視節能性，將導致無法充分發揮玻璃幕墻的優越性。因此，在進行高層建筑玻璃幕墻設計時，必須對幕墻的節能性和經濟性進行綜合考慮，設計出最優的方案。

4 玻璃幕墻材料選擇分析

4.1 運用節能性較好的材料

現階段，隨著科技的發展，各種性能較高的玻璃材料被不斷研發出來，例如LOW-E玻璃、隔熱玻璃以及光致色變玻璃等。

（1）LOW-E玻璃。此種玻璃又稱為低輻射玻璃，通過在玻璃的表面鍍上多層金屬等物質形成鍍膜層，能夠有效的透過可見光和反射遠紅外線，隔熱性和透光性都較好。

（2）隔熱玻璃。隔熱玻璃能夠有效的對產生熱量的近紅外線進行大量的吸收，達到明顯的隔熱降溫效果。

（3）光致色變玻璃。在太陽或者其他光線照射時，玻璃的顏色會隨著光線的增強而變暗，在溫度升高時為乳白色，在溫度降低以后又變回透明。

4.2 提升玻璃幕墻的氣密性

玻璃的氣密性能對玻璃幕墻的節能性具有重要的影響，根據玻璃幕墻的設計等級，對其氣密性進行控制，在玻璃幕墻的面積超過3000m2或者超過外圍結構面積1/2以后，應該對材料和配件進行試件，保證符合相關要求，保證玻璃幕墻的氣密性。

4.3 完善玻璃幕墻的遮陽系統

完善玻璃幕墻的遮陽系統，不但能夠減少太陽輻射對室內溫度的影響，還能夠提升玻璃幕墻的美觀性。具體來說，在進行遮陽系統的設計和選擇時，合理的分析幕墻的形式以及外遮陽系數的要求。

5 高層建筑玻璃幕墻的設計要素分析

5.1 高層建筑玻璃幕墻的可靠性設計

安全性和可靠性設計是高層建筑玻璃幕墻設計中最為重要的要素。因此，在對高層建筑的玻璃幕墻進行設計時，應該嚴格遵循國家和地區的相關規范和玻璃幕墻相關的設計標準和要求，對玻璃幕墻的地震荷載、風荷載和玻璃自重對幕墻主要受力構件的影響進行充分考慮，保證玻璃幕墻的安全性和可靠性。玻璃幕墻和建筑主體結構之間的連接，也是影響玻璃幕墻安全性和可靠性的重要因素，因此，在進行玻璃幕墻的設計時，必須重視對玻璃幕墻和建筑主體結構之間連接隔離性和可靠性的設計。表2為不同形式的幕墻結構與主體結構的連接方式。

表2 不同形式的幕墻結構與主體結構的連接方式

5.2 高層建筑玻璃幕墻的節能性設計

高耗能現象是現階段采用玻璃幕墻裝飾的高層建筑中存在的一個重要問題，而隨著我國節能標準的更加嚴格，對高層建筑玻璃幕墻進行節能設計，是一個至關重要的問題。具體來說，應該合理的設計玻璃幕墻的材料、玻璃幕墻系統的類型和隔熱型材料的使用，采用性價比高的高性能玻璃和斷熱材料，不斷降低玻璃幕墻的K值，使高層建筑玻璃幕墻達到節能的效果。

5.3 高層建筑玻璃幕墻的避雷設計

玻璃幕墻作為高層建筑主體結構中的維護結構，一般不對其金屬框架進行單獨的防雷設計，一般利用和主體結構防雷系統相結合的方式，具體來說，應該將幕墻的橫向龍骨和豎向龍骨和建筑物主體結構的防雷系統相連接，使玻璃幕墻和建筑物的整體結構形成一個整體的防雷系統，將玻璃幕墻受到的雷電能量通過建筑物主體結構的防雷接地系統，傳輸至地下，從而避免玻璃幕墻和建筑物主體結構遭受到雷電的威脅。

5.4 高層建筑玻璃幕墻的防火設計

現階段，人們對高層建筑的防火性能具有較高的要求，但是玻璃幕墻作為高層建筑的外圍護結構，是高層建筑中的一部分，但是由于玻璃幕墻面對烈火時會出現融化或者軟化的現象，必須做好高層建筑玻璃幕墻的防火設計。應該在幕墻和周邊防火分隔構件、樓板或隔墻外沿間以及實體墻面洞口邊緣之間的縫隙，采取防火封堵設計。防火封堵設計作為現階段建筑設計中應用較為普遍的防火隔煙方法，具體是通過利用在縫隙之間填塞不燃或者難以燃燒的材料的方式，來防止火焰和高溫煙氣在建筑物內出現擴散。在進行防火設計時，應該注意以下幾個要點：

（1）在建筑物的主體結構在玻璃幕墻之間，運用1.5mm的鍍鋅鋼板鋪滿縫隙，然后運用大于100mm的防火巖棉進行填充密實，在鍍鋅鋼板、建筑物的主體結構以及玻璃幕墻三者之間，注入防火密封膠。

（2）當幕墻的無窗間墻與窗檻墻高度低于0.8m時，需要在每層樓板外沿設置防火玻璃群墻或者實體群墻。

（3）在防火分區之間防火墻兩側的玻璃幕墻，應該緊靠防火墻兩側門窗洞口之間最近邊緣水平距離應該大于2m，并應設置2m寬的豎向乙級防火玻璃。

6 結束語

近年來，隨著高層建筑的數量不斷增加，人們對高層建筑的整體性能具有更高的要求，不但關注高層建筑的性能，也關注高層建筑的美觀性。將玻璃幕墻運用在高層建筑中，通過科學合理的設計，能夠有效的滿足人們對高層建筑性能和美觀性的要求。因此，應該重視對高層建筑玻璃幕墻設計要素的分析，提升高層建筑玻璃幕墻的安全性和可靠性，促進高層建筑的發展。

[1]趙彥昶.高層建筑玻璃幕墻設計要素的分析[J].工程技術：全文版，2016（11）：00034.

[2]施戈亮，劉靜.基于高層建筑玻璃幕墻設計與施工分析[J].四川水泥，2015（4）：158.

[3]楊檸稱，邵燕妮.玻璃幕墻設計要點分析[J].工程技術：文摘版，2016（6）：00048.