玻璃幕墻與金屬幕墻設計控制要點

王 輝，邱吉宇，丁延勝，相 彬（中建鋼構有限公司，廣東 深圳 518040)

1 幕墻分類

1.1 按面板材料分類

（1）玻璃幕墻：中空玻璃、夾層玻璃（鋼化玻璃、半鋼化玻璃）、防火玻璃等明框式；半隱框式；隱框式。

（2）金屬幕墻：單層鋁板、蜂窩鋁板、穿孔鋁單板、不銹鋼板、鈦鋅板、銅板等密閉式；開放式。

（3）石材幕墻：花崗巖、砂巖、洞石、復合石材等背栓式；掛件式。

（4）其他面材：陶土板、玻璃纖維增強混凝土、光伏電池、微晶玻璃、千思板等 。

（5）組合幕墻：由玻璃、金屬、石材、人造板材等不同面板組成的建筑幕墻 。

1.2 按面板固定方式分類

框支承幕墻：構件式，單元式。

點支承幕墻：金屬結構支撐式，玻璃肋支撐式，拉桿（索）式。

全玻璃幕墻：坐落式，后支撐式，吊掛式。

2 幕墻系統的選型

2.1 幕墻系統選擇的原則

幕墻設計從外部分格設計到內部結構設計的整個過程應遵循如下幾條設計原則：

（1）安全可靠原則。幕墻作為建筑物的外維護結構，長時間承受交變風荷載、雪荷載、自重荷載、溫度應力荷載等，有時還要經受地震的考驗。在設計使用壽命周期內幕墻應是安全可靠的。因此幕墻的安全性是設計首要考慮的因素，是重中之重。

（2）造型美觀原則。在劃分幕墻立面線條時，力求采用最合理可行的結構來完成設計師的創意及構思。原則上應遵照原設計師和業主的初衷，在保證幕墻結構設計能實現的前提下盡量滿足其想法、實現其想法，在此基礎上進行合理的創意，使最終的幕墻產品具有較高的觀賞性。

（3）結構輕巧且穩定原則。結構輕巧體現了設計師的匠心獨運，是一種創造性的成果，本身也降低了結構材料的重量，直接降低了造價。結構穩定是結構設計安全的一個方面，同時也會產生一種結構穩定所特有的美感，失穩的結構會給人帶來危機感，造成人的緊張，使人很不愉快。

（4）環保節能原則。現代幕墻已不再僅僅是一種裝飾、一種簡單的外維護結構，而是越來越深入地成為整個建筑的一個有機組成部分，越來越多地參與了整個建筑的功能建設。其對于整個建筑的環保節能性能的影響，已經到了至關重要的地步。幕墻的環保節能程度也已成為人們衡量幕墻品質的一個重要指標。

（5）技術先進、創新原則。隨著新材料的發明、新技術的出現，在幕墻設計過程中，應持續注意這方面的動向，在條件允許的情況下盡量采用最新技術，從而完善、提高幕墻設計水平。

（6）經濟性原則。在以上原則得到充分保證的基礎上，要充分考慮幕墻的經濟性、效益性，提高幕墻的性價比。保證資金投向合理，在確保滿足國家規范的基礎上，合理地選擇材料至關重要。

2.2 裝配式鋼結構+幕墻

裝配式鋼結構建筑，在幕墻系統選型時，大量使用單元體幕墻、框架式幕墻及點式玻璃幕墻。

青島世界動車小鎮展覽館項目是以“世界動車，動車世界”為設計理念。在動車小鎮整體規劃背景下，方案以水平線條及動感的幾何造型傳達動車的速度感和未來感。建筑主立面采用框架式鋁板幕墻和框架式半隱框玻璃幕墻相結合的處理手法，并結合立面四周橫向出挑鋁板造型，以及玻璃間固定式鋁單板遮陽板，實現體現動車速度感的橫向建筑肌理，體現動車靈動、急速的概念。

幕墻選型既體現了展覽館項目的挺拔莊重，也突出了建筑造型及現代感，又在一定程度上壓縮了投資成本。

2.3 幕墻材料選擇

幕墻設計既要滿足設計師的設計理念和業主的功能定位，也要考慮到結構受力的安全性、防風防雨、節能效果、幕墻耐久使用年限。同時影響幕墻造價主要因素，諸如：原材料特性選擇、加工工藝、安裝工藝、維修保養的全過程，也是幕墻設計的重要組成部分。

青島世界動車小鎮幕墻選用 6063-T 5/T 6 鋁合金型材（3 mm 厚）；8 low-E+12 A+8 中空鋼化超白玻璃；6 low-E+12 A+6 中空鋼化超白玻璃；6+1.14 pvb+6 mm 鋼化夾膠玻璃；3003-H 14 仿石材鋁單板（3 mm 厚）。

超白玻璃的選用，既增加了可見光的通透性，又大幅減少了玻璃的自爆程度，降低了后續維護更新的費用。

仿石材鋁板既體現了石材的莊重效果，同時避免了立面石材分格尺寸的規范限制，又減少了外立面材料的重量，從而降低鋼材使用量，降低造價。

幕墻自身重量的減輕，不僅可以直接降低幕墻造價，同時由于其對主體的反作用力要求降低，也提高了鋼結構主體材料的優化空間，有利于降低整體建筑造價。

3 幕墻設計主控要點

3.1 結構設計

青島世界動車小鎮展覽館幕墻工程的結構設計，在保證結構安全，滿足青島地區地震基本設防烈度 7 度的前提下，主要從以下方面優化結構設計。

（1）在滿足設計師及業主外立面玻璃分割尺寸不變的要求下，將玻璃由 12 low-E+12 A+10+1.52 pvb+8 中空鋼化夾膠超白玻璃優化為一層 6 low-E+12 A+6 中空鋼化超白玻璃及二層 8 low-E+12 A+8 中空鋼化超白玻璃。

（2）通過在鋼結構翼緣板間增加鋼板，作為幕墻雙支座受力支點，避免了在原鋼結構上增加幕墻支撐鋼構件，既保證了幕墻外觀效果，又減少了室內精裝修的封修工程量及難度（見圖1）。

圖1 鋼結構翼緣板間增加鋼板作為幕墻受力構件（mm）

（3）在玻璃優化后的基礎上，優化了鋁合金立柱的截面、壁厚設計，將原設計 180 系列鋁型材優化為 140 系列斷橋隔熱鋁型材，在降低鋁型材含量基礎上，同時節約了鋁型材的開模費，提高了材料的供應速度，加快了施工進度，降低了現場措施費及管理費。

（4）綜合考慮鋁合金橫梁結構設計，玻璃板面較大，為預防鋁橫梁產生側翻，不僅增加了螺栓固定數量，同時在玻璃下口、鋁合金立柱上增加鋁托，分擔橫梁受力（見圖2）。

圖2 鋁合金橫梁豎向剖面（mm）

3.2 節能設計

（1）鋁板幕墻內側保溫節能設計為薄抹灰系統，保溫巖棉的密度、厚度、憎水率、選型滿足設計院《建筑節能設計報告書》要求。該保溫系統有效降低了保溫棉長期使用后的脫落現象，從而降低了后續維護更新的費用。

（2）玻璃幕墻為豎明橫隱半隱框幕墻，選用穿條式隔熱鋁型材，低輻射雙銀 Low-E 中空玻璃，既具有優異的隔熱效果又有良好的透光性。

3.3 防水節點設計

（1）由于本項目一層結構未設置 200 mm 高擋水反坎，因此幕墻底口封修成為防水節點的關鍵部位。通過 1.5 mm 鍍鋅鐵皮將結構與幕墻橫梁連接并打膠密封，并在外側設置收口鋁板，形成雙層防水體系（見圖3）。

圖3 玻璃幕墻側向與結構間增加封修鋼板防水（mm）

（2）玻璃幕墻與兩側轉角收邊墻體，采用 1.5 mm 鍍鋅鐵皮將結構與幕墻立柱連接并打膠密封，墻體保溫一體板在封修鐵皮外側施工，并打膠密封，形成雙層防水體系。

（3）LED 屏幕頂部鋁板幕墻，為防止雨水滲漏對內部設備的損壞，采用 1.5 mm 鍍鋅鋼板將結構與幕墻鋼架連接并打膠密封，鐵皮上方再施工鋁板幕墻，并打膠密封，形成雙層防水體系（見圖4）。

圖4 LED 屏頂部與鋁板間增加封修鋼板防水（mm）

4 結 語

青島世界動車小鎮展覽館幕墻工程的設計及施工過程，充分體現了幕墻設計提前介入的重要性。在滿足功能、概算的前提下，提早介入深化節點，不僅為后期施工奠定了良好基礎，還大幅減少了施工過程中設計變更的工作。

鋼結構+幕墻的應用模式，如果幕墻立柱受力鋼構件在鋼結構制作加工時同步在構件廠施工，直接成型運至現場吊裝，既減少焊接工作量，減少質量隱患，也加快了幕墻工程進度。