玻璃幕墻與大型固定窗應用及分析

陳 洋

（福建省建筑科學研究院， 福州 350025）

0 引言

我國自1983 年落成第一座玻璃幕墻建筑以來，經過三十余年的發展，目前我國的玻璃幕墻占全世界問題的85%。據相關統計，至2015 年，我國玻璃幕墻已突破5 億m2，而在我國各種幕墻的比例中，玻璃幕墻占比約為45%，其中建筑高度500m 以上的工程，外立面均為玻璃幕墻。

1 如何區分幕墻和大型固定窗

大型固定窗與玻璃幕墻在外觀上很容易讓人混淆不清，它們均是由框支承玻璃面板的透光結構，框架鋁合金型材和面板玻璃的材料和表面處理方式一樣，具有相同的質感色彩外觀，而且立面均為大分格，兩者的分格形式十分相似。

根據《建筑幕墻》(GB/T 21086-2007)中3.1 條定義：“建筑幕墻是由面板與支承結構體系(支承裝置與支承結構)組成的、可相對主體結構有一定位移能力或一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外圍護墻。”可知，幕墻屬于建筑外墻圍護,它并不承擔建筑主體的負擔,像幕布一樣掛上去，通過立柱和主體結構連接，自身具有完整的結構系統，整體有一定的位移能力，通常包封主體結構，是現代大型和高層建筑常用的帶有裝飾效果的輕質墻體。

而窗是建筑結構的圍護構件，在建筑物中主要起采光兼具通風的作用。它由窗框和窗扇兩部分組成，根據框料不同分為：木窗，鋼窗，鋁合金窗以及塑鋼窗。根據開啟方式不同分為：平開窗，懸窗，立轉窗，推拉窗，固定窗等。窗通常是安裝于結構的洞口中,相對于主體結構并不能產生位移，由四邊框或對邊框用連接件(固定片)固定在主體結構的實體墻上的，跨度較小的窗框架構件之間沒有專門的活動接縫設計，靠框架構件之間的組裝接縫間隙吸收一定的窗體自身變形，窗外框與主體結構之間經常采用濕法的水泥砂漿填塞安裝間隙，其固化后不能很好地適應窗體與洞口墻體之間的相對位移。

故玻璃幕墻與大型窗雖然在外觀相似，但是并不能混為一談。采用幕墻型材或窗型材施工成型的圍護結構，只要不符合幕墻的構造要求，就不能判定為玻璃幕墻。

2 玻璃幕墻與大型窗施工對比

2.1 單元式玻璃幕墻的安裝

單元式玻璃幕墻是將已制作完成的單元組件運到施工現場后，將單元組件吊至預定位置后起先安裝和固定地作業，采用測量放線——幕墻單元體連接件安裝——吊裝幕墻單元體——單元板塊精度調整——安裝開啟扇——收口——清潔——驗收、交工的安裝流程。

2.2 框架式玻璃幕墻的安裝

框架式玻璃幕墻是指在工廠內完成加工的幕墻構件，運送到工地后按照抄平——后置埋板安裝——框架安裝——防火防雷面板安裝——清理打膠——自檢——驗收——移交的施工工序，利用預埋件或后置錨栓與龍骨銜接，將橫梁、立柱、板材等構件安裝到結構構件上。

2.3 大型固定窗的安裝

窗一般是安裝在建筑物墻體中間，采用彈線找規矩——窗洞口處理——安裝連接件的檢查——窗外觀檢查——運到安裝地點——窗安裝——窗四周嵌縫——安裝五金配件——清理的嵌入式施工方法。

3 玻璃幕墻與大型固定窗的性能對比

同一面積相比，玻璃幕墻質量約為白磚墻的十二分之一～十分之一，一般建筑物的內外墻質量約為建筑物總重量的四分之一～五分之一，故使用玻璃幕墻不僅使建筑更加美觀，更可以大大減輕建筑物的重量，從而降低基礎工程的成本。另外，玻璃幕墻設計靈活，藝術效果好，建筑師可以根據不同的需求，設計各種形狀。它們能呈現不同的色彩，與周圍環境協調，與燈光、城市夜景配合等，使建筑與自然融為一體，這方面，也能一定程度地減少高層建筑所帶來的壓抑感。并且玻璃幕墻具有一定的抗震能力，高層建筑外立面選用玻璃幕墻，也是其應對強風抗震的最佳選擇。

3.1 單元式幕墻

①單元式幕墻單元板塊由加工廠內實現工業化生產，可以達到降低人工費用，保證多元化整體質量的良好效果，促進了建筑工業化程度，由于大量的加工制作及準備工作是在工廠內完成，從而可以大幅縮短施工周期，為業主帶來較大的經濟效益。

②單元式幕墻單元與單元之間鑲嵌連接，對主體結構位移適應性強，能有效的吸收地震作用、溫度變化、層間位移等帶來的形變，其抗震性能好，可容納大結構位移，比較適用于超高層建筑及純鋼構高層建筑。

③單元式幕墻單元連接處多使用膠條密封，多數不使用耐候膠，且現場是直接將單元板塊掛在樓層連接件上，安裝方便，質量易于保證，整體受天氣因素和工人技術水平因素的影響小，工期更容易控制。

④由于單元式幕墻主要須在室內進行施工安裝，主體結構適應能力較差，不適用與有剪力墻和窗間墻的主體結構。

⑤由于單元式幕墻要求高技術的成分多，鋁型材的形狀也較復雜，合用鋁合金型材量較多，需要工廠化整體加工，采購方面配套性要求高，這就要求幕墻公司實力要強，其造價要高于框架式幕墻，并且由于安裝好的單元板塊如果需要維修或更換比較困難，其后期維護的費用也相對較高。

3.2 框架式幕墻

①框架式幕墻在設計、計算、管理上均較簡單容易，能承受較大的安裝誤差；由于構件小，在工地上容易存放；因設計計算簡單，安裝是不需要很長的準備時間，且制作簡單，安裝系統有彈性，成本較低，故較多幕墻的承建商有能力建造。

②框架式幕墻能滿足大多數普通幕墻工程及設計造型，幕墻產品一般重量輕,現場施工管理的難度并不大，后期維護更換相對容易，維護成本更低。

③框架式幕墻施工工序連貫性要求不高，采購方面配套性要求較低，由于框架的每個構件都需要在現場逐步安裝，質量控制指標較多，誤差難以避免，相對難以保證質量和性能。

④由于現場結構膠及耐候膠的打膠質量及固化時間易受到溫度及相對濕度的影響，并且現場操作較難控制膠的厚度，所以框架式幕墻施工周期相對較長。

⑤框架式幕墻每個版塊之間是靠膠來達到視覺上的整體感，在伸縮變形的過程中，每個構件都會產生較大的位移，且伸縮變形的復位能力較差。

3.3 大型固定窗

窗是建筑結構的圍護構件，在建筑物中主要是采光兼有通風的作用。而固定窗是用密封膠把玻璃安裝在窗框上，只用于采光而不開啟通風的窗戶，具有優良的水密性和氣密性，窗一般都安在建筑物墻體中間，用鋁合金方管扁管組成網架，在網架中間用鋁合金壓條或木螺絲把玻璃固定在網架中間，由于窗扇固定，玻璃面積可稍大一些，外觀更加美觀。窗的設計、施工相對幕墻更加簡單，成本及后期維護費用更低。但固定窗相對主體位移能力差，抗震能力較差，一些城市冬夏溫差較大，鋁材的伸縮非常明顯，經常出現夏天安裝好窗，冬天其玻璃大面積破裂損壞的情況，更嚴重的會出現整個固定窗出現傾斜。

4 結束語

綜上所述，幕墻和鋁合金窗兩者同屬建筑維護結構，均不分擔主體結構的受力，但在設計、造價、施工條件、驗收等方面比大型窗要求更高，不少企業為保證外觀，并考慮節約成本，常采用門窗料設計制作成幕墻效果，在某種程度上，不但給施工驗收帶來麻煩，也給安全埋下了隱患，所以文章就幕墻和大型窗各項性能進行分析，并就其具體的問題以及解決措施等做探討，這對幕墻及大型窗的具體使用具有重要意義。