建筑玻璃幕墻的類型特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

朱東輝

（同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海楊浦 200092）

0 引言

建筑行業(yè)快速發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)磚砌圍護(hù)結(jié)構(gòu)不復(fù)存在，取而代之的是玻璃幕墻。和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較而言，玻璃幕墻具備了更加明顯的優(yōu)勢(shì)。為了更好的保障建筑玻璃幕墻施工效果，必須要認(rèn)真做好玻璃幕墻設(shè)計(jì)控制工作，確保設(shè)計(jì)方案的安全性、可行性、經(jīng)濟(jì)性。

1 建筑比例幕墻的類型特點(diǎn)概述

1.1 單元式玻璃幕墻

單元式玻璃幕墻指的是按照單元的形式來(lái)組織玻璃幕墻面板及金屬框架的生產(chǎn)和組裝施工的玻璃幕墻類型。該類型玻璃幕墻單元板塊在工廠內(nèi)完成加工及組裝，構(gòu)件精度較高；采用“等壓原理”構(gòu)造防水，防水性能較好；同時(shí)減少現(xiàn)場(chǎng)施工安裝工作，減少工期降低人力成本。但該類型幕墻鋁合金型材用量較高、因防水等構(gòu)造措施增加輔材用量等因素也決定了其相對(duì)于常規(guī)構(gòu)件式幕墻更為高昂的造價(jià)。現(xiàn)階段，單元式玻璃幕墻的優(yōu)勢(shì)逐漸被人們所發(fā)掘，在鋼結(jié)構(gòu)以及主體結(jié)構(gòu)位移能力較強(qiáng)的高層建筑當(dāng)中，該類型幕墻實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。

1.2 構(gòu)件式玻璃幕墻

構(gòu)件式玻璃幕墻在建筑工程中的應(yīng)用非常廣泛，工藝較為簡(jiǎn)單，并且施工非常的靈活。構(gòu)件式玻璃幕墻通過(guò)耐候密封膠和三元乙丙膠條來(lái)進(jìn)行密封，具備了更強(qiáng)的氣密性及水密性，極大的提升了建筑玻璃幕墻的隔熱效果及隔音效果，同時(shí)也具備了防位移的能力。該類型幕墻現(xiàn)場(chǎng)施工工作量比價(jià)大，安裝精度比較依賴施工水平及施工管理。

1.3 點(diǎn)支式玻璃幕墻

點(diǎn)支式玻璃幕墻，通過(guò)多種組合形式，能夠帶來(lái)更多豐富的視覺(jué)效果。點(diǎn)支式玻璃幕墻的連接構(gòu)件主要以不銹鋼鑄件為主，同時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)電鍍處理，支撐結(jié)構(gòu)主要包括玻璃肋、鋼結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)以及索桿結(jié)構(gòu)等。將點(diǎn)支式玻璃幕墻應(yīng)用于建筑工程施工中，具備了非常明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠應(yīng)用于全景形式，幕墻結(jié)構(gòu)不僅有著良好的穩(wěn)定性，同時(shí)其外觀也非常的美觀，并且結(jié)構(gòu)形式非常的豐富，能夠塑造更加豐富的外觀效果。

1.4 全玻璃幕墻

全玻璃幕墻具備全透明、全視野的特征，結(jié)合玻璃的透明性特征，使得現(xiàn)建筑物內(nèi)部空間和外部空間相融合，人們通過(guò)玻璃即可觀看到幕墻的整個(gè)結(jié)構(gòu)體系，提升整體結(jié)構(gòu)體系的可見(jiàn)性，賦予建筑結(jié)構(gòu)及裝飾更強(qiáng)的立體感及藝術(shù)感。現(xiàn)階段，全玻璃幕墻憑借自身施工方便以及維護(hù)簡(jiǎn)單等方面的優(yōu)勢(shì)，在建筑工程中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，呈現(xiàn)出與眾不同的建筑立面效果，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在建筑裝飾中的應(yīng)用。

2 建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)原則分析

2.1 選用安全性能高的玻璃材質(zhì)

一般情況下，建筑玻璃幕墻主要應(yīng)用于建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)隔斷中，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中要充分考慮到安全性方面的因素，選擇使用具備較高安全性能的鋼化玻璃、夾層玻璃，降低出現(xiàn)破碎的概率，避免造成傷害。

2.2 選用性能穩(wěn)定的連接構(gòu)件

在建筑玻璃幕墻施工的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，幕墻和主體結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)骨架和連接構(gòu)件達(dá)到連接的目的的。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須要重視連接構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，科學(xué)合理的做好參數(shù)選擇工作，確保所選用的連接構(gòu)件具備穩(wěn)定的性能，提高幕墻的整體安全性。

2.3 設(shè)計(jì)要遵循相關(guān)規(guī)范

在建筑工程設(shè)計(jì)中，玻璃幕墻設(shè)計(jì)具備獨(dú)立性的特征，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中要嚴(yán)格的遵循相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及要求來(lái)展開(kāi)設(shè)計(jì)工作，同時(shí)要結(jié)合整體狀況來(lái)設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)方案的可行性與經(jīng)濟(jì)性，為接下來(lái)的施工打下良好的基礎(chǔ)。

2.4 經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性的統(tǒng)一

在建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，要充分考慮到經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能性方面的因素。眾所周知，玻璃幕墻設(shè)計(jì)效果，是影響建筑物內(nèi)部資源消耗的重要因素，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中如果單純的追求節(jié)能，應(yīng)用了大量的節(jié)能材料，由于其價(jià)格較高，因而會(huì)極大的增加建筑工程造價(jià)成本。相反的，如果過(guò)于注重經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而忽視節(jié)能因素，則會(huì)極大的增加能源消耗。基于此，在建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，就要綜合考慮節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性方面的因素，實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，確保設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)性。

2.5 滿足適用性原則

在設(shè)計(jì)建筑玻璃幕墻的過(guò)程當(dāng)中，要認(rèn)真勘察分析施工現(xiàn)場(chǎng)的自然環(huán)境及實(shí)際情況，使得設(shè)計(jì)方案具備更高的適用性。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，在嚴(yán)寒地區(qū)對(duì)于建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)，要確保幕墻系統(tǒng)絕壁較高的保溫性能，在炎熱地區(qū)對(duì)于建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)，要確保其具備良好的隔熱性能、遮陽(yáng)效果。在設(shè)計(jì)中，要科學(xué)合理的選擇使用幕墻材料及系統(tǒng)，以便于更好的提升建筑整體性能。

3 建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

3.1 建筑玻璃幕墻的防火設(shè)計(jì)

在發(fā)生火災(zāi)的情況下，普通玻璃幕墻往往會(huì)出現(xiàn)破碎，導(dǎo)致火勢(shì)的迅速蔓延，甚至?xí)斐扇藛T傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。在這種情況下，在建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，要充分重視起防火設(shè)計(jì)工作。針對(duì)玻璃幕墻與每層樓板、梁、隔墻處的縫隙，應(yīng)采用不小于200mm厚的防火巖棉來(lái)進(jìn)行填充，并在外部設(shè)置不小于1.5mm厚的鍍鋅鋼板承托，鋼板與主體結(jié)構(gòu)、幕墻結(jié)構(gòu)之間的縫隙宜填充防火密封膠，然后在防火密封膠的表面采用耐候膠密封，防止防火密封膠老化失效，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)可阻止竄煙竄火；層間上下防火封堵的高度不小于1200mm（當(dāng)設(shè)置有室內(nèi)防火噴淋系統(tǒng)時(shí)不小于800mm）；幕墻的層間構(gòu)造應(yīng)采用不燃燒材料設(shè)置防火隔離帶，并應(yīng)繞建筑一周封閉成環(huán)設(shè)置。建筑防火分區(qū)位置的玻璃幕墻應(yīng)采用防火幕墻設(shè)計(jì)，玻璃面板采用防火玻璃，膠條采用阻燃型防火膠條及防火密封膠，龍骨采用鋼龍骨，避免引發(fā)大面積的火災(zāi)。

3.2 建筑玻璃幕墻的抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)建筑玻璃幕墻的時(shí)候，要認(rèn)真做好抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)工作，以便于在受到風(fēng)壓的影響下能夠始終保持良好的性能?；诖耍趯?shí)際設(shè)計(jì)中要重視對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，充分結(jié)合實(shí)際情況來(lái)建立完善的設(shè)計(jì)模型，并對(duì)幕墻所應(yīng)用的構(gòu)件和模塊的抗風(fēng)壓變形系數(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，并分析玻璃幕墻的外壁環(huán)境影響，以便于更好的保障玻璃幕墻設(shè)計(jì)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，提升其安全性與可靠性。

3.3 建筑玻璃幕墻的抗震設(shè)計(jì)

在地震的情況下，玻璃幕墻極易遭受破壞，因此要想減少出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，要確保具備極強(qiáng)的抗變位能力和抗變形能力。首先，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要對(duì)建筑玻璃幕墻的各個(gè)分體連接位置進(jìn)行合理的計(jì)算，例如：連接件和豎龍骨的連接部位要預(yù)留充足的活動(dòng)余量，提升玻璃幕墻的抗震性能。其次要確保玻璃幕墻整體連接能夠達(dá)到三維調(diào)整，提升幕墻在地震情況下的彈性，吸收主體結(jié)構(gòu)的變位，在確保幕墻安全的同時(shí)，使得功能得到充分的發(fā)揮。

3.4 建筑玻璃幕墻的防雷設(shè)計(jì)

在雷電天氣下，建筑玻璃幕墻由于大量采用金屬材料，因此會(huì)形成靜電感應(yīng)電壓，對(duì)人和設(shè)備造成危害，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中要重視防雷設(shè)計(jì)。首先確保建筑防雷類別和避雷網(wǎng)絡(luò)接地點(diǎn)一致。其次建筑玻璃幕墻要建立從上到下的防雷體系，同時(shí)要確保其有效連接至主體結(jié)構(gòu)的防雷系統(tǒng)。再次在建筑玻璃幕墻防雷設(shè)計(jì)中，要將幕墻電阻控制在5Ω內(nèi)，一、二類防雷建筑物每根引下線接地電阻≤10Ω，三類建筑物要求≤30Ω。

3.5 玻璃幕墻的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)

做好對(duì)建筑玻璃幕墻的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)工作也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于遮陽(yáng)板面的設(shè)計(jì)，要確保板面具備良好的視野、通風(fēng)狀況良好，采光良好，構(gòu)造合理，最重要的是要考慮到對(duì)于直射陽(yáng)光的遮擋。一般情況下，大多將遮陽(yáng)板面設(shè)計(jì)成為百葉模式，遮陽(yáng)板主要是由混凝土、輕金屬以及鋁板等材料所構(gòu)成的。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)遮陽(yáng)板的過(guò)程當(dāng)中，由于會(huì)在一定程度上影響到通風(fēng)及防熱，因此要想避免室內(nèi)進(jìn)入熱空氣，要合理的控制好板面和玻璃幕墻兩者間的距離，使得熱空氣實(shí)現(xiàn)快速消散。此外，在選擇遮陽(yáng)板面材料及顏色的過(guò)程當(dāng)中，由于遮陽(yáng)構(gòu)件大多處于外部，因此要確保所選擇使用的材料具備較強(qiáng)的堅(jiān)固性，輕質(zhì)性，有效降低構(gòu)件整體重量。在顏色方面，最好選擇淺色，避免影響到隔熱效果。

3.6 玻璃幕墻的節(jié)能性設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，建筑物高耗能問(wèn)題引發(fā)了社會(huì)各界的關(guān)注。當(dāng)前隨著我國(guó)節(jié)能減排工作的不斷推進(jìn)，加快玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)成為一項(xiàng)重要工作。在建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，要對(duì)玻璃幕墻材料、幕墻系統(tǒng)以及隔熱材料進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)應(yīng)用，最好采用高性價(jià)比的玻璃及斷熱材料，降低玻璃幕墻K值，進(jìn)而有效提升節(jié)能效果，降低能源損耗。

3.7 建筑玻璃幕墻的可靠性設(shè)計(jì)

在建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中，安全性和可靠性設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要工作。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，要嚴(yán)格的按照玻璃幕墻設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求及相關(guān)規(guī)范來(lái)展開(kāi)設(shè)計(jì)工作，充分考慮到建筑玻璃幕墻的地震荷載、風(fēng)荷載以及玻璃自重對(duì)于受力構(gòu)件所帶來(lái)的影響等一系列方面的因素，提升設(shè)計(jì)的可靠性與安全性。與此同時(shí)，在建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，還要認(rèn)真做好對(duì)玻璃幕墻和建筑主體結(jié)構(gòu)間連接的隔離性和可靠性設(shè)計(jì)工作，結(jié)合不同形式的幕墻結(jié)構(gòu)，合理的選擇和主體結(jié)構(gòu)的連接方式。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前建筑玻璃幕墻憑借自身的諸多優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了在建筑工程中的廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，要嚴(yán)格的按照相應(yīng)的原則做好設(shè)計(jì)工作，明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提升建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)效果，滿足人們對(duì)于建筑的美觀性、實(shí)用性等方面的要求，促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。