探究高層建筑玻璃幕墻設計與施工技術

彭成泉 珠海興業綠色建筑科技有限公司工程師

隨著國家經濟水平的不斷提升，城市建設越來越受到國家的重視。在此背景下，大部分人們定居在市區，導致城市人流密集，土地資源更加緊張。為了提高土地利用率，建設高層建筑是較好的解決方案。與此同時，高層玻璃幕墻也被廣泛應用。高層玻璃幕墻不僅能幫助城市建筑抵御一定的風沙侵害，而且具有隔熱的功能，采用多層玻璃可以抵擋大部分的太陽輻射。此外，高層幕墻玻璃還增加了城市的美感，具有美化城市的作用。但是施工難度較大，在建設過程中需要結合玻璃的性能結構和人們的使用需求合理地設計方案，完善施工技術。

1 玻璃幕墻的發展現狀

1.1 玻璃幕墻設計的靈活性

早在玻璃幕墻剛興起的時候，大部分企業都是單獨承擔設計和施工兩方面的工作，這樣不僅增加了企業的生產壓力，而且帶來較多弊端。由于企業缺乏專業的設計人才，難以正確地根據玻璃本身的結構特性安排合理的采光度，使得設計的玻璃功能性較差，設計缺乏美感。另外只是簡單地將玻璃合理安置，缺乏設計的靈活性，而且施工過程中也可能會出現材料質量較低、使用年限較短以及安全隱患較大的弊端。但是隨著近年來我國外包產業的發展，眾多優秀的設計公司產生。在國家政策的指引下，眾多公司將幕墻玻璃的設計和施工承包給專業的公司，不僅減少了不必要的安全隱患，而且還可以結合業主的要求和當地的自然環境作出合理的設計方案，增加了設計的靈活性[1]。

1.2 玻璃幕墻使用材料的環保性

隨著我國對環境保護重視程度的提高，企業紛紛借助科技力量降低玻璃材料的污染性，采用環保材料。近年來我國幕墻設計充分借助自然環境，減少資源的消耗。例如，在隔熱方面，幕墻玻璃在原有玻璃上增添一定比例的金屬氧化物，使其充分吸收太陽光的紅外線，增加透光率的同時，加強了建筑的保溫功能，節省能源消耗。另外，真空玻璃的使用減少了玻璃的導熱性，可以起到良好的節能環保作用，新型化學物質的使用替代原有的玻璃材料，降低其生產的污染性，有利于環境保護。

2 高層玻璃幕墻的設計方案

2.1 靈活采用玻璃幕墻的結構形式

玻璃幕墻主要是由骨架、附架以及玻璃3 個部分組成，其中骨架是支撐玻璃堅固程度的重要部分。目前，玻璃幕墻的結構主要有金屬支承結構點式、全玻璃結構點式以及拉桿結構點式3 種結構形式。每種結構形式都有獨特的優點，其中金屬支承結構采用金屬材料為骨架支撐，安全性較強，同時靈活的造型變化也滿足人們對建筑美感的追求。全玻璃結構點式成本較低，獨特的連接方式使得建筑視線開闊，給人以空間最大化的視覺體驗。而拉桿結構點式采用不銹鋼拉桿或拉索支撐幕墻，減少玻璃整體受力情況，使得玻璃在運輸過程中降低破損率。在設計過程中要充分借助各種結構的特點，靈活地采用支架結構，增加玻璃的功能性。

2.2 依據環境和戶主要求使用玻璃材質

玻璃的使用具有靈活性，不同場合和采光情況對玻璃的材質、顏色以及角度使用有區別。例如，在一些公共場所的建筑設計上，如商場、文體設施以及博物館等人流量較大的公共區域高層部位的外圍應當采用帶有安全夾層玻璃，并且選用堅固的連接材料加固玻璃，防止玻璃墜落造成人員傷亡[2]。高層建筑最容易受到風塵和輻射等環境因素的影響，因此玻璃的質量和功能要求較高。熱反射玻璃對可見光的透射率較為適當，同時可以較好地反射紅外線和吸收紫外線，隔熱效果較好，在較為干燥炎熱的環境下是較好的選擇。玻璃幕墻的顏色根據玻璃不同的透光率變化，往往不同的安裝角度和建筑位置會呈現不同的玻璃顏色，有利于充分利用自然光源的同時增加建筑的美觀度。

2.3 根據建筑受力使用恰當的支撐框架

使用框架支撐玻璃墻可以有效地承擔玻璃自身的重量，減少玻璃的負荷，延長玻璃的壽命，增加高層玻璃幕墻的安全性。目前，支撐框架主要有明框、隱框、半隱框以及不規則框架等多種形式，每種框架結構都有一定的適用范圍。其中，明框施工技術水平要求較低，可以同時固定玻璃和支撐骨架，安全性較強。隱框在建筑外圍看不見玻璃金屬框架，需要借助特定的膠將玻璃固定，主要靠密封膠承載玻璃的重量，技術水平要求高，操作不方便。與此相比，半隱框結合了兩者的優點，更能體現建筑的美感。在設計玻璃支撐形式時要主動觀察原有建筑的高度、玻璃尺寸以及建設風格，多角度衡量，實現實用與美感多元化需求。

2.4 注意玻璃幕墻的防火設計

高層建筑一旦發生火災，損失較大，尤其是高層玻璃幕墻在火災下承受能力較弱，很可能導致玻璃脫落，危及附近建筑，傷害行人，造成更大的損失。因此在設計高層幕墻玻璃時要注重防火功能的增加以及幕墻與樓板間的防火區域建設，細化銜接處，在玻璃幕墻的填充處使用防火材料，安裝感應系統，使其在火災發生時迅速作出反應，依靠噴頭及時為玻璃降溫，以防造成不可逆的危害[3]。

3 高層玻璃幕墻的施工技術探究

3.1 根據圖紙組合安裝單個玻璃

每一塊玻璃的拼接質量會影響到后續施工建設質量，施工開始前要提前做好準備工作，嚴格根據圖紙的尺寸要求將玻璃按照設計的效果進行拼裝。在此過程中要精準測量，減少玻璃誤差，使玻璃的支撐骨架和橫梁保持垂直，同時要注意保持支柱的穩定。高層建筑玻璃幕墻施工技術較為復雜，涉及到諸多零部件，具體結構如圖1 所示。通過細致分析高層建筑玻璃幕墻的具體結構，可以幫助相關設計人員深入地研究相關施工技術。在高層玻璃幕墻安裝過程中，首先需要相關技術操作人員調整主次龍骨位置，隨后利用專業工具調整安裝螺栓，利用膠條暫時固定玻璃幕墻，然后安裝縱向扣板和隔熱塊，接著安裝內壓板。

圖1 高層建筑玻璃幕墻組裝與拼接結構

3.2 施工測量放線

在高層建筑施工過程中，為了保持安裝的準確性需要確定中垂線。施工過程中可以根據圖紙設計和實際數據預估決定出幕墻的大致位置，定好建筑轉角處銜接點的位置，進行埋線，然后再結合設備具體使用情況，反復測量玻璃幕墻的安裝角度，利用專業化儀器調整玻璃幕墻角度。在此過程中需要注意天氣狀況，必須保證測量環境周圍風力小于四級，以便保證角度測量準確性。

3.3 幕墻的骨架安裝

在施工過程中要注意立柱和建筑整體高度間的聯系，根據樓層高度適當調整立柱的垂直高度，同時也要注意空間內部結構的應用和設計的美觀。在安裝完立柱后，將各立柱間用套管連接，同時要留有一定的銜接縫隙，避免使用過程中的溫度變化導致玻璃墻形狀不穩定。安裝完立柱后需要使用橫梁將其固定，增加建筑的穩定性。

3.4 安裝玻璃以及后期的防護措施

玻璃的安裝要根據一定的順序，放置玻璃時要留出一定的傾斜角度保持玻璃的穩定性，防止玻璃損壞造成經濟損失。工人在施工過程中要對之前的施工進行恰當的檢測，一切沒問題后再進行安裝，這樣有利于提高工程進度，減少建設損失。此外，在安裝過程中還要注意各玻璃銜接的地方，采用特殊方式將其固定，提高施工質量[4]。

由于高層建筑缺乏阻擋，受到的環境影響較大，在惡劣天氣下高層玻璃很容易遭受損壞，所以在玻璃安裝結束后要在其頂部加固鐵皮，同時建設后期要對玻璃頂端及時維修，加強防滲處理，減少雨水或者冰雹對玻璃的侵蝕。安裝結束后要留有一段檢測期，定期對玻璃的縫隙、樓板銜接處以及防火設施等進行全方位檢測與維修，確保玻璃使用的安全。

3.5 注意施工技術安全

高層玻璃幕墻的安裝危險性較大，由于高處作業對細節性要求較高，尤其是對不規則建筑物施工時，曲面銜接較多，高空操作靈活性較差，因此相關施工人員以及技術操作人員需要提前熟悉每塊玻璃的重量以及施工操作難點。在拼接過程中要找準每塊玻璃的受力點，使玻璃均勻受力，同時要設計好玻璃的承重力，降低施工過程中的危險系數。

4 結語

高層建筑中玻璃幕墻的應用越來越廣泛，玻璃幕墻的應用為日常生活增添了美感的同時，也為舒適生活盡提供了保障。但高層玻璃幕墻也有一些缺點，影響著人們的日常生活。應該借助新進的科技改進這些缺點，讓高層幕墻玻璃的優勢更好地發揮，創造美好生活。