高层建筑玻璃幕墙设计与施工分析

摘要：随着建筑领域的日益繁荣，高层建筑进行玻璃幕墙的施工也将越来越广泛，对于玻璃幕墙的施工，必须严格遵循施工规范与设计方案要求，尽可能使用防火材料，设置防雷设施，为确保安全质量建立整套管理模式，确保整个施工过程安全、高效，以促使高层建筑玻璃幕墙的施工技术在建筑领域持续健康发展。

关键词：高层建筑；玻璃幕墙设计；施工

中图分类号：TU97文献标识码： A

引言

建筑幕墙是建筑物不承重的外墙维护结构，除了具有建筑的基本使用功能(包括采光、承载、保温等)外，还具有丰富的艺术性(构造精巧、表现力强、品质纯净等)。因此，健筑幕墙在我国的使用范围已经从商业扩展到民宅，幕墙使用的材料也越来越广泛然而破璃幕墙本身造价昂贵沮抗风航震性能较差;能耗较大容易对周围环境形成光污染相关设计规范仍不是十分成熟。

1、玻璃幕墙的分类情况

1.1明框玻璃幕墙

在建筑领域中，明框玻璃幕墙是所有玻璃幕墙中出现得最早、使用范围最广的一种，其制作工艺是把玻璃板材镶嵌在铝制的外框里，并采用镶嵌或者压扣的方法作加固处理。明框玻璃幕墙的特点是质量相当有保障，使用年限长，造型增加方便，很容易达到施工要求。

1.2半隐框玻璃幕墙

将明框玻璃幕墙的铝制外框隐藏掉一部分就是半隐框玻璃幕墙，其通常被划分成两类，即横隐竖不隐半隐框玻璃幕墙、竖隐横不隐半隐框玻璃幕墙。半隐框玻璃幕墙的制作工艺是采用结构胶粘结的手段将玻璃幕墙四周所隐藏的那两侧铝制框架连接起来，而另外两侧未被隐藏的铝制框架则采用金属镶嵌的方法连接起来。就半隐框玻璃幕墙而言，两种连接方式都不可或缺，不然将可能由于玻璃所承受的负荷过高而导致幕墙自身结构存在安全隐患。

1.3隐框玻璃幕墙

隐框玻璃幕墙是一种新工艺玻璃幕墙，其制作工艺采用了新型技术，具体做法是把金属框架的所有构件全部都设置在玻璃板材的后侧，借助结构胶，把组成幕墙的那些拥有热反射性能的上千块镀膜玻璃连接在铝制框架上，如此便制成了大面积的玻璃镜面，以便制成设计师所需的幕墙效果。

1.4全玻璃幕墙

全玻璃幕墙具备着相当多的优点，如通透性强、重量轻、施工方便、维护简易、清洗轻松，还具备着相当强的艺术感、层次感以及立体感，因此它的身影频繁出现在那些大型的公建工程中。

2、玻璃幕墙的结构

一般来说，玻璃幕墙的结构主要是由结构骨架及玻璃组成的，两者有机地整体连接才能构成玻璃幕墙的方式。骨架是由不同的型材材料构成的，利用连接件来固定装饰玻璃，通过骨架把玻璃的重量和幕墙所受到的荷载全部传递给支撑体系，再由支撑体系传递给主体结构。玻璃幕墙不仅具有墙体维护的功能，还有美化建筑外立面的视觉冲击效果，也可以巧妙地配合建筑造型来表达建筑师的思维空间。由于玻璃幕墙的安全可靠性包括抗风压性、抗气密性、抗震性、防火性、抗变形性等内容，再加上其安装施工的专业性较强，对建筑物的正常使用性能影响很大，所以应根据工程需求来选择合理的结构形式，从而保证玻璃幕墙的安全性及稳定性。

3高层建筑玻璃幕墙的设计

3.1玻璃幕墙的结构设计

幕墙的支撑结构体系是十分重要的，玻璃幕墙的自重、动荷载效应、风荷载效应、抗震性能等都是在主体结构与幕墙的支撑结构体系之间展开传递的，所以这对建筑幕墙的支撑结构就要求应具备一定的刚度和强度，还应对其后期的维护工作提供一定的便利条件，对其耐久性要满足25 a的设计使用年限。

①在幕墙的所有支撑结构中，立柱的结构设计是最重要的，应注意立柱的强度及刚度满足设计荷载的要求，并具有相应的稳定性，其上下衔接设计也是很重要的，应满足现行的设计规范要求。

②预埋件的设计也是不可忽视的，预埋件一般为锚板或者锚筋，形状大多数采用平板形和槽形两类。锚板钢材一般采用Q235B，并应在其表面进行镀锌处理，镀锌厚度一般>40 um，并应具有防腐蚀的功效，并把锚板与钢筋焊接后预埋在设计的相应部位，一般锚板或者锚筋的焊接方式采取坡口塞焊的形式，如果锚筋直径>@20 mm的话，那么应采取穿孔塞焊的焊接方式。

③玻璃幕墙采用后置埋件处理时，一般采取锚栓的形式，最常用的主要有金属膨胀锚栓和化学锚栓两种，金属膨胀锚栓是通过膨胀片与混凝土结构之间的挤压力和摩擦力而产生一定的承载力，对其连接件进行受力；而采用化学锚栓时，锚固栓的直径应不小于12 mm，其锚固深度应不小于6倍的锚固栓直径，钻孔后应用空压机把孔洞内的粉尘清理干净，并用螺母把锚板固定在混凝土结构上，再把转接件焊接在锚板上，应对锚固栓进行抗拔试验。

3.2 玻璃幕墙的防火设计

①应对以下部位进行防火封堵设计：玻璃幕墙与楼板之间的缝隙、与外墙洞口部分之间的缝隙、与其他防火隔离构件之间的缝隙等。防火封堵系统应具有良好密封性、耐久性和较强的变形性，在规定的火灾时间内不应发生变形过大、脱落等现象，应由一定的稳定性。封堵的填充料应采用难燃或者不燃材料，对相应的保护面层材料应采用防火涂料等材料加以处理。

②对于没有窗槛墙的建筑幕墙，应在每个楼层的外沿部位设置高度不小于0.8m的实体墙或者防火玻璃幕墙，要求其耐火极限.1 h，并要求同一玻璃单位不得跨越两个防火区，应单独设立。

③玻璃幕墙和楼层、隔墙的外面部分之间的缝隙应用厚度不小于100 mm的矿棉或者岩棉进行封堵，并应挤压密实；应采用厚度不小于1.5 mm钢板来承托住矿棉或者岩棉，其用于封堵各个楼层之间的水平防烟带，注意钢板应镀锌；而承托板和幕墙结构、建筑主体结构之间的缝隙宜采用防火密封材料进行填充；如果设计通透隔断来分隔防火区时，可以采用满足设计耐火极限要求的防火玻璃来分隔。

3.3玻璃幕墙的安全可靠性设计

首先，应对设计出来的玻璃幕墙结构系统进行可靠性设计，应对玻璃幕墙的四性试验数值进行规定，对相关的预埋件及连接件的结构受力状态进行验算，特别是整个平面内的变形性能及地震等不可抗力外荷载作用下的极限变形进行规定；应对设计的幕墙结构系统的防雷接地进行设计，一般应把土建的防雷钢筋跟预埋件进行焊接处理，使得避雷均压环形成环状，再通过柱子里的钢筋传递到大地，注意底层整个玻璃幕墙立柱应焊接连贯的@10 mm圆钢，并和建筑场地外的接地系统进行连接，确保玻璃幕墙工程的安全。

4、高层建筑玻璃幕墙的施工技术

在幕墙施工技术上，由于幕墙种类较多，本文只对高层建筑中主楼应用最多的框架式结构上进行论述，其它如裙楼常用点支式、拉索式、吊挂式以及现在超高层单元式玻璃幕墙在本文中就不再论述。

4.1预埋件的安装技术

应严格按照设计图纸的尺寸对预埋件进行加工，注意应采用负公差要验收预埋件的尺寸，这在模板进行安装工作提供了便利。预埋件的安装位置应保证准确，预埋钢筋应与建筑主体结构的钢筋进行有效的固定，一般采取点焊的形式，应保证预埋件不发生移位现象。预埋件的位置偏差应控制在20 mm以内，标高应控制在10 mm以内，在混凝土振捣过程中应正确的施工顺序，保证锚板底下混凝土振捣密实。对于采用后锚固处理时，注意锚固栓的尺寸及埋深应满足设计要求，锚板应按照设计要求进行制作和镀锌，安装应牢固可靠。

4.2 连接件的安装技术

连接件的施工质量直接影响到后续的安装施工质量，在安装之前应先检查连接件的质量，看其型号及种类是否符合设计要求，如果预埋件的位置出现偏差，那么应先进行纠偏处理。连接件和预埋件的连接一般采用专用螺栓或者焊接来处理。采用后锚固处理的话，那么应先安装三根竖料，再来进行连接件调平工作，使得竖料的平整度满足规范要求。采用焊接时，应焊接饱满连续，并及时敲掉焊渣，经验收合格后涂刷防锈漆进行防腐处理。

4.3龙骨的施工技术

应按照设计图纸的位置，把竖骨料安装在两个连接件之

间，并在两者的接触面上放上防腐垫片，并用连接螺栓紧固，应

注意调平和垂直度的控制。立柱之间连接可以采取焊接形式或

者插接件形式。

4.4玻璃的安装技术

在安装玻璃之前，应对整个幕墙的结构竖龙骨和横梁的标高、垂直度、平整度进行仔细的检查，特别是安装孔位的检查，应保证符合设计要求。并应对钢槽内外的垃圾进行清理，对玻

璃上的灰尘进行清洁，对玻璃进行编号，以便和对应的钢槽相吻合。应先把氯丁橡胶垫块安装到玻璃下面的U型槽，并对驳接爪的安装质量和位置进行检查，确保准确无误；应把垫块放置在玻璃支承边缘，一般为面宽度1/4位置，当这些准备工作完成后，方可进行玻璃的安装。在安装过程中应及时调整玻璃的前后左右位置，使得玻璃的安装偏差在规范的允许范围内。玻璃全部安装完成后，应对整体幕墙的平整度进行检查，确认符合要求及时进行打胶。

结语

在进行高层建筑玻璃幕墙的设计过程中，应根据工程特点选择合理的结构形式，确保玻璃幕墙的结构设计满足强度及刚度的设计规范要求，并应对幕墙的防火进行详细的设计，保证玻璃幕墙的安全可靠性。

参考文献

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