浅论建筑物新型玻璃幕墙的设计与构造

摘要：介绍了玻璃幕墙设计与构造，通过对节能型玻璃幕墙的新型构造的技术性能进行分析, 探讨了玻璃幕墙在节能结构方面的运用，指出玻璃幕墙的优越性，最后对节能玻璃幕墙的发展未来作了展望。

关键词：玻璃幕墙，设计原则 ，技术构造 ，发展方向

Abstract: the article introduces the design and construction of glass curtain wall, through analyzing the energy-saving style glass wall of the structure of new technology performance, it probes into the glass curtain wall in the use of energy structure, and points out that the superiority of the glass curtain wall, and finally to energy saving of glass wall future development are discussed.

Keywords: glass curtain wall, design principle, technical structure, development direction

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

随着国家的强盛，城市化大规模建设的需要，一批高层建筑、超高层建筑拔地而起，建筑维护结构采用传统的砖墙显然不能适应，混凝土墙体则因其过于笨重而日显劣势，唯有轻钢结构配以玻璃幕墙成为最佳选择，玻璃幕墙以其晶莹剔透，轻巧美观，耐候性好，密封性佳，安装方便，维护简便等诸多优点而在高层建筑上迅速崛起独领。

建筑科技的进步也使大规模使用玻璃幕墙成为可能，首先，建筑科技的发展解决了高层建筑的诸多技术难题，高层建筑的大量涌现，为玻璃幕墙的应用提供了巨大的市场需求；其次，随着建筑材料研发的进步，已能生产出建筑上需要的各种金属构件，各类齐全的钢材、铝合金型材，幕墙接驳件等，满足了玻璃幕墙的安装要求，先进的镀膜玻璃、钢化玻璃、中空玻璃、夹胶玻璃、热弯玻璃，给不同类型的玻璃幕墙的使用提供了多种多样的选择；施工技术的进步和完善，各种先进工艺的推广成熟，使玻璃幕墙已无技术障碍。随着高层、大跨度、大空间、异型建筑的不断增加，钢结构支撑玻璃幕墙的应用将越来越广泛。

1 玻璃幕墙的建筑设计

1.1玻璃幕墙的建筑设计由原来的“适用、经济、美观” 的基本要求发展到“安全、绿色、可持续发展”的更高级的要求，对幕墙设计的认识发展也应从“制作图设计”“幕墙结构设计”发展到“建筑幕墙设计”。即幕墙设计应有整个建筑的大局观念。幕墙设计需将建筑外观、建筑功能、建筑效能有效地联系起来。这一问题，是幕墙设计水平的问题，对幕墙设计师提出了更高的要求， 需要大家不懈的努力去提高。

1.2 幕墙的结构设计原则——以玻璃幕墙为例

玻璃幕墙是建筑物的护构件，主要承受自重、直接作用于其上的风荷载、地震作用以及温度作用，其支承条件须有一定的变形能力，以适应主体结构的位移。当主体结构在外力作用下产生位移时，不应使幕墙产生过大的内力。对于竖直的玻璃幕墙，风荷载是主要的作用，其数值可达2．0KN～3．0KN/m2， 玻璃产生很大的弯曲应力。因此对幕墙构件本身而言，抗风是主要的考虑因素。但是，地震力的作用对连接节点会产生较大的影响，使连接节点发生震害，进而使建筑物幕墙脱落、倒坍，所以在抗震构造上还必须予以注意。结构设计的一般原则如下：

(1)幕墙的主要构件应悬挂或支承在主体结构上，幕墙应按围护结构设计，不承受主体结构的荷载和地震作用。

(2)幕墙及其连接件应有足够的承载力，刚度和相对于主体结构的位移能力，避免在荷载、地震和温度的作用下产生过大的变形及破坏。

(3)非抗震设计的幕墙，在风力作用下，其玻璃不应破碎且连件应有足够的位移能力使幕墙不破损，不脱落。

(4)抗震设计的幕墙，在常遇地震作用下玻璃不应破损，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。

(5)幕墙构件设计时，应考虑在重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用和主体结构位移影响下的安全性。

1.3 幕墙设计要点——以玻璃幕墙为例

(1)玻璃幕墙的建筑设计应根据建筑物的使用功能、美观要求，综合技术比较选择玻璃幕墙的立面形式、结构形式和材料。如选型不当往往花费了大量财力、物力，且效果不一定好，特别注意不能从单方面去考虑美观，实践中用组合式幕墙或局部幕墙处理外立面效果会更好，玻璃幕墙立面的线条、构图、色调和虚实组成应与建筑整体及环境协调。

(2)要注意节约能源。玻璃幕墙立面分格尺寸应与玻璃板的成品尺寸相匹配。立面分格的横梁标高宜与附近楼面标高一致，其立柱位置宜与房间划分相协调。

(3)幕墙的换气和通风的设计中，过去强调以人工换气通风为主，不主张开启或尽量少设开启窗，以降低能耗，防止窗扇破损，也使立面较为美观，因此JCJ102-96规定开启扇面积不大于幕墙面积的15%，2003年SARS之后，许多幕墙界人士进行了反思，形成了加强幕墙通风换气的共识，甚至许多业主要求将部分固定玻璃改为开启扇；所以在JCJ102-2003新修订版本中，取消了开启扇面积不大于15%的规定，采用双层通风幕墙时，室内可以从热通道取得新风，外幕墙有进风口进风的可不必设开启扇，从而在保证自然通风的同时，使幕墙保持美观和安全。

(4) 幕墙采用的防火玻璃应为单片防火玻璃及其制品，防火玻璃可以在下列情况时采用，防火墙两侧的玻璃面板，楼层间水平隔烟层，楼层结构高度小于800mm，未设实体窗下墙时楼板上的面板，楼层中的透明防火隔断，支承防火玻璃的金属骨架应采用钢结构，不宜采用铝型材。

(5)室内开间设置隔断时，声音往往通过隔断和幕墙接头之间传播，效果很不好，故该位置接头要充分考虑隔声处理。

(6)配置维护和擦洗窗扇的机构设备。玻璃幕墙高度超过40m时，应设置清洗机，并应便于操作。

(7)幕墙基本上是金属材料，应有完善的防雷设施。

2玻璃幕墙的技术性能分析

2.1构造技术

2.1.1通风幕墙

通风式幕墙由内外两层玻璃幕墙组成，或称为双层幕墙、可呼吸式幕墙、热通道幕墙等。与传统幕墙相比，它的最大特点是两层幕墙之间有一个通风换气层，由于换气层中空气的流动循环，使内层幕墙的温度接近室内温度。通风式幕墙采用烟囱效应原理，从功能上解决节能问题。由于换气层的作用，它比单层幕墙节能约50％；通风式幕墙外层玻璃可以选用无色透明玻璃或低反射玻璃，还可以最大限度地减少玻璃反射带来的光污染；通风式幕墙的隔音性能良好，可以保持室内拥有一个清静的环境；不论天气好坏都无需开窗，换气层就可直接将自然空气传至室内，为室内提供新鲜空气，提高室内的舒适度，降低空调设备带来的种种弊端。

2.1.2遮阳装置

建筑遮阳的目的在于阻断直射阳光透过玻璃进入室内，防止阳光过分照射和加热建筑围护结构，防止直射阳光造成强烈眩光。玻璃幕墙的各种节能措施中，遮阳技术可能是节约能源最有潜力和最为方便的构造手段。良好的遮阳设计不仅有利于节能，而且是幕墙构成的有机组成和塑造建筑美感的重要元素。遮阳构件多种多样，对于侧窗部分来说，有平板遮阳、水平遮阳、垂直遮阳和格栅式遮阳等。对于屋顶天窗和玻璃顶来说，布幔和格栅能够充分发挥遮阳作用。