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圖2為單元幕墻防水的實現方式。圖中，型材腔壁上的孔洞主要起排水作用，同時使不同的腔體間保持等壓。工程施工中，先在膠條1上切兩個豁口，使腔一、腔二與室外空氣連通，成為等壓腔，使水沿型材斜坡順利排出。膠條2使室內與其他腔體均隔絕，雖然室內與其他腔體有壓力差，但沒有水的通道，這樣就實現了幕墻的水密性。
氣密泡棉的功能是有效提高氣密，即“室內側實現嚴密氣密是形成等壓原理的關鍵”。這是實際工程設計中往往被忽略的因素，從而出現氣密性低 氣體流動 穩定等壓難以實現 腔體內水積累 發生滲漏現象。
氣密泡棉作為單元幕墻的最后一道密封線，對于整個幕墻系統的防水性能至關重要。尤其是超高層建筑，高度氣流相對穩定，如果腔一腔二之間的氣壓稍有差別，就會有持續的水流進入腔二，膠條二與氣密泡棉如果密封處理的不好，水就會流入室內。所以超高層建筑幕墻單元系統的最后一道氣密泡棉需要通長設計(常規單元幕墻只在十字交叉位置鋪設300mm左右的氣密泡棉即可)。
4.3 超高層幕墻防水設計難點
從大多數幕墻測試的過程來看，單元式幕墻在測試過程中存在不同程度這樣或那樣的問題。其中水密性、氣密性是比較突出的問題。說明幕墻在防水系統設計上存在一定缺陷。
單元式幕墻單元板塊是在廠房里制作、組裝完成的，能在現場直接安裝到建筑主體結構上。無論是插接還是對接，單元板塊在上下左右以及單元板塊“十字”接口處均需要密封處理。
如何從系統設計中處理好這些自由縫是解決單元式幕墻水密性的關鍵。由于縫隙腔內外的氣壓差是雨水滲漏的主要動力，因此要求縫隙空腔內的氣壓與室外氣壓相等，以防止內外空氣壓力差將雨水壓入腔內。
4.3.1型材斷面（詞條“斷面”由行業大百科提供）構造設計的合理性
A.合理設計型材端面及型材咬合位置，盡量將水密線與氣密線分離，保證等壓腔發揮作用。
B.斷面上盡可能避免在制作過程中開工藝孔，氣密線腔壁上禁止開工藝孔。
C.斷面設計時應考慮在豎向(或橫向)構件上設置傳遞荷載與作用的專用裝置，盡可能避免氣密線膠條參與傳力，
D.插接式單元幕墻在斷面設計時應考慮板塊安裝后插接件之間有不小于15毫米的搭接長度。以便有能力適應層間變位和吸收現場安裝產生的誤差。
E.斷面設計時應考慮預留安裝軟披水膠條的槽口，以便板塊安裝后在縫隙處形成阻水屏障。
F.斷面設計時應盡可能考慮減少零件數量，降低構件的加工量和加工難度，以便保證板塊的組裝質量。
G.幕墻板塊的型材斷面種類應考慮盡可能的少，同時應考慮到盡可能減少零件的組合量，以便減少板塊組裝所形成的縫隙。
H.單元幕墻的氣密線應形成閉合。在結構上必須防止十字接口處存在漏氣的通道，圖2的構造中幕墻板塊在十字接口處可用膠板10實現密封。
4.3.2膠條設計的合理性
膠條決定了單元式幕墻的水密性、氣密性以及幕墻防水性能的耐久性。目前工程上所用的膠條大多存在一些問題。究其原因是對膠條的產品性能缺乏了解，膠條的斷面設計存在不合理現象。事實上膠條的材質、延伸率、壓縮量以及斷面形式都很關鍵。單元式幕墻密封性膠條主要是三元乙丙(EPDM)膠條，這種材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐氣候老化性、耐熱老化性、耐水性，還具有較好的耐化學藥品性，可以長期在陽光、潮濕、寒冷的自然環境中使用。EPDM橡膠有很多種牌號，不同的牌號各有不同的特點，因此可以說三元乙丙橡膠的化學成分及配方決定了膠條的使用環境和工作性能。
幕墻用三元乙丙膠條的基本成分為三元乙丙膠，碳黑，活性劑，增塑劑，硫化促進劑等。其中膠條的含膠率控制在35%左右，含膠率過低，材料的力學性能特別是拉伸強度、回彈性、耐老化性（詞條“耐老化性”由行業大百科提供）等變差，使用壽命大為縮短。但含膠率過高，成本會提高，同時材料的性能也同樣變差。其中補強劑，硫化劑，增塑劑并不僅僅起到降低成本的作用，只要加入適量，比例得當，能夠改善材料的性能。
根據不同的氣候特點，應選用不同的EPDM牌號。總結近些年的應用經驗，膠條的設計可遵循以下原則：
A.在北方地區，溫差大，冬天溫度很低，最好選用部分充油牌號，在配方設計中充分考慮材料的低溫脆性，這樣硬度對溫度的依賴性小，便于安裝和使用。
B.膠條在設計時必須確定合理的斷面形式，選擇合適的EPDM橡膠牌號，膠條的位置和作用不同，其斷面形式也應該不同。
C.在膠條設計時，必須合理確定壓縮比和硬度。
D.對有特殊環境要求的膠條，有必要與膠條供應商進行聯合設計，彌補設計人員知識面的不足，充分利用膠條材料的優良性能。
E.對接型單元幕墻的氣密線膠條豎橫應相同，確保膠條在板塊四角周圈形成閉合。
4.3.3 單元板塊插接方式的合理性
目前大部分工程的單元板塊豎向插接需要300mm左右的插接過程，主要是因為轉接系統的構造設計，而出問題往往就在這300mm的插接過程，膠條設計的不合理或材質選用不對，導致膠條變形，甚至脫落等，進而喪失功能。
有以下兩種模式，來改善：
其一，調整轉接系統，將插接過程縮小到50mm左右
其二，調整膠條截面及材質。
5、防雷系統設計
5.1 雷擊事故
雷電作為自然界破壞力巨大的自然現象，給人們的生產生活造成了巨大的影響。從古至今人們對雷電現象充滿了敬畏，但是人類從未停止對雷電的探索。從富蘭克林發明避雷針開始，雷電對人類的生活的影響發生了嶄新的變化。
雷擊事故是由自然界中正、負電荷形式的能量造成的事故。
雷擊分為直擊雷、靜電感應雷和球雷。當帶電積云接近地面，與地面凸出物之間的電場強度達到空氣的擊穿強度(25～30kV/cm)時，所發生的激烈的放電現象稱為直擊雷。其每一放電過程包含先導放電、主放電、余光三個階段。當帶電積云接近地面凸出物時，在其頂部感應出大量異性電荷，當帶電積云與其他部位或其他積云或地面設施放電后，凸出物頂部的電荷失去束縛，高速傳播形成高壓沖擊波。此沖擊波由靜電感應產生，具有雷電特征，稱為靜電感應雷。雷電放電時，雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場，在鄰近的導體上感應出很高的電動勢。該電動勢具有雷電特征，稱為電磁感應雷。雷電放電時產生的球狀發光帶電體稱為球雷。球雷也可能造成多種危害。示圖表示的示被雷電擊中的上海中心工程和迪拜塔遭雷擊圖片。
雷電放電具有電流大、電壓高、沖擊性強的特點。其能量釋放出來可表現出極大的破壞力。雷擊除可能毀壞設施和設備外，還可能傷及人、畜，引起火災和爆炸，造成大規模停電等。因此，電力設施、建筑物，特別是有火災和爆炸危險的建筑物，均需考慮防雷措施。造成重大人身傷亡和經濟損失的黃島油庫火災就是由雷擊引起的。
高大的建筑物和工程設施，特別是有爆炸或火災危險的建筑物和工程設施，變配電裝置等應采取直擊雷防護措施;凡遭受雷電沖擊波襲擊可能導致嚴重后果的建筑物或設施均應采取雷電沖擊波防護措施。
5.2 高層建筑防雷設計原理
高層建筑的防雷系統主要由接閃器，等電位連接系統，接地連接系統組成。設計主要是利用避雷針的原理特性：雷雨天氣，高樓上空出現帶電云層時，避雷針和高樓頂部都被感應上大量電荷，由于避雷針針頭是尖的，而靜電感應時，導體尖端總是聚集了最多的電荷，這樣，避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電云層形成了一個電容器，由于它較尖，即這個電容器的兩極板正對面積很小，電容也就很小，也就是說它所能容納的電荷很少，而它又聚集了大部分電荷，所以，當云層上電荷較多時，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導入大地，使其不對高層建筑構成危險，保證了它的安全。
樓體主要是利用均壓等電位原理，形成局部等電位和整體等電位，以免不同位置出現大的電位差，從而傷人或損壞建筑設備等。原理圖見示意圖。
5.3 幕墻防雷設計
《玻璃幕墻工程（詞條“玻璃幕墻工程”由行業大百科提供）技術規范》JGJ102-2003規定：“玻璃幕墻的防雷設計應符合國家現行標準《建筑物防雷設計規范（詞條“建筑物防雷設計規范”由行業大百科提供）》GB50057和《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16的有關規定�！薄�金屬與石材幕墻工程技術規范》防雷問題專題審查會紀要將送審稿中“防雷體系”改為防雷裝置。取消關于接地電阻的要求。
《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003第4.4.13條還規定：“幕墻的金屬框架應與主體結構的防雷體系可靠連接，連接部位應清除非導電保護層�！� 《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2003條文說明第4.4.13條指出：“玻璃幕墻是附屬于主體建筑的圍護結構，幕墻的金屬框架一般不單獨作防雷接地，而是利用主體結構的防雷體系，與建筑本身的防雷設計相結合，因此要求應與主體結構的防雷體系可靠連接，并保持導電通暢。”《建筑物防雷設計規范》GB50057主編林維勇告知：“金屬幕墻防側雷：通過將安裝金屬幕墻的垂直金屬桿件于每層與圈梁或柱子鋼筋連接的予埋件連通�！�
案例：
深圳京基大廈采用將建筑物樓體以及內部所有金屬物，用電氣連接的方法引入地下的聯合接地防雷系統。包括幕墻系統的防雷體系與外框鋼骨架相接形成良好的電氣連接，屋頂的擦窗機等金屬部件與接地網絡可靠連接，室外泛光照明燈具接地與幕墻形成良好的電氣通路等，形成一個法拉第籠式網狀結構整體，并保證接地電阻小于1歐姆，使整座建筑物成為一個良好的等電位體，把雷電對接閃器閃擊的電荷盡快地泄放到大地，使其與大地的異種電荷中和。當雷電來襲時，由于建筑物內部及其附近基本上做到等電位，因而不會發生建筑物內部的設備被高電位反擊和人被雷擊的事故。
5.4 高層建筑防雷設計誤區
幕墻的設計師在設計避雷系統時，往往忽略了一個問題，如果幕墻系統在室內外均有金屬結構時，幕墻的設計師大部分都不會考慮室外的金屬結構，如扣板等，但是如果幕墻受到的側雷擊，那么室內的避雷系統便會形同虛設，室外的金屬結構就會被擊穿，幕墻使用功能便會受到損失，嚴重時會喪失功能。
6、施工工藝性及維護方便性設計
6.1 超高層建筑施工工藝性設計
超高層建筑幕墻的安裝施工是超高層幕墻設計最大的難點之一。包括單元的生產加工、運輸、吊裝等程序都需要認真的設計。由于每個工程都有自己獨特的特點和環境，所以很難歸納成統一的知識進行學習。本書以上海中心大廈為例，通過實際的案例來學習超高層幕墻的施工工藝。
上海中心施工工藝簡介
上海中心采用整體式單元式幕墻，玻璃單元和層間轉換連接的凹凸臺不銹鋼板在廠內組合完成，現場進行整體吊裝，單元板塊需一次安裝到位。因此，無論是工廠內加工制作，還是現場定位安裝，都需達到“汽車級”的施工要求。
鋼結構的設計精度。外幕墻及支撐鋼結構都通過徑向和橫向鋼桁架從主體結構外挑，其所有荷載和能量也通過鋼桁架傳遞給主體結構。鋼桁架的剛度與支撐鋼結構的位移有直接的關系。為減小懸挑鋼桁架的不均勻沉降，降低由其他不確定因素引起的施工、安裝誤差，設計院在進行懸挑鋼桁架設計時，適當提高鋼桁架的剛度。在鋼結構安裝時，考慮到結構在幕墻重力荷載作用下的沉降，環形鋼梁的實際定位線經計算需比設計定位線上調，在本區的幕墻安裝完成后，環形鋼梁實際定位線在幕墻重力荷載作用下沉降了約28mm，在上部的幕墻相繼安裝完成后，環形鋼梁實際定位線與設計定位線最終重合。
超高層建筑幕墻安裝首先要將整個建筑進行規劃分區，然后按照各區域特點選擇適當的施工機具。如下圖所示。
6.2.2超高層建筑幕墻玻璃的更換
由于超高層建筑施工工藝較難，所以工程設計的同時要充分考慮后期維護的方便性。尤其是玻璃的更換或補片。上海中心大廈和俄聯邦大廈為例，這兩個工程在完工后整整花費了幾個月的時間去更換施工過程中破損的玻璃。
因此在幕墻的設計階段要合理的選擇幕墻系統，盡量避免隱框系統，選擇更換方便的明框、半隱框或裝配式幕墻結構。另外，目前玻璃破損的更換主要依靠擦窗機，但清洗機器人的發展，注定要替代擦窗機的主要使用功能，那么取消擦窗機就會面臨玻璃更換的新模式。
三、超高層建筑幕墻材料技術應用中的問題解惑
1超高層建筑幕墻對幕墻玻璃的要求
超高層建筑幕墻對幕墻玻璃的要求，主要是外觀、節能、隔音及安全性。
第一外觀，玻璃幕墻的外觀顏色主要考慮玻璃外側的鍍膜面的顏色，還有反射率的問題，以及光學變形的問題，另外還有加一些特殊彩釉的效果。幕墻上墻的時候顏色是反射的，看到的其實是透過色，所以正常的應該是用黑色背景去觀察，觀察反射天空的顏色。因為鍍膜除了節能還有它的顏色非常豐富，配合鍍膜來說，透過率高反射率也高，透過率高反射低，要求通透，透過率低反射率高，這是以前老式的商業建筑，透過率低反射率也低，顯得比較厚重穩重，就是政府大樓這些，所以透過反射有一定的配合意義。鍍膜的反射性，色彩豐富的反射率肯定會高，金色絕對會超過30%的限制，所以這是一個概念。第二如果像這種無色，反射率就會低一點，當然還有環境的因素，晴天跟陰天就不一樣，因為我們膜是多層納米膜，晴天觀測到的顏色效果肯定會更好一些。包括光污染（詞條“光污染”由行業大百科提供）的問題，上海都是15—16%的反射要求，深圳是20%的反射要求，幕墻最終要保證這個顏色的一致性和效果，所以反射率太低，反正不利于顏色一致性的遮蔽效果，當然像裙樓對交通影響很大的，這個一定要控制反射率，主體可能反射率還是要去平衡。同時還有光畸變的問題，玻璃整體板面的變形無可避免。同時這個變形除了玻璃本身的設計，鋼化質量，厚度設計有關系，還包括環境因素，安裝因素。
第二節能，首先我們要看熱源，第一個來源就是陽光輻射，有太陽就可以輻射，第二是遠紅外線輻射，對于輻射來說，陽光輻射主要通過遮陽，遠紅外輻射主要通過輻射率，輻射率的概念其實就是遠紅外的吸收率，對紅外基本不吸收，90%都被反射掉了。衡量這個玻璃節能的指標，熱量傳遞最主要的還是SC和U值，U值可以根據公司計算出來的，其實U值大家記住這三點，一個玻璃結構的配置，只要跟它整個材料的導熱系數有沒有變化，輻射率有沒有降低，空氣的厚度有沒有改變，這三個因素就會決定它最后的K值或者U值。普通玻璃的導熱系數是1，因為它的空氣導熱系統只有0.024，導熱系數、輻射率和空氣層的厚度就決定了玻璃層的K值。這是降低玻璃K值的方法，為什么說夾層K值比較高呢?導熱系數沒有變，輻射率沒有變，拿這三個指標去判斷，這是一個依據。另外一個因素就是空氣層厚度，這里有實驗數據也有理論分析，美國標準跟中國標準一樣，大概12厚是最佳的厚度，按照歐洲標準大概16，同時根據氣侯條件，北方偏12，南方偏16會更好一點，因為這里面的差別就是邊界和室內外的條件，中國的標準U值和SC值總是偏大一點，所以在討論的時候一定要明確你到底是哪個標準，所以一定要有一個統一的前提條件。SC值這里面有一個概念，SC值透過玻璃太陽能隔熱因子，完全用g值就可以衡量過熱的效果，SC值是大于g值的，整個太陽能直接透過，280—2500納米。這個圖可以更直觀的說明普通玻璃隔離紅外線的能力，同時對于雙銀和單銀的區別，光熱比會更高一些。同時北方的遮陽也有問題，北方高好還是低好?夏天用來遮陽，越低越好。同樣的遮陽系數0.37的情況下，單銀大概35，雙銀62，差了將近30個點，遮陽系數可以用來衡量遮陽的效果，但是遮陽的效果不能只用SC來衡量，單用SC來衡量不科學。這里面有一個概念，引入了LSG，更科學的評價玻璃的采光和隔熱，單銀1.2、1.3，雙銀做到1.5、1.6，它們之間有這樣的內在關系。說到節能，北方關注K值，南方關注SC值，當然現在節能已經走到了第四步，三步節能相比國外來說，我們能耗還是高50%，所以現在提到第四步節能，再節省30%，累計節能達到75%。
第三隔音，聲音基本知識，因為隔聲這一塊開始關注越來越多，里面還有一些誤區。聲音的特征就是特質強度，還有分貝值，在20赫茲和2萬赫茲，比如3分貝變化感覺不到，5分貝會有感覺，10分貝感覺非常明顯，我們的會場環境大概50、60分貝。隔聲材料都有三個原理，第一是共振效應，第二是表面質量定律，質量越大，它的隔聲的損失會越大，一般來說質量增加一倍，隔音值會增加6個分貝，同時對空氣層的厚度，我們普通的住宅門窗595的結構隔音效果不好，雖然有9毫米的空氣層，但是遠達不到要求，其實還不如單片，所以隔音值至少要超過10對隔音才有貢獻。同時空氣層12的時候，附加值大概有1分貝，再加上調整系數，翻倍的話只增加3個分貝，所以這是跟空氣層厚度表面質量的關系。吻合效應，所以隔音的角度8+6肯定比8+8要好。其實中空比單片玻璃的隔音還差，單片會小于夾層，夾層中空會更好，普通夾層都可以到38、39，如果像我們高端幕墻夾層中空，這個隔音是最佳的配置，比如6、1.52，或者8的話，這個隔音值會更高，外面80分貝很吵，但是你通過玻璃一隔，窗要配合起來，室內只有40分貝，40分貝就會非常安靜。
第四安全，鋼化玻璃自爆的原因是什么?鋼化玻璃在沒有機械外力作用下會產生自爆，除了玻璃本身其實還有設計的因素，也有包括安裝的因素，不一定所有的自爆都是玻璃本身。關于這個話題，國家3月份也出臺了新的規定，關于進一步增加幕墻安全防護的通知，建筑門窗幕墻用鋼化玻璃，4月1號剛開始執行，這里面有五點避免鋼化玻璃自爆的方法：第一選擇優質平板玻璃;第二適度鋼化;第三保證鋼化玻璃表面應均勻;第四提高鋼化玻璃邊部加工質量;第五限制鋼化玻璃尺寸。因為現在建筑尺寸越做越大，比如6毫米建議最好不要超過3個平方，8毫米4個平方，10毫米5個平方，建議大家在考慮幕墻設計過程中盡量把尺寸做小一點，這個對安全來說肯定有好處。自爆解決方案，第一是均質處理，第二是夾層鋼化，第三是SGP夾層，它的性能非常好，安全性非常高，但是造價非常貴，第四是半鋼化夾層，第五是超白玻璃，因為超白的鐵含量只有普通玻璃的1/10，最主要的優勢就是缺陷非常少，同時還有一個優點就是它的顏色非常白。
2 石材與陶土板性能對比
3鋁型材設計難點
3.1 鋁型材的截面特性設計
目前，大部分的幕墻設計師對鋁型材計算完全依靠于結構計算，基礎的計算知識匱乏，而絕大部分的結構計算人員同時對幕墻系統結構沒有合理的優化能力。所以會往往產生很大的浪費。所以在實際設計中，幕墻設計師應掌握基本的結構計算知識，同時應對結構計算人員進行幕墻基本知識培訓，提高結構優化能力。
3.2 鋁型材的加工與組裝
對超高層建筑玻璃幕墻來說，產品的加工與組裝、安裝精度要求會很高，所以鋁型材的加工與組裝工藝越簡單、工序越少就越容易保障產品的質量，特別是針對異型玻璃幕墻。
3.3鋁型材的表面劃傷、擦傷、碰劃
鋁型材(除先天缺陷外)表面劃傷、擦傷、碰劃等后天缺陷，產生于型材商家的擠壓過程、轉運、包裝、發運等;幕墻廠家的加工、轉運、運輸、包裝、組裝、存儲、安裝等等環節，應盡量加大在每個環節的質量控制，特別對超高層建筑，因風力較大，所以在吊裝安裝過程中，必須進行防磕傷保護措施。將缺陷降到最低，并引進新型的修補工藝。
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