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摘要：建筑幕墻 的應用在西方以1851年倫敦“世博水晶宮”玻璃帷幕為標志，已經歷160多年發展歷史，國內則以1983年興建的長城飯店為標志也發展了30多年。作為建筑重要功能部件，幕墻經大量的應用實踐和理論研究已進入智能信息化、綠色環�；�、工廠裝配化及個性化發展階段。其中有經典成功案例，也有值得吸取教訓的遺憾工程。這些均是建筑幕墻行業發展過程中積累的寶貴財富。我們回顧過去、展望未來時發現太多需要總結的升華認知和理念。本文試圖系統性反思幕墻設計理念、方法，嘗試進行理論化概括，試圖為實現更好的幕墻設計提供啟迪和幫助。
一 前言
建筑幕墻是建筑之子系統，不承受來自主體的荷載 ，而自身所受荷載傳遞給建筑主體結構 ，相對于主體具有微動能力的圍護體系。所以，只有在建筑系統內從哲學高度認識建筑幕墻才能把握其本質。人類知識體系本質上是層級化互動認識，這一點得到了現代腦科學、心理學和社會學強有力的支持。所以哲學認識作為認知世界的最高階概括，對具體認知提高產生強大的推動作用。哲學有三個維度：討論“實在”的“形而上”，討論“知識”的“認識論”和討論“價值”的“價值論”。
我們以“物質實在論”的唯物主義為基礎分析幕墻，得出以下結論：建筑幕墻既是生產力和技術工藝發展的必然產物，又被人類“情感沖動事件”所推動而演變。英國倫敦“水晶宮”幕墻就是早期的例子，工業化為其提供了實現的可能，需要展示工業成就的世博會 為它提供了應用的契機。ZahaHadid Architects建筑設計為代表的非線性 建筑及外皮設計被歡迎，則是當代的例子——數字化技術為其提供了強有力支撐，人們審美的豐富性需求，為其提供了廣泛的實踐土壤。所以，非線性元素為例，在建筑設計、建造和營運過程中創造的新感受，一定在多樣化的建筑實踐中，為建筑提供更多復合而彈性 使用機會而，成為當今具有活力的“事件”。
建筑幕墻的發展趨勢——作為建筑幕墻設計，隨著互聯網基礎設施的完善、智能控制產品成本的下降、建筑人性化需要和環保要求的提升，必然走向智能信息化、綠色環保化、裝配化。同時不可回避的是：幕墻作為建筑子系統，在滿足建筑量身定制設計的過程中“個性化”既是必然，又是其永恒審美價值所在。因為業主表達自我個性與商業利益追求、建筑設計師 （詞條“建筑設計師”由行業大百科提供） 表達自我獨創和藝術造詣的理想和大眾實用主義評判等多重互動是其永恒的動力，建筑設計一定在個性化道路上分化發展。被廣泛質疑的央視大樓方案選擇就印證了以上的看法，只不過在這里個性表達動機更強烈而已。所以，可以說幕墻設計是建筑設計創新的重要組成部分，與建筑設計互動過程中演變、升級和發展。
二 幕墻設計新理念
1建筑幕墻結構設計 、功能和性能設計與建筑整體功能和美學相結合，才能實現精品。
1.1以建筑師的眼光看幕墻，才能走出“幕墻本位主義”(往往以“幕墻直接成本主義”表現出來)，以建筑有機整體思維的更高層次上把握幕墻設計本身的要點。
建筑以實用為基礎，綜合依據場地特點、功能需要和文化表達等需求，“無中生有”式的創造過程，創新是其靈魂。所以幕墻除了保證幕墻本身的基本功能性外，要滿足建筑整體設計理念，也就是說要秉持建筑師一樣的整體觀念，否則很容易失去方向，難于實現與建筑整體和諧的幕墻設計。
案例：蘇州科技文化藝術中心。該項目位于金雞湖畔的文化水廊景區，臨水而筑。方案由保羅
保羅·安德魯(Paul Andreu)設計，設計體現蘇州建筑傳統元素：“一顆珍珠、一段墻和一個園林”為建筑美學上的立意。
建筑圖案幕墻研究：模塊化、張力 線條、高效加工安裝工藝。
蘇州科技文化藝術中心月牙形建筑外皮圖案象征聞名世界的“蘇州絲綢”放大圖案元素。所以線條要有內在的編織張力，同時要實現天衣無縫地連續對接，不能有斷續不暢的感
覺。為此我們試著心懷建筑設計師情節，配合建筑師進行了多次圖案及圖案加工工藝實驗，最終經華東院崔中芳等建筑師確認，確定了“模塊化雙層鋁板 單元”設計方案。該方案用36種基本的模塊圖案完成整個立面圖案的無縫對接。
圖案試驗1(如圖1.1.4)，目標是用規則穿孔形成條狀圖案+條狀圖案，以實現立體圖案。
圖案試驗2(如圖1.1.5)，目標是用鋁 板、噴涂 鋼板 和不銹鋼板 （詞條“不銹鋼板”由行業大百科提供） ，以實現張力不同而成本有差別的圖案方案。由于鋁板是高光反射材料，加工圖案可用沖切、水切割 （詞條“切割”由行業大百科提供） 或機械切割，但不能用激光切割 （詞條“激光切割”由行業大百科提供） 。噴涂碳鋼 板和不銹鋼 板可以用以上四種方法加工。但不銹鋼板成本高、噴涂鋼板防腐 性能不足而只好選用機械切割工藝鋁板。
圖案試驗3(如圖1.1.6)，目標是模塊化雙層鋁板，由機械切割單層鋁板組合焊接 而成(平板 或彎弧板)。
這種模塊化方法多種優點于一身是比較理想的方案。其優點是(下圖a~f)：
幾何形狀易于實現，即易于組裝完成穩定形狀，特別是形成弧形雙層鋁板方面優勢明顯。因為把兩張平面 單板 ，經過冷彎 組合焊接起來形成整體雙層彎弧板時，容易避免大半徑弧面回彈而失去形狀穩定性 問題。
安裝加工方便。
容易與LED 等集成設計。
1.2 建筑幕墻應有“大批量工藝”思維
現代建筑體量大，幕墻設計安裝往往涉及到數量巨大的批量構件 ，只有“簡單才是可靠”的設計美學理念，才有利于最終實現幕墻精品�！按笈抗に嚒彼季S是超大型項目順利施工的必要前提，幫助人們以大工業化的思路處理“手工小批量”思維做不到的工藝，以可靠流水工裝工藝處理依賴工人個人技能的工藝手段。上海中心 大廈在幕墻體系選擇、新材料 應用、施工工藝選擇等方面均實踐了該理念。
案例——上海中心：該項目形體形態復雜，由底至頂扭轉120°螺旋收縮 上升。幕墻工程量大，約2萬余單元板 （詞條“單元板”由行業大百科提供） 塊。需要從結構體系入手，將更多困難留在工廠內解決，減少現場工作量和實施難度。通過方案階段多重對比分析，最終確定臺階式掛式整體單元式幕墻 的技術線路。
幕墻體系的選擇，在滿足建筑造型和精度 的基礎上，通過對3種方案在加工工藝、施工精度和進度等要求的對比，確定采用方案2的臺階掛式整體單元，三種確定方法如下：
方案1 光滑傾斜式單元幕墻
玻璃均需現場冷彎處理，通過反復試驗、測試(應力 測試、密封 測試)得出結論，難以控制結構失效風險，如下圖1.2.4、1.2.5。
方案2 掛式單元幕墻與坐式單元幕墻
通過對比驗證，確定采用掛式整體單元體系為合理的結構體系。
方案3 分體單元幕墻
分體單元幕墻標準化程度高，板塊種類從整體20327種可優化至5800種，但現場風險大。
所以最終采用了臺階式掛式整體單元幕墻體系。
1.3幕墻功能、性能設計要點及與經濟性進行平衡策略
在幕墻的功能、性能設計方面，按照國家標準《建筑幕墻物理性能分級 》(GB/T 15225)，主要有以下幾個方面：抗風壓 性能、空氣滲透 性能、抗雨水滲漏 性能、保溫 ，遮陽性能 、隔聲 性能、平面變形 適應性能、防墜及耐沖擊性 能、防火 安全、防雷 性能、通風換氣功能。
1.3.1抗風壓設計 Wind Pressure Resistance
根據建筑實際情況可針對性設計，可以做到物盡其用�！跋蚪Y構設計要合理性和經濟效益”是成本優化和確保設計安全的保證。以決定幕墻抗風壓性能的關鍵部件豎龍骨 設計為例，淺談以上理念如下：
認真選擇結構方式及受力模型，宏觀上優化材料用量。多層建筑 一般情況下具備采用多跨靜定梁條件。采用多跨靜定梁優于簡支梁 ，根據室內效果一般懸挑長度為1/12，可節省材料為20%。圖1.3.1.1列出了幾種受力模型對應的計算簡圖，從中可領略差別。
傳力直接而明確，有利于保證可靠性 ，能降低綜合成本。例如，減少轉接次數。
²宏觀估算與有限元 精細計算結合。目前結構計算軟件發展很快，有限元計算準確度也是有保證了，所以復雜情況、復雜構件可用有限元軟件計算，可比較準確反映實際應力和變形數值。
根據控制類型針對性地選擇材料，能降低成本。例如，如果受力形式為材料強度 控制型，可采用鋁合金 6063T6、6061或鋼型材 Q345B等。
簡支主梁計算：
材料截面 設計最大正應力值 σ=N/A0+M/Wx≤fa
1.3.2抗空氣滲透性 （詞條“滲透性”由行業大百科提供） 能
該性能高低不僅對幕墻節能產生重要影響，對水密性 能的可靠性也有決定性的影響。所以通過選用高低溫彈性膠條 、氣密 線連續(室內側氣密線)等策略確保氣密性 能達標。
1.3.3抗雨水滲漏性能
幕墻漏水充分必要條件：存在縫隙形式的通道、有雨水、某種能量轉換動力(其中包括重力、風壓和吸力)。由于壓力差是通常存在的動力，通過借助“等壓”原理，在很短的時間(通常小于0.5 秒)使外側風壓與幕墻腔體 內壓力達到平衡，再外側設“雨幕”，實現主動防水 （詞條“防水”由行業大百科提供） 。但通常被忽略的事實是：“室內側漏氣”導致等壓難于實現。
容易發生雨水滲漏的斜幕墻排水 設計：斜幕墻的防水難點在于，重力作用下大量流淌于幕墻表面的雨水通過細小的孔進入幕墻結構內部，并源源不斷積累。所以一旦發生在重力作用下的漏水，一定是屬于嚴重漏水。針對斜面幕墻防水難題，除了關注單元交界處通過“等壓原理”防水以外，可采用“過程中分流”策略。實踐證明這種策略既有效、又經濟。
1.3.4幕墻節能設計：保溫、隔熱 和遮陽 性能
幕墻可分為透光幕墻和非透光幕墻。其中非透光幕墻總傳熱系數 R可按《民用建筑 熱工 設計規范》GB50176進行計算(R=外表面熱阻 Re+幕墻熱阻R+內表面熱阻Ri)。透光幕墻的傳熱系數(1/R)的計算可采用以下公式(若采用多層構造，經“串聯”熱阻疊加計算)：
Uc =(Af*Uf+Ag*Ug+Lg*Ψg)/(Af+Ag)
式中：
Uc—透光幕墻的傳熱系數(W/㎡·K);Ug—玻璃傳熱系數(W/㎡·K);
Ag—玻璃面積㎡;Uf—型材 框架 傳熱系數(W/㎡·K);Af—型材框架面積㎡;
Lg—玻璃板 可視周長m;Ψg—玻璃周邊與框架間襯墊 材料的線性傳熱系數(W/㎡·K)。
從以上理論可以推斷，解決和提高幕墻的保溫、隔熱性能，可以選擇以下三個方法：
提高組成幕墻的玻璃、型材、保溫材料 和玻璃與框之間襯墊材料構件的相關熱阻，其中玻璃和型材為熱工性能的決定性要件。例如，單玻璃改為中空玻璃 （詞條“中空玻璃”由行業大百科提供） ;中空 玻璃改用雙中空等多層化方案;中空玻璃的中空層里增加非玻璃輕質有機透明材料，以實現此多層化(由于該產品成熟度低、成本高，實際工程中很少采用);采用高性能Low-E膜，例如三銀Low-E玻璃等;
幕墻體系采用多層化組合構造。例如，采用雙層幕墻 、外設遮陽百葉等;
通過智能動態控制，改變材料特性(但智能控制更為重要特性是對遮陽的貢獻)或體系總特性。例如，電致變玻璃構件、智能控制遮陽百葉等;
1.3.4.1隔熱型材 構件的主要類型及選擇策略
穿條 式斷熱條：節能性能適應范圍大，室內外噴涂具有高靈活性
注膠 式斷熱條：較高組合慣性矩 ，耐久性 （詞條“耐久性”由行業大百科提供） 強
斷熱墊片 ：使用靈活，制造成本低
1.3.4.2選擇高性能節能玻璃 或與配套材料 組合的“復合玻璃 ”可以提高熱工性能：Low-E玻璃是運用最為廣泛而成熟的方案。Low-E玻璃作為大工業化成熟的高性能材料，建筑幕墻是其應用最為成功的領域。
新型“復合玻璃”，實現了動態主動調整玻璃“遮陽系數 ”，同時具有相應的發電功能等優勢，在適應各種氣候條件和提高節能性能方面，具有獨特優點。
1.3.4.3光環境的智能控制-建筑遮陽 定義及分類
以減少太陽輻射 熱、強烈光線等直接進入室內為主要目的的隔熱、防熱、防眩光 等措施稱為建筑遮陽，如下圖
稱為建筑遮陽，如下圖1.3.4.3.1所示。
1.3.4.4超大構件的隔熱構造設計
難點在于構件大，傳導 面積比例高，欲想實現高熱工性能，需采取特殊措施處理。
如：“上海太平金融大廈”編織肌理單元幕墻，幕墻龍骨 構件截面尺寸達500mm，通過包覆保溫阻燃 三絲棉氈的設計，提高超大構件熱工性能，如下圖1.3.4.4.1所示。
豎框(透光部分)K值=4.9 W/(㎡K)
幕墻的透光部分整體U值 =2.35 W/(㎡K)
非透光部分整體U值=0.94 W/(㎡K)
整棟建筑窗墻比 （詞條“窗墻比”由行業大百科提供） 0.63
U值1.87 W/(㎡K)
遮陽系數0.39
1.3.4.5關于國家綠色建筑 標準中涉及幕墻的內容概要
幕墻節能先進理念，其實從“綠色建筑”標準度可以找到依據。所以它是落實節能理念的綱領性標準，應該在領會其精神實質基礎上進行升級。
意義：在環境總體污染中，與建筑有關的空氣污染、水污染、垃圾排放占人類活動總量的40%左右。這是個非常大的比例。所以說我們要推行綠色建筑。
含義：對生態環境負面影響最小而宜居的建筑。能自然通風、自然采光 、自然調控溫度或空調能效高;少用自來水，少排污水，多利用雨水的建筑;節約材料、材料耐久壽命長的建筑;全壽命周期運行費用低的建筑。
綜上所述，這個綠色建筑主要包含了三點：一是節約資源;二是保護生態環境;三是要為人們提供宜業、宜居的建筑。
核心理念：
1)、要采用保溫、隔熱和遮陽型節能設計�？刹捎酶魺猃埞菢嬙�+遮陽構件+光控玻璃。也可采用多層結構。
2)、防凝結水、防結露 。經過一些構造設計，實現具有較高保溫效果而能防止結露。
3)、鼓勵通風換氣。通風換氣的方案有很多，其中直接設開窗 是最好的，但會帶來安全、對立面效果的破壞等現實問題，需要綜合評估。若不設開窗，可以利用窗臺下方、天花 上方空間和型材構造進行微通風。(見綠色建筑標準第5.2.2條)
總體上可以通過非透明幕墻 與可采光幕墻的結合應用，比如有金屬幕墻 、石材幕墻 、人造板材幕墻 等實現綠色幕墻。
微通風器 ——優點：對立面效果破壞小，可以全天候通風。缺點是低層面風量不足，同時受風向的影響，通過設配套對流 孔改善通風量。防水需特殊考慮。
可選系列：
1.框架式橫向通風一體化
2.框架式豎向通風一體化
3.單元式橫向通風一體化
4.單元式橫豎向組合通風一體化
點狀通風器
點狀通風幕墻現代建筑的新風獲取已經向多元化方向發展，能夠降低建筑能耗 （詞條“建筑能耗”由行業大百科提供） ，使建筑內部的人工環境與自然環境達到動態的平衡。通過線性通風器等提供背景通風的技術成為幕墻在這一功能上發揮重要作用的一大利器。
幕墻微通風產品可集成P㎡.5過濾裝置，根據不同的需求，可分為粗過濾系統和精過濾系統
幕墻微通風系統 可集成智能控制系統，具體如下圖所示Integrated intelligentcontrol system
微通風案例：上海太平金融大廈
4)、鼓勵積極利用再生能源進行配套。
幕墻搭載一些其他的系統，比如雨水收集系統、光伏發電 一體化BIPV 、風能發電、LED智能燈光系統(被動方法)。
BIPV光伏 一體化建筑案例：無錫尚能研發大樓及康樂中心，以實現“零能耗”為目標，不僅采用光伏幕墻 滿足建筑功能，在材料選用方面采用高性能、低耗能的雙中空玻璃。該項目選用的雙中空Low-E充氬氣玻璃，控制幕墻K值1.0 W/(㎡K)
BIPV光伏一體化建筑案例：沈陽皇城恒隆廣場，采用2000㎡遮陽百葉以單晶硅 為光伏發電板，光伏系統 總裝機容量145.2千瓦，年平均發電量約28萬度。
幕墻雨水收集利用系統案例——上海中心,改變葉片的角度使之向內側下方傾斜，收集幕墻立面集水并導入室內集水容器之內。
5)、要求長壽命設計，采用可循環使用、耐久性材料。(見綠色建筑標準第7.2.16條)
6)、盡量降低工程實施過程中耗水量、耗電量和產生的垃圾量，特別是不可回收垃圾的產生量。
7)、材料采購半徑小，運輸能耗低。
8)、高隔聲量。(見第8.1.2等條)
體現在幕墻方面的條款：
綠色建筑評價標準 中，很多條文都涉及到玻璃幕墻 。
所以針對門窗 及幕墻所具備的功能和性能指標要求是較多的。通風、采光、隔聲、保溫、遮陽、隔熱等受幕墻影響大，又是一個可能成為最薄弱的環節，所以幕墻就變成綠色建筑設計需關注的領域。
節能構造體系例子：雙層幕墻。
熱工性能優越、隔音 性能高、減少內層幕墻風荷載 （詞條“風荷載”由行業大百科提供） 、提高人體舒適度。
雙層幕墻設計原理：內、外兩層幕墻組成的幕墻結構。
產生雙層幕墻動機：遮陽越靠室外設置，節能效果越好，為了利用外遮陽 提高幕墻節能，而產生雙層幕墻。
雙層幕墻案例——丹麥 RAMBGLL 雙層幕墻
雙層幕墻案例——上海陸家嘴金融中心(星展銀行)，外循環呼吸箱體單元雙層幕墻
雙層幕墻案例——上海越洋廣場，內循環雙層幕墻
雙層幕墻創新產品——密閉充氣免維護雙層幕墻
系統優點：
通過向空氣腔體填充清潔、干燥 空氣，使其氣壓值保持在略高于室外氣壓值，實現良好的保溫、隔熱、隔聲、自潔特性。從而確保不結露、不積塵功能，達到免維護的目的。
測試模型：
多層幕墻設計之系統思維，節能性能及舒適度取決于對以下因素的控制：
1、建筑所處地區氣候條件考量;
2、雙層幕墻位置、方向和周邊建筑環境特性;
3、本建筑HVAC （詞條“HVAC”由行業大百科提供） (暖通空調)配置策略;
4、運行時間段安排;例如：只用于白天辦公時間;
5、自然通風方式;特別是對流策略。
1.3.5隔聲性能設計要點
大量的理論和實驗研究表明，影響隔聲的決定性因素為：構件質量、縫隙和構件學頻率特性。單層墻體為例，其隔聲量理論推導得到：
隔聲量R0=20lg(f×m)-42(dB) (垂直入射，即正入射)
R=20lg(f×m)-48(dB) (無規則入射)
R0=R+5~6
式中：f —入射聲波的頻率(Hz);
m —隔聲構件的面密度 （詞條“密度”由行業大百科提供） (kg/㎡)。
從上式可以看出：構件質量面密度越大，其慣性阻力也越大，隔聲量就越大。通常把隔聲量隨質量增大而遞增的規律，稱為隔聲的“質量定律”。理論上面密度增加一倍，隔聲量增加6dB;頻率增加一倍，隔聲量增加6dB。
雙層墻為例，其隔聲量計算經驗公式：
式中：m1，㎡——雙層結構的面密度，kg/㎡;
f ——入射聲波的頻率，Hz。
△R——空氣層附加隔聲量，dB。
隔聲量對縫隙極為敏感，所以隔聲設計中除關注構件重量以外，要竭盡全力消除間隙。一般中空玻璃幕墻隔聲量能達到32--38dB，能滿足辦公要求。由于有些建筑處于特殊噪音環境或建筑有特殊的低噪聲室內環境要求，此時要對幕墻進行針對性隔聲性設計。例如，飛機跑道不遠的辦公樓、播音靜音室等。香港機場辦公樓玻璃幕墻是2012年完成的隔聲幕墻，隔聲量要求54--55dB，為此采用無縫隙雙層幕墻，才滿足如此高的要求。
案例——香港機場辦公樓隔聲幕墻設計及足尺實測
隔聲量R(dB)可由下式求得：
R=L1-L2+10logS/A
其中S是檢測樣品面積(㎡)
A是接受室等效吸聲 面積A=0.921VD/C
式中 V——接受室體積(m3)
D——接受室聲壓衰減率(Db/s)
C——介質中聲音傳播速度(m/s)
1.3.6平面變形適應性能
建筑幕墻平面內變形性 能，考察幕墻在建筑主體層間水平方向反復變位(地震、風和溫度作用 ，其中地震作用 為主導)時的適應能力。建筑幕墻平面內變形性能檢測方法為GB/T18250《幕墻平面內變形性能檢測方法》進行檢測。橫鎖式單元式幕墻和框架幕墻，主要通過構件間本地轉動和變成平行四邊形來適應主體結構的層間變位。橫滑式單元式幕墻，主要通過橫向錯位滑動、平行四邊形變形和原地轉動或由其組合來適應層間變位要求。GB/T21086《建筑幕墻》規定非抗震設計 時(6度以下地區)，幕墻層間位移角不應小于主體結構彈性層間位移角限值，即伽馬大于等于Q，抗震 設計時，伽馬大于等于3Q(Q值因主體結構類型不同而不同，針對多層鋼結構 （詞條“鋼結構”由行業大百科提供） 建筑Q=L/300)。
玻璃適應鋼結構變位設計——東方藝術中心
適應鋼結構變位設計——廣州白云機場擴建工程
通過球面頭在套內轉動，實現左右方向調節，吸收左右偏擺量避免連接件 偏心受力;
碟形彈簧位于連接件之間，利用本身彈力使連接件位于正中心，二次避免連接件偏心受力。
幕墻支撐鋼桁架 與屋面鋼結構之間的連接也是設計重點。
鋼桁架 （詞條“桁架”由行業大百科提供） 頂部雙向連接鉸支座 在滿足水平受力的前提下，還具備以下優點：
高度和水平方向調節屋面主體結構和幕墻結構的相對位移;
1.4小結：
�、�.幕墻專業必須跳出幕墻本身，從建筑整體審視和把握幕墻，才能做出經得起推敲，緊扣建筑設計理念并與各專業協調的幕墻產品。但這并不意味著忽略成本，而恰恰相反，能一次性做好，從而有利于降低綜合成本：直接成本+返工+維護成本。
�、�.結構上合理的構造，往往做出來也是美的，相反結構上不合理的，往往不夠美，這就是審美的普遍性原理之一：秩序是宇宙法則。
�、�.幕墻設計必須參與到實現產品的全過程中進行控制才能實現精品。例如，作為實現等壓原理防水的前提“室內側氣密線”的完整性，很大程度上取決于施工質量，即在于是否忠實貫徹等壓設計原理。
④.針對建筑設計之個性要求，需要幕墻要針對性設計響應，才能取得良好效果。
2幕墻安全 設計，應充分評估短板，領會規范的精神而非教條式應用規范條款。
2.1安全、耐久與經濟性相兼顧是幕墻行業規范，標準的精髓。
防撞Impact resistance
玻璃幕墻相鄰的樓面外緣無實體墻時，應設置防撞設施。如欄桿，應設在室內，臨空高度在24m以下時，欄桿高度不應低于1.05m，臨空高度在24m及24m以上(包括中高層住宅 )時，欄桿高度不應低于1.1m。在人員流動密度大地方，玻璃應用安全玻璃 。
2.2幕墻安全設計薄弱環節和關鍵領域
2.2.1幕墻安全設計薄弱環節
復雜環境中風壓取值(復雜環境中幕墻所受風壓需要評估)。
裝飾條 所受側風壓對幕墻龍骨來說產生附加應力，故結構計算應給于充分考慮。廈門 （詞條“門”由行業大百科提供） 莫蘭蒂臺風破壞經驗也指向以上分析的重要性。新版JGJ102第4.5.6條中也有相應規定：外露于玻璃幕墻墻面的裝飾性構件、遮陽構件應與幕墻結構或主體結構可靠連接。原因是，目前建筑幕墻外附設裝飾性構件、遮陽裝置越來越多，問題也比較集中，所以這些構件與主體結構或幕墻龍骨相連接，以確保其安全性。
案例：阿布扎比ADIC大廈
開啟窗抗負風壓設計。
統計廈門莫蘭蒂臺風對幕墻造成的破壞類型，發現幕墻開啟窗破壞所占比重高達15%以上，僅次于玻璃面板 破壞比例。比例如此之高的原因主要集中在：A、開啟扇尺寸偏大;B、鎖點設置不合理。例如，鎖點處連接強度低、鎖點數量偏少、鎖點搭接 量不足、鎖點布局不合理等;C、開啟方式對抗風不利。例如，高層建筑 采用外平開窗 ，安全問題多;針對以上原因可以采取以下措施提高開啟構件安全等級 。 A、開啟扇尺寸進行優化，盡量小于2.00㎡;B、鎖點處進行加強處理。例如，增加開啟扇型材壁厚，從通常的2mm 把局部厚度提高到2.5mm、增加內嵌式鉚螺釘 （詞條“螺釘”由行業大百科提供） 等;C、認真驗算鎖點的數量、鎖點搭接量(考慮加工、施工偏差的影響)、合理化鎖點受力布局等;D、選擇抗風特性良好的上懸翻窗、平推窗，甚至對風壓不敏感的雙層構造或通風器，以提高安全等級。
裝飾構件及懸臂構件設計
裝飾翼幕墻設計要點：A、抗污染設計;B、安全設計(風荷載大，裝飾翼連接正向、側向應力疊加);C、集成設計(LED等)
玻璃裝飾翼材料選擇，玻璃作為結構構件 做法越來越多,可采用如下幾種形式實現：
1、可用SGP離子鍵高強度膠片
2、多層玻璃：若孔內沒有高模數填充專用結構膠 ，要按單片玻璃接觸計算;若有填充材料，可以均化受力，依據填充材料特性加以計算(例如，慧魚390S、喜力得HY-70)。
3、以金剛膠+無紡布作為金屬夾板 與玻璃之間傳遞剪力 （詞條“剪力”由行業大百科提供） 層。
2.2.2 安全設計關鍵領域：
�、俜阑鹪O計方面，除橫向阻斷火的蔓延以外，幕墻的玻璃板塊不宜跨越兩個相鄰的防火分區 (新JGJ102第4.5.1條)。
�、谟捎�隱框玻璃幕墻 ，安全性能依賴結構較的可靠性，對結構膠的采用、打膠 和固化 環節要提出嚴格控制要求，并按要求打膠和固化。在新JGJ102 第4.5.2 條規定：建筑幕墻高度大于100m 時，不宜采用隱框玻璃幕墻;當采用隱框幕墻 時，應在面板 和支承結構 之間采取除硅酮結構密封膠 粘接 以外的可靠構造措施。外傾或倒掛的玻璃幕墻區域不應采用隱框玻璃裝配形式。
③玻璃安全控制及自爆安全控制。首先玻璃自爆后的安全與玻璃選用關系密切，所以要格外關注玻璃選擇，以此根本上降低玻璃破損帶來的傷害。新JGJ102第4.5.4條規定：幕墻玻璃選用應符合下列規定：
1 玻璃幕墻的面板，除夾層玻璃 外應選用鋼化超白浮法玻璃 、均質鋼化玻璃 及其制品;
2 全玻璃幕墻 的玻璃肋 宜采用夾層 玻璃;
3 開孔玻璃肋應采用鋼化夾層玻璃 ;
4 外傾或倒掛的幕墻玻璃宜采用夾層玻璃。
其次，對玻璃本身自爆因素進行控制，從源頭控制降低玻璃自爆率。
防玻璃自爆具體措施如下：
1、選擇合理的反射吸收比 ，降低熱炸裂風險，特別是采用浮法 （詞條“浮法”由行業大百科提供） 或半鋼化玻璃 （詞條“半鋼化玻璃”由行業大百科提供） 作為面板的時候。試驗表明，層間玻璃采用中空玻璃時，內側玻璃溫度可達攝氏95度。這樣的高溫能導致低表面應力 的半鋼化玻璃發生熱炸裂。
2、表面應力的控制：半鋼化要高一些，高于45MPa;鋼化玻璃表面應力要低一些(90MPa左右)。
3、通過熱浸處理 （詞條“熱浸處理”由行業大百科提供） (off line heat soak )，減低硫化鎳 顆粒在成品玻璃中的殘留量。
4、玻璃邊緣處理：無亮斑精磨(Smooth ground edge)。
5、避免玻璃構件邊緣在平面內變形條件下與框進行直接接觸。
安全玻璃參考ASTM美標規定Safety glass design
8.1.1 Surface and Edge Compression Requirements (see11.7)
8.1.1.1 KindHS,Heat-Strengthened Glass---Kind HS glass with thicknesses of 6mm (1/4in.)and less shall have a surface compression between 24 to 52 Mpa(3500 and 7500 psi). Surface compression testing,when required (see 6.1.9),shall be done in accordance with 11.7.
Note 2—Heat strengthening of glass thicker than 6mm (1/4 in.)within narrow limits of surface compression is difficult. Conwult manufacturer.
8.1.1.2 Kind FT,Fully Tempered Glass--- Kind FT glass shall have either a minimum surface compression of 69 MPa(10000 psi) or an edge compression of not less than 67 MPa(9700 psi)or meat ANSI Standard Z 97.1 or CPSC Standard 16CFR1201 in accordance with 11.8. Surface compression or edge compression testing,when required (see6.1.9),shall be done in accordance with 11.7.
2.2.3 小結
①安全設計要防“黑天鵝”事件，要進行系統性評估涉及安全的各個環節，以避免出現安全設計短板;
�、谠O計安全系數、安全儲備互相協調是關鍵，即等強度、等剛度 設計是安全與經濟性之間進行平衡的先進理念，應在設計過程中發揚光大。例如，開啟窗除了通過驗算、試驗確認其安全可靠性以外，好設計也要考慮彌補管理失誤帶來的風險的安全儲備措施，實現更高級別的安全。
�、壑攸c和關鍵點領域，要給于充分重視，實現多重可靠性。例如，本質上耐久性設計本質上也是安全問題，影響到結構安全的重要鋼連接件，要考慮腐蝕 帶來的不利影響。
3集成設計幕墻相關配套專業，是保證幕墻品質和順利實施工程的前提(LED、BMU及清洗、遮陽、配套門窗、獨立欄桿、防火隔斷 （詞條“隔斷”由行業大百科提供） 和其他)
3.1 相關專業一體化前置規劃的必要性。
3.1.1 LED幕墻設計要點：
布線及系統集成(電源本地化、信號線光纖化);
穿透部位的防水設計;
維護方便性設計。
3.1.2 配套BMU設計
玻璃幕墻應便于清潔和維護;高度超過40m的幕墻工程宜設置清洗裝置。
條文解釋：高度超過40m的幕墻工程，定期清潔與維護工作難以借助消防升降梯或其他設施。在幕墻設計階段，應確定外墻清洗方式及設備 類型，設計幕墻骨架時，要考慮設備的固定 與連接構造，保障使用安全。
BMU牽扣設計要點：
連接現在靠近連接件位置;
承載力 2700N 以上;
布局與吊籃尺寸匹配;
3.2補償或設計實施方法：舊樓改造
由于受時代所限(規范先進程度技術發展水平和經濟能力)，某些項目難免留下遺憾，此時，迭代嫁接能力是首要考慮的問題。其次是預留核心更換接口也是可行的方法(舊樓改造為例)。
4 應用新材料，新技術和新工藝，幕墻設計時，應以試驗方法確認其可靠性，并嚴格管控適用條件和邊界。
4.1 試驗是確實性之母。
可靠性需要工藝手段。大批量施工靠有效工藝手段，小批量靠控制;
足尺檢測告訴你真實信息—建筑構件 特性決定，例如超大構件的使用;
試驗案例——雙曲面 幕墻，冷彎工藝
試驗結論
冷彎玻璃彎曲 （詞條“彎曲”由行業大百科提供） 短邊1/60，其性能基本保持不變。
大變形需足尺檢測。
應力附加值需考慮。
其他處理工藝的發展：臺階式、彎弧、折線擬合、采用三角形
4.2運用第一原理思維，控制發生系統性風險。
4.3應用新材料風險大，思維要從“小樣工藝”思維切換到“批量工藝”思維，確保順利實施工程有方法上的保障。
降低安全風險的宏觀措施。
新材料應用案例
“不銹鋼板”是既古老又年輕的特殊材料，它具有耐久、表現力強等優勢，但反射率 高，對平整度 極為敏感。
深圳平安金融中心塔樓 幕墻工程1/3的表面用布紋不銹鋼板。該工程標準巨型柱采用全覆面，且不銹鋼面材收邊、折角多。
1 精致、高品質是時代需要，集約化發展的需要。
人類生產產品的歷史表明，往往經濟發展快的時候相對追求數量而忽略品質，粗制濫造會盛行。因為此時產品銷路好，只要制造出來就可以賣出去。經濟發展緩慢時反而精品多，因為此時銷路靠品質。這是商業社會的普遍規律，追求商業利益帶來的結果。
2 基本趨勢及動力因素分析。
綠色環保、智能信息化、裝配化、個性化：
個性化：幾何形狀復雜，非線性滿足人的新的審美需要，數字化技術提供了手段---BIM (雙曲面，復雜體塊，非標準化，多層復雜圖案及肌理)----小批量定制。
梅溪湖文化藝術中心
哈爾濱 大劇院
河南省科技館新館
智能信息化：物聯幕墻大有發展。
1851年幕墻誕生以來，在多項要素互動下，幕墻逐漸向智能信息化、綠色環保化、個性化和裝配化方向發展。
幕墻智能化性價比上升
幕墻智能化是幕墻及建筑產業升級轉型的必然趨勢。隨著建筑產業工業化、幕墻的個性化和工業4.0的實施，幕墻“小批量定制”成為設計、生產、服務的普遍形式。
幕墻借BIM搭建的平臺，從而實現設計、生產和服務過程智能化
通過物聯網實現使用過程中的智能化
幕墻智能化主要方式：
物聯網集成能量生產過程控制(例如光伏發電、風電應用)
采光遮陽控制
熱環境反饋控制
通風及空氣質量控制
防盜及報警
照明控制等
實現智能能源供應、智能節能環保 、智能環境舒適。
隨著審美體驗的多樣化和數字化技術的進步，越來越多的建筑選擇個性化非線性內外幾何形態。這種建筑往往為承載文化元素、表達某象征符號而采用復雜動感外形。從而構件“大批量定制”工作量大、防水設計難度大、普遍應用新材料、新工藝等。
隨著數字化技術發展，后現代主義試圖滿足人們新的自然元素審美等多樣化需求，兼顧功能與空間、外觀更個性化要求。
哈爾濱大劇院外形、河南省科技館褶皺變化復雜而劇烈，為此采用了“裝飾層與防水功能層分開”策略，實現功能與裝飾效果兼容;采用“多級、長距和連續調整”策略與BIM工作平臺結合，實現外皮幾何形狀劇烈變化要求;采用“大區分為小區、區域內為整體、交界處柔性聯”防排水策略，實現水密性能。
梅溪湖文化藝術中心與哈爾濱大劇院，除面板用GRC 板代替鋁板以外，在防水、調節等設計理念都是相同的。
該項目的新型的GRC面板材 （詞條“板材”由行業大百科提供） 料采用可單塊拆卸的構造，并全部采用現場無焊接螺栓 （詞條“螺栓”由行業大百科提供） 連接體系，實現了“傻瓜式”安裝，便攜式拆卸。
設計理念： 阿布扎比常年氣溫攝氏38度以上，通過智能化遮陽傘隨太陽的方向自動開合，吸收太陽能 50%以上，實現建筑節能 和人體舒適。整個工程共有2098個遮陽傘，每個傘由1188個部件，受工程幾何形狀限制，每個傘的尺寸均不同。
該雨傘系統每年減少碳排放750噸。
智能幕墻的控制系統是，從信息采集到執行指令傳動機構的全過程控制系統。它涉及到氣候、溫度、濕度、空氣新鮮度、照度的測量，取暖、通風空調遮陽等機構運行狀態信息采集及控制，電力系統的配置及控制，樓宇計算機控制等多方面因素。以下簡述當前此類幕墻系統在工程中的實際應用：
四 總結：
1 建筑與幕墻的關系。
建筑與幕墻的關系是建筑系統與子系統的辯證關系。只有尊重這層關系，才能整體性系統性地把握幕墻設計，能完成與建筑更加協調、功能更加合理、性能達標并美觀精致的幕墻產品。同時建筑設計能更有效地落實其設計理念，進而達成系統的目標。為此建筑設計過程中要同步設計幕墻及其相關配套專業，實現集成設計。例如，建筑結構設計過程當中，預應力 樓板 （詞條“樓板”由行業大百科提供） 、巨型柱和點式幕墻 邊界處需要預先設置埋件 ，這樣可以避免后補埋件帶來的被動局面;根據幕墻特點確定暖通空調策略，減少后期補處理的麻煩;LED照明，要考慮布線路徑及空間設置;擦窗機要設置軌道和銷座等等;幕墻設計師 要秉持為建筑整體增添光彩的理念，從狹隘的幕墻直接成本設計思路跳出來，要主動為建筑整體服務。例如，構件的比例要在建筑整體中把握;穿線管盡量隱蔽美化處理等等;幕墻設計也要充分考慮施工工藝方便性，并與其他專業相協調;
2 幕墻性能 保證措施與試驗。
盡管目前幕墻技術 有了長足的進步，時有出現不能滿足幕墻基本性能要求的情況，其根本原因主要是對幕墻設計理解不深，未得到要領，導致幕墻設計不滿足基本性能要求。例如，等壓原理防水、雨幕控水，是防滲 漏設計中的有效手段。但往往氣密性不達標而功虧一簣，防水性能反過來影響壽命、安全。又如，靜定梁是降低成本的好方法，由于現場不具備實施條件而無法實施，或施工時出現安全問題。所以，逐條落實性能是保障安全的前提，反過來安全有保證時幕墻性能才有意義。為了確保幕墻相關性能能達標，應關注以下幾個方面：
A、掌握最基本原理，并審查其使用條件，確保運用前提和條件正確。
B、要關注具體標準，抓住標準核心要素。例如，遵循“綠色建筑標準”基本理念是優秀設計的方向之一，滿足其中具體要求是節能設計的落腳點。
C、足尺檢測是確認幕墻性能之確實性之母，應給于足夠重視。
3 幕墻安全標準及自然災害
隨著人口數量的增長(權威部門預測本世紀末人口的數量將從現在的七十億左右增長到110億)和經濟發展，人類對資源的消耗在大幅度提高之過程中。全球性環境惡化在百年尺度上不可逆轉，所以自然災害頻率和強度總體上將處于上升趨勢。這就迫使我們應重新審視和研究當下執行的幕墻安全標準體系和實施措施，尋求對策。例如，廈門莫蘭蒂臺風破壞經驗告訴我們建筑低區受環境影響明顯，確定設計風壓時，應認真分析周圍建筑環境對建筑風壓分布的影響。要考慮基本風壓 值的確定是否考慮山坡效應等其它因素。
4 幕墻個性化與新材料、新技術和新工藝
隨著幕墻工程設計個性化比例的提高，越來越多的工程涉及新技術、新材料和新工藝。但分析幕墻行業過去失敗的案例，就不難發現多數情況屬于新材料使用不當、新技術和新工藝應用不當而造成的。而且多數屬于以下的幾種情況之一：
1)、雖然做了詳細理論分析，甚至也有在實例中應用過，但由于缺乏必要的足尺檢測，條件發生變化而過去的成功應用無法代表當下條件下的表現，出現相關的問題。例如，應用復合材料 時，只因規格變大而出現面層脫開，造成工程失敗。
2)、界定使用條件和邊界超越了材料自身應用的范疇，如從干燥天氣環境地區移至海邊等。
3)、關鍵的環節控制不力，出現質量問題。例如鋼材 表面處理 當中，關鍵的底漆 處理不到位，造成耐久性不能達標;石材粘接時，未設抗剪連接銷釘 而開裂 ;玻璃類粘接金剛膠比例不當，缺乏韌性 ;由于越來越多項目采用屋頂和立面連續化處理，涉及新型防水系統，但材料間不相容而防水失效;所以，要認真評估應用條件，做必要的足尺檢測，以實際數據確認應用的合理性是，在個性化盛行的當下，確保幕墻成功的重要保障。
5 幕墻安全維修及節能改造。
國內幕墻經過三十多年的快速發展，經歷1996年之前的無幕墻行業標準發展時期和后來的大規模快速發展時期，進入了幕墻巨大現存量與大量新建設共存時期。從而建筑幕墻工程市場將迎來高頻率大規模維修時期。盡管部分地區出臺了地方的幕墻維修標準(例如上海有地方的標準，行業標準《既有建筑幕墻可靠性鑒定及加固規程》(JGJ XXXX)也將出臺)，從實際實踐經驗來看，維修量大、難度大。原因是小改不能根本上解決安全在內的質量問題，但大改涉及過高更新成本，所以實施難度大。例如，連接件失效、鋼構 表面處理失效、石材面面板粘接膠老化 等，均涉及幕墻的整體更換維修。
既有建筑更新除安全維修外，集中在節能改造方面。其一、要進行改善圍護結構 的保溫隔熱和遮陽性能。其二、提高采暖 空調設備系統的能效。前者就是幕墻的更新，根據實際經驗，我們總結更換的方法主要有以下幾種：
1)、構造雙層化或多層化，即原有幕墻基礎上增加一層幕墻或百葉等構造裝置。
2)、更換組件，例如玻璃和活動的部件。
3)、貼節能膜 (主要貼在室內側)。
4)、室內外構件上進行噴涂或包覆處理。例如外部噴熱反射涂料 。內側進行保溫包覆處理。
5)、遠距離送光線改善采光，改善室內光環境。
實踐產生新的理念，新理念促進實踐升級，這是永恒的良性互動。
參考文獻：
1、邵唯晏著的《當代建筑的逆襲》
2、羅憶 、黃圻 和劉忠偉 （詞條“劉忠偉”由行業大百科提供） 主編的《建筑幕墻設計與施工》
3、[加]Trevor van Gorp等著的《情感與設計》
4、[英]彼得。F。史密斯著的《美觀的動力學-建筑與審美》
5、李百戰等編著的《室內熱環境 與人體熱舒適》
6、邢智毅主編的《智能建筑技術 應用》
7、孟根寶力高主編的《現代建筑外皮》
專家介紹 孟根寶力高
鋁門窗幕墻委員會專家組
工作單位： 沈陽遠大鋁業工程有限公司
技術職稱： *
專業： 建筑幕墻設計、施工管理
專長： 高層建筑幕墻設計及施工管理
