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摘要：隨著玻璃幕墻工藝發(fā)展迅速，對建筑工程的造型及裝飾效果、市容美化、經(jīng)濟發(fā)展都起到了很好的作用。本文通過分析玻璃幕墻設(shè)計的基本要求，就玻璃幕墻的設(shè)計要點進(jìn)行了論述，以供參考。
一、前言
玻璃幕墻作為現(xiàn)代建筑中的一個獨特設(shè)計，它不僅體現(xiàn)建筑學(xué)、美學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計的最佳結(jié)合，而且把玻璃的多種功能也完美體現(xiàn)出來。諸如玻璃幕墻的通透性，透過玻璃視線達(dá)到最佳。玻璃幕墻工藝性能好，玻璃幕墻支撐構(gòu)件加工細(xì)致，表面光滑有良好的工藝感及藝術(shù)感，可以適應(yīng)任何幾何形狀，在建筑體型上產(chǎn)生豐富的變化，能夠充分體現(xiàn)設(shè)計師的想象力和創(chuàng)造力。本文通過分析玻璃幕墻設(shè)計的基本要求，就玻璃幕墻的設(shè)計要點進(jìn)行了論述，以供同仁參考。
二、玻璃幕墻設(shè)計的基本要求
玻璃幕墻是由玻璃板塊和桿件組成的結(jié)構(gòu)體系。這個體系要承受風(fēng)荷載、自重、地震作用、溫度變化等作用產(chǎn)生的各種效應(yīng)。
(1)強度與剛度（詞條“剛度”由行業(yè)大百科提供）。玻璃幕墻主要考慮風(fēng)荷載、地震荷載、自重荷載。根據(jù)地理位置、幕墻的形式考慮荷載的取值，玻璃幕墻的型材、面材、及連接的強度和剛度，必須符合有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的具體要求。
(2)溫度變形和結(jié)構(gòu)變形。地域不同、室內(nèi)外的溫度的變化都會引起玻璃幕墻的框架和玻璃本身的變形，從而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由于結(jié)構(gòu)本身存在不均勻沉降、地震、溫度變化、風(fēng)力等作用下也會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的變形。因此幕墻與主體結(jié)構(gòu)之間的連接應(yīng)考慮以上的因素而采用“柔性連接”，幕墻的長度超過一定要求限度時，應(yīng)按要求設(shè)置變形縫。
(3)玻璃幕墻的建筑功能。玻璃幕墻作為外維護結(jié)構(gòu)應(yīng)具有相應(yīng)的建筑功能，玻璃幕墻的建筑設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑物的使用功能、美學(xué)要求，經(jīng)濟和技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇玻璃幕墻的立面形式、機構(gòu)形式和材料。玻璃幕墻的性能應(yīng)根據(jù)建筑物所在地的地理、氣候、建筑物的高度。體形及環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)計。建筑節(jié)能是一個重要的問題，根據(jù)統(tǒng)計建筑方面消耗的能源已達(dá)到能源消耗的30%左右，因此必須采取各項有效措施，提高建筑物的保溫、隔熱水平與適度的減少空氣滲透（詞條“空氣滲透”由行業(yè)大百科提供）量，以降低能耗。
(4)玻璃幕墻的防火（詞條“防火”由行業(yè)大百科提供）、防雷要求。幕墻的燃燒性能（詞條“燃燒性能”由行業(yè)大百科提供）和耐火極限必須滿足防火規(guī)范要求，特別是高層建筑及多層空間的玻璃幕墻、幕墻和樓板、內(nèi)墻間隙之間均需設(shè)放火填充。由于建筑物多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)充分利用其金屬物作為防雷裝置的一部分，將其金屬物盡可能的連成一個整體。所以，預(yù)埋件（詞條“預(yù)埋件”由行業(yè)大百科提供）與主體結(jié)構(gòu)之間必須連成電器通路。
三、玻璃幕墻的設(shè)計要點
玻璃幕墻的設(shè)計應(yīng)滿足“四性”，即水密性（詞條“水密性”由行業(yè)大百科提供）、氣密性、風(fēng)壓變形性、平面變形。由于玻璃幕墻的板塊分格較大，往往需要一些特殊的設(shè)計措施才能滿足以上基本要求。
(1)玻璃面板設(shè)計。一般情況下，玻璃應(yīng)采用鋼化玻璃。鋼化玻璃的強度可以通過調(diào)整玻璃的厚度來增強，通常是比較容易解決，但超大玻璃的撓度往往很大，不易控制，所以需要根據(jù)邊界支承條件，進(jìn)行比較準(zhǔn)確的計算。除了按照規(guī)范采用手算以外，我們還可以使用專門的計算機軟件如ANSYS、SAP2000 等通過有限元分析，比較精確地進(jìn)行玻璃面板（詞條“面板”由行業(yè)大百科提供）應(yīng)力、撓度的控制，以達(dá)到最合理的面板配置。
(2)支撐龍骨設(shè)計。目前幕墻常常采用鋁型材龍骨作為支撐體系，支撐體系主要由與主體連接的豎向立柱和水平連接的橫梁構(gòu)成。豎向立柱尺寸較大，往往容易滿足設(shè)計要求。橫梁尺寸較小，往往其強度和剛度不易滿足超大玻璃的設(shè)計要求。這樣我們往往需要將橫梁結(jié)合超大玻璃的受力特點進(jìn)行專門設(shè)計，也就是要進(jìn)行鋁合金橫梁截面優(yōu)化，設(shè)計出滿足超大玻璃的剛度及強度的要求的型材，也應(yīng)是我們行業(yè)所說的開模設(shè)計。一般情況下，鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）型材橫梁為了安裝的方便，均有蓋板，根據(jù)需要可開設(shè)在橫梁的后部，也可在下部。不同的開口位置對橫梁不同方向的剛度影響很大。這就需要我們對恒載、活荷載、風(fēng)荷載、地震等進(jìn)行荷載組合后，比較水平方向和垂直方向大小，并在截面設(shè)計時進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到同樣截面大小的鋁型材，受力最為合理。
(3)針對建筑構(gòu)造的設(shè)計要點。玻璃幕墻設(shè)計應(yīng)采取防雨水滲漏性能的措施，在易發(fā)生滲漏的部位應(yīng)設(shè)置流向室外的泄水孔，在易產(chǎn)生冷凝水的部位應(yīng)設(shè)置冷凝水排出管道，構(gòu)件制作時嚴(yán)格按規(guī)定要求鉆泄水孔，安裝時不得使內(nèi)排水通道和泄水孔受阻，保持內(nèi)排水系統(tǒng)通暢。尤其是一些設(shè)計有百頁窗（詞條“窗”由行業(yè)大百科提供）及采光大棚的幕墻工程，應(yīng)特別重視其與周邊聯(lián)結(jié)、壓頂?shù)葮?gòu)造復(fù)雜部位的施工，發(fā)現(xiàn)密封不良、材料性能達(dá)不到要求時及時整改或更換，必要時應(yīng)分層進(jìn)行抗雨水滲漏性能的淋水試驗，杜絕滲漏現(xiàn)象發(fā)生。
(4)幕墻用型材的選用要點。幕墻用型材應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金建筑型材》GB/T5237中規(guī)定的高精極要求，陽極氧化膜厚度不應(yīng)低于《鋁及鋁合金陽極氧化?陽極氧化膜的總規(guī)范》GB8013中規(guī)定的AA15級，結(jié)構(gòu)件型材壁厚不小于3mm。結(jié)構(gòu)膠要有很好的抗拉強度、剝離強度、撕裂強度和彈性模量，它同時也起到避震的作用。結(jié)構(gòu)硅酮密封膠和耐候硅酮密封等多項物理性能指標(biāo)的測試，單元式幕墻（詞條“單元式幕墻”由行業(yè)大百科提供）、多跨連續(xù)梁幕墻應(yīng)取有代表性部位2層以上試件進(jìn)行檢測。幕墻所用結(jié)構(gòu)膠、耐候膠等其它材料按規(guī)定同步進(jìn)行使用前檢測，在幕墻構(gòu)件安裝之前進(jìn)行。通過檢測可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計和生產(chǎn)制作中的缺陷和安裝過程中應(yīng)注意的問題、確認(rèn)設(shè)計及材料選擇的正確性和幕墻設(shè)計功能是否符合實際情況。
(5)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點的設(shè)計及安裝要點。有些工程結(jié)構(gòu)施工時沒有預(yù)埋連接件、一些涉及舊建筑改造采用幕墻裝飾的工程要在結(jié)構(gòu)上設(shè)置后置件與幕墻鐵角碼相連。由于部分鐵件出現(xiàn)位移和傾斜，其糾偏連接方案沒經(jīng)設(shè)計確定，而是用鋼筋（詞條“鋼筋”由行業(yè)大百科提供）、鋼板、角鐵等材料隨意同鐵件進(jìn)行焊接，甚至采用對接平焊、點焊，焊縫不飽滿且有漏焊，焊縫長度、寬度、強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。對幕墻與結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計應(yīng)提出具體要求，膨脹螺栓不得直接受拉，一般應(yīng)采用化學(xué)脹錨螺栓，并應(yīng)進(jìn)行拉拔（詞條“拉拔”由行業(yè)大百科提供）試驗后采用。連接體與立柱安裝節(jié)點應(yīng)有三維調(diào)節(jié)余量，玻璃幕墻不同金屬材料接觸處應(yīng)設(shè)置絕緣墊（詞條“絕緣墊”由行業(yè)大百科提供）片(一般厚度lmm)或采取其它防腐蝕措施，絕緣片的大小不小于接觸面積，以保證鋁合金立柱與不同鋼材（詞條“鋼材”由行業(yè)大百科提供）連接件直接接觸，立柱與橫梁接觸處應(yīng)設(shè)置柔性墊片。立柱接頭應(yīng)有一定的空隙，一般為10-20mm，并采用套筒連接法。當(dāng)一根立柱有兩個以上連接點時，其上連接節(jié)點應(yīng)采用剛接構(gòu)造，下連接點采用鉸接構(gòu)造，使立柱始終處于受拉狀態(tài)，不能成為受壓構(gòu)件，以免造成立柱彎曲變形。活動接頭通過芯柱連接上、下立柱，芯柱與上柱密接、滑動配合，與下柱用螺栓固定，芯柱套入上、下柱的長度為200mm。當(dāng)立柱接連續(xù)梁計算時，要求活動接頭能承受彎矩，因此芯柱應(yīng)伸入上、下柱不小于2倍立柱截面高度，且芯柱應(yīng)通過加大壁厚提高其剛度，使其截面的慣性矩不小于立柱的慣性矩，以保證該處能連續(xù)傳遞彎矩，以免影響幕墻的平面度。
四、結(jié)束語
總之，建筑外墻做成玻璃幕墻，利用玻璃的反射功能，充分解釋利用光與影轉(zhuǎn)換的機理，使得整個建筑物和周圍環(huán)境達(dá)到情景交融，建筑立面更具有一種溢光流彩得美感。要真正實現(xiàn)這樣的效果，必須嚴(yán)格玻璃幕墻工程的設(shè)計審核，對材料、構(gòu)件的加工制作、安裝等設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量控制點，施工過程中嚴(yán)格按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，消除質(zhì)量和安全隱患，才能確保玻璃幕墻工程的結(jié)構(gòu)安全和重要使用功能。
