2022版：建筑幕墻的結(jié)構(gòu)分類及特點

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　　前言：

　　幕墻(Curtain Wall)早在150年前(19世紀中葉)就已在建筑工程中使用，隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，促進了城市的現(xiàn)代化建設(shè)進程，尤其是進入21世紀，我國更是成為了全球超級幕墻工程建造的“主戰(zhàn)場”，精品項目在每一個城市猶如雨后春筍一般，不斷涌現(xiàn)。

　　我國建筑幕墻行業(yè)從1983年開始起步，四十年來建筑材料及加工工藝的迅速發(fā)展，各種類型的建筑材料研制成功，如各種優(yōu)質(zhì)鋁型材（詞條“鋁型材”由行業(yè)大百科提供）、高性能玻璃、安全可靠五金件，以及密封膠的改良，配合隔音、隔熱、防火等填充材料的出現(xiàn)，很好地解決了建筑外圍護對幕墻的指標要求，并逐漸成為當代外墻建筑裝飾（詞條“建筑裝飾”由行業(yè)大百科提供）新潮流。

　　隨著材料與工藝的提升，幕墻的水密性、氣密性，以及抵抗各種自然外力的侵襲(如臺風、地震、高溫)能力，降低熱物理因素(熱輻射、結(jié)露)影響，還包括隔音、防火等綜合性能的提升。

　　今天，幕墻廣泛用于航空港（機場）、交通樞紐站、體育場館、博物館、會展中心、文化中心、企業(yè)總部、寫字樓、大酒店、大商場等各種建筑物的外墻。

　　面對幕墻新工藝層出不窮，新材料琳瑯滿目,為了幫助行業(yè)讀者，建立系統(tǒng)的、綜合的“幕墻結(jié)構(gòu)”知識體系，中國幕墻網(wǎng)特別制作“幕墻結(jié)構(gòu)分類及特點”大百科欄目。

　　幕墻分類目錄樹

　　1.全玻幕墻

　　全玻幕墻是一種全透明、全視野的玻璃幕墻，利用玻璃的透明性，追求建筑物內(nèi)外空間的流通和融合，使人們可以透過玻璃清楚地看到玻璃的整個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由單純的支承作用轉(zhuǎn)向表現(xiàn)其可見性，從而表現(xiàn)出建筑裝飾的藝術(shù)感、層次感和立體感。具有重量輕、選材簡單、加工工廠化、施工快捷、維護維修方便、易于清洗等特點。其對于豐富建筑造型立面效果的功效是其他材料無可比擬的，是現(xiàn)代科技在建筑裝飾上的體現(xiàn)

　　1.1吊掛式全玻幕墻

吊掛式全玻幕墻

　　1.2.點接駁式全玻幕墻

　　每一分格玻璃用點接駁鋼件以點連接形式固定，其所承受的各種荷載和作用(風荷載、地震作用、溫度作用（詞條“溫度作用”由行業(yè)大百科提供）等)通過點接駁鋼件、鋼爪傳遞到受力支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，再由中間受力支撐結(jié)構(gòu)體系傳遞給主體結(jié)構(gòu);點接駁鋼件采用球狀鉸接螺栓(可自由轉(zhuǎn)動)，且球狀鉸接螺栓的轉(zhuǎn)動中心與玻璃重心是一致的，可以消除由于外力(風荷載、地震作用、溫度作用等)引起的玻璃位移。點接駁鋼爪有“H”形和“X”形等幾種形式。支承玻璃的受力支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以是玻璃肋、鋼桁架也可以是不銹鋼拉桿、拉索或混合結(jié)構(gòu)。因此點接駁全幕墻可分為玻璃肋點接駁全玻幕墻、鋼桁架點接駁全玻幕墻、拉索式點接駁全玻幕墻、混合結(jié)構(gòu)形式點接駁全幕玻墻。

點支承玻璃肋玻璃幕墻

點支撐玻璃幕墻—不銹鋼拉桿式

點支承玻璃幕墻—不銹鋼拉索式

點支承玻璃幕墻—鋼桁架結(jié)構(gòu)

　　點支承玻璃幕墻—自平衡索桁架式

點支承玻璃幕墻—單層索幕墻

點支承玻璃幕墻—不銹鋼拉索式

點支撐玻璃幕墻—不銹鋼拉桿式

　　2.座立式全玻幕墻

　　“座裝式”全玻璃幕墻（詞條“全玻璃幕墻”由行業(yè)大百科提供）的玻璃重量由底部玻璃槽承擔，“座裝式”與“吊掛式”的全玻璃幕墻完成后外觀上沒有區(qū)別。

座立式全玻幕墻

　　2.框架式(元件式)幕墻　框架式(元件式,構(gòu)件幕墻的豎框(或橫梁)先安裝在主體結(jié)構(gòu)上，再安裝橫梁(或豎框)，豎框和橫梁組成框格，面板（詞條“面板”由行業(yè)大百科提供）材料在工廠內(nèi)加工成單元組件，再固定在豎框和橫梁組成的框格上。面板材料單元組件所承受的荷載要通過豎框(或橫梁)傳遞給主體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)較常見的形式是：豎框和橫梁現(xiàn)場安裝形成框格后將面板材料單元組件固定于骨架上，面板材料單元組件豎向接逢在立柱上，橫向接逢在橫梁上，并進行密封膠接逢處理，防雨水滲透、空氣滲透（詞條“空氣滲透”由行業(yè)大百科提供）。

　　框架式(元件式)幕墻主要特點

　　(1)施工手段靈活，工藝較為成熟，經(jīng)過較多工程實踐檢驗，是目前采用較多的幕墻結(jié)構(gòu)形式。

　　(2)主體結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力強，安裝順序基本不受主體結(jié)構(gòu)的影響。

　　(3)采用密封膠接逢處理，水密性、氣密性好，具有較好的保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）、隔聲（詞條“隔聲”由行業(yè)大百科提供）降噪能力，具有一定的抗層間位移能力。

　　(4)面板材料單元組件工廠制作，結(jié)構(gòu)膠使用性能有保證。

　　(5)大量安裝工序現(xiàn)場進行，要求現(xiàn)場管理工作量大。

　　(6)密封膠施工要求嚴格，前期清洗、打膠（詞條“打膠”由行業(yè)大百科提供）過程對工人素質(zhì)要求高;安裝打膠控制點多，工序多，要求工程管理質(zhì)量高。

明框玻璃幕墻

全隱框玻璃幕墻

半隱框 橫明豎隱玻璃幕墻

　　3. 單元式幕墻是由許多獨立的單元組合而成，每個獨立單元組件內(nèi)部所有板塊安裝、板塊間接縫密封均在工廠內(nèi)加工組裝完成，分類編號按工程安裝順序運往工地吊裝，安裝可與主體結(jié)構(gòu)施工同步進行(相差5-6個樓層即可)。通常每個單元組件為一個樓層高(或二、三個樓層高)、一個分格寬，單元與單元之間采用陰陽鑲嵌的結(jié)構(gòu)形式，即單元組件的左右豎框、上下橫框都是和相鄰單元組件對插，通過對插形成組合桿，從而形成單元組件間接逢。單元組件的豎框直接固定在主體結(jié)構(gòu)上，所承受的荷載是由單元組件的豎框直接傳遞到主體結(jié)構(gòu)。

　　其主要特點為：

　　(1)幕墻單元工廠內(nèi)加工制作易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低人工費用，控制單元質(zhì)量;大量的加工制做、準備工作在工廠內(nèi)完成，從而縮短幕墻現(xiàn)場施工周期和工程施工周期，為業(yè)主帶來較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　(2)單元與單元之間陰陽鑲嵌連接，適應(yīng)主體結(jié)構(gòu)位移能力強，能有效吸收地震作用、溫度變化、層間位移，單元式幕墻較適用于超高層建筑和純鋼結(jié)構(gòu)（詞條“鋼結(jié)構(gòu)”由行業(yè)大百科提供）高層建筑（詞條“高層建筑”由行業(yè)大百科提供）。

　　(3)接逢處多使用膠條密封，不使用耐候膠(是目前國內(nèi)外幕墻技術(shù)的發(fā)展趨勢)，不受天氣對打膠的影響，工期易控制。

　　(4)由于單元式幕墻主要在室內(nèi)施工安裝，主體結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力較差，不適用于有剪力墻和窗間墻的主體結(jié)構(gòu)。

　　(5)要求有嚴格的施工組織管理，施工時有嚴格的施工順序，必須按對插的次序進行安 裝。對主體施工用垂直運輸設(shè)備等施工機械的安放位置有嚴格限制，否則將影響整個工程的安裝。

單元式玻璃幕墻

單元式鋁板幕墻

　　4. 半單元式幕墻 是先在主體結(jié)構(gòu)上安裝豎框或豎框與橫梁組成的框架，豎框和相鄰豎框?qū)Σ澹�通過對插形成組合桿。單元組件(裝飾面板)再固定在豎框或橫梁上。一般有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是豎框先安裝在主體結(jié)構(gòu)上，豎料上裝有掛接板塊的裝置，橫梁與面板材料組成單元板塊，板塊掛接豎料上。豎向接縫在豎框上，橫向采用上下單元板塊對插接縫，進行接縫處理，形成整片幕墻。另一種是豎框與橫梁組成框架，固定于主體結(jié)構(gòu)上，面板組成獨立的小板塊，掛接于框架上。豎向接縫在豎框上，橫向接縫在橫梁上，并進行接縫處理，形成整片幕墻。

　　其主要特點是：

　　(1)豎框采用對插形式，變位適應(yīng)能力強，具有較強的層間位移調(diào)節(jié)能力，抗震性能好。

　　(2)豎框通過對插形成接逢，對地震作用、溫度變化等引起的變形適應(yīng)能力好，且位移時噪聲小。

　　(3)易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，可減少現(xiàn)場加工、安裝工序，易于控制工程質(zhì)量。

　　(4)現(xiàn)場施工周期短，接逢處多使用膠條密封，一般不使用耐候膠(是目前國內(nèi)外幕墻技術(shù)的發(fā)展趨勢)，不受天氣對打膠的影響，易縮短施工周期。

　　(5)可交叉作業(yè)施工，施工手段靈活，受主體結(jié)構(gòu)影響小。

　　(6)維修保養(yǎng)方便，維護、更換板塊時不影響周圍板塊。

　　5.雙層呼吸式幕墻：

　　功能要點――智能化、節(jié)能：雙層幕墻（詞條“雙層幕墻”由行業(yè)大百科提供）的導熱、遮陽特性，可以明顯減少樓宇內(nèi)的能量消耗。通過被動使用光能，冬季通過雙層幕墻的熱量損失可減少30%，夏季通過夜間散熱，可使用戶減少使用空調(diào)，從而減少能量的損耗。如果夜間散熱和遮陽板使用正確，還可以保持室內(nèi)溫度低于室外。

　　通風、防塵：自然通風，即使天氣惡劣，也一樣可以開窗換氣。減少空調(diào)綜合癥的發(fā)生，提高人們的生活質(zhì)素和工作效率。

　　隔音：研究檢測，對隔音效果影響最大的是通風口的開口位置。即使窗戶開放，雙層幕墻仍可達到單層幕墻窗戶關(guān)閉時的隔音效果。不僅隔斷（詞條“隔斷”由行業(yè)大百科提供）室外噪音，而且也隔斷房間之間和樓層之間的噪音。

　　換氣過程―――夏季，出風口開啟，依據(jù)熱壓（詞條“熱壓”由行業(yè)大百科提供）原理(煙囪效應(yīng)（詞條“煙囪效應(yīng)”由行業(yè)大百科提供）)，冷氣會從進風口進入雙層幕墻的空氣緩沖層;進行熱交換后，熱空氣從出風口排出。若內(nèi)層幕墻開啟，也可將室內(nèi)頂部的熱空氣同時排出。冬季，出風口關(guān)閉，空氣緩沖層在溫室層的作用下，緩沖層溫度會高于室外，從而也提高內(nèi)層幕墻外表面溫度，這樣會大大降低室內(nèi)熱損失。

外通風雙層幕墻(中國奧運射擊館)

內(nèi)通風雙層幕墻

內(nèi)通風雙層幕墻

雙層通風幕墻剖面圖

　　6.石材幕墻

　　銷釘式結(jié)構(gòu)：此結(jié)構(gòu)屬石材干掛技術(shù)第一代產(chǎn)品，是在石板的上下端面鉆孔，采用托板與銷釘固定。此結(jié)構(gòu)簡便，但板面為局部受力，易產(chǎn)生擠壓應(yīng)力（詞條“壓應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供），板塊抗變形能力不好，且板塊破損后不宜更換，適用于低層建筑。

　　半圓槽結(jié)構(gòu)：此結(jié)構(gòu)屬石材干掛技術(shù)第二代產(chǎn)品，是指在石板的上下端面銑成半圓槽口，采用托板及半圓勾板固定，此結(jié)構(gòu)受力較銷釘合理，較易吸收變形，考慮到強度問題，一般多用不銹鋼勾板，但板塊破損后不宜更換，適用于低層建筑。

　　通長槽固定方式：此結(jié)構(gòu)是在石板上下端面開設(shè)通長槽口，采用鋁合金通長勾板固定，其特點是受力合理，可靠性高，板塊抗變形能力強，且板塊破損后可實現(xiàn)更換要求，適用于高層建筑。

　　背栓式結(jié)構(gòu)：此結(jié)構(gòu)屬石材干掛技術(shù)第三代產(chǎn)品，是目前世界上較先進技術(shù)，在國內(nèi)，只有我公司有此技術(shù)、加工和施工技術(shù)及進口專用加工設(shè)備，是國內(nèi)石材幕墻技術(shù)發(fā)展的方向，其特點是實現(xiàn)石材的無應(yīng)力加工，石材背面采用不銹鋼脹栓連接，連接強度高，節(jié)省強度值約30%左右，板塊抗變形能力強，且板塊破損后可實現(xiàn)更換要求，適用于高層建筑，我公司在上海浦東國際金融大廈首次采用此種技術(shù)。

石材干掛工藝的比較

蜂窩石材幕墻

花崗巖石材幕墻——不銹鋼掛件式

花崗巖石材幕墻—鋁合金掛件式

花崗巖石材幕墻—抗震背栓式

花崗巖石材幕墻(中國美術(shù)館)

　　7.鋁板幕墻

　　鋁單板幕墻采用優(yōu)質(zhì)高強度鋁合金板材，其常用厚度為1.5、2.0、2.5、3.0MM，型號為3003，狀態(tài)為H24。其構(gòu)造主要由面板、加強筋（詞條“加強筋”由行業(yè)大百科提供）和角碼組成。角碼可直接由面板折彎、沖壓成型，也可在面板的小邊上鉚裝角碼成型。加強筋與板面后的電焊螺釘(螺釘是直接焊在板面背面的)連接，使之成為一個牢固的整體，極大增強了鋁單板幕墻的強度與剛性（詞條“剛性”由行業(yè)大百科提供），保證了長期使用中的平整度及抗風抗震能力。如果需要隔音保溫，可在鋁板內(nèi)側(cè)安裝高效的隔音保溫材料。

單層鋁板幕墻（詞條“單層鋁板幕墻”由行業(yè)大百科提供）

鋁塑復合板幕墻 (登發(fā)廣場)

蜂窩鋁板幕墻

鋁單板幕墻

　　8.陶土板幕墻

　　通過陶的不可變特性鑄就永恒的幕墻視覺效果。(Eine zeitlos moderne Fassadenoptik mit dem unverwechselbaren Charakter von Keramik. )

　　陶土板幕墻最初起源于德國著名的屋頂瓦制造商Von Mueller Dachprodukte GmbH & Co. KG，這里我們簡稱Von Mueller，他們的工程師Thomas Herzog教授于1980年代設(shè)想將屋頂瓦應(yīng)用到墻面，最終根據(jù)陶瓦的掛接方式，發(fā)明了用于外墻的干掛體系和幕墻陶土板。為了把這套系統(tǒng)推向市場，Von Mueller在格爾利茨(Goerlitz)成立了一個專門生產(chǎn)陶土板的工廠---阿格通(ArGeTon)。1985年第一個陶土板項目在德國慕尼黑落成。在隨后的幾年中，阿格通公司逐漸完善陶土板掛接方式，由最初的木結(jié)構(gòu)最終完善到現(xiàn)在的兩大鋁結(jié)構(gòu)幕墻系統(tǒng)(有橫龍骨系統(tǒng)和無橫龍骨系統(tǒng)，見后面的介紹)。2005年Von Mueller公司和Wienerberger Gruppe結(jié)成了戰(zhàn)略聯(lián)盟，成為全球最大的陶土磚生產(chǎn)商。

陶土板幕墻

陶土板幕墻

　　9.千思板幕墻

　　千思板牌板材是一種建筑幕墻用高壓熱固化木纖維板，其是由普通型或阻燃型高壓熱固化木纖維(HPL)芯板與一或兩個裝飾面層在高溫高壓條件下固化粘結(jié)形成的板材。“千思板”是這種板材的一個國際知名品牌。千思板牌板材是一種漂亮的、多功能的室外、室內(nèi)用建材。具有眾多優(yōu)異特點的千思板牌板材品質(zhì)高、無公害、清潔、安全、舒適，為人類環(huán)境創(chuàng)造了溫和的生活空間。

千思板幕墻

千思板幕墻

千思板幕墻

　　10.GRC板幕墻

　　GRC幕墻板,或稱:GRC外墻掛板。

GRC板幕墻

GRC板幕墻

GRC板幕墻

　　11.陶瓷板幕墻

　　陶瓷板是一種由高嶺土黏土和其它無機非金屬材料（詞條“金屬材料”由行業(yè)大百科提供），經(jīng)成形、經(jīng)1200度高溫煅燒等生產(chǎn)工藝制成的板狀陶瓷（詞條“陶瓷”由行業(yè)大百科提供）制品，幕墻面板應(yīng)用陶瓷板。

陶瓷板幕墻

陶瓷板幕墻節(jié)點圖

　　12.光電幕墻

　　光電幕墻是一種集發(fā)電、隔音、隔熱、裝飾等功能于一體的外圍護結(jié)構(gòu)，把光電技術(shù)與幕墻技術(shù)相結(jié)合的新型功能性幕墻，代表著幕墻技術(shù)發(fā)展的新方向。其通過太陽能光電池和半導體材料對自然光進行采集、轉(zhuǎn)化、蓄積、變壓，最后聯(lián)入供電網(wǎng)絡(luò)，為人類提供可靠的電力支持。

光電幕墻

光電幕墻

　　13.智能幕墻

　　智能玻璃幕墻廣義上包括玻璃幕墻、通風系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)。其技術(shù)核心是一種有別于傳統(tǒng)幕墻的特殊幕墻一一熱通道幕墻。

智能幕墻

智能熱通道幕墻

智能幕墻

　　14.風動幕墻

　　風動幕墻也叫風鈴幕墻，其原理簡單(利用自然風來模擬風吹的效果)，其結(jié)構(gòu)也較為簡單(通常用不銹鋼拉索將金屬片串接起來)，讓墻面在空中隨風飄舞，輕盈靈動、自然流暢。

風動幕墻（風鈴幕墻）

風動幕墻（風鈴幕墻）

風動幕墻（風鈴幕墻）

　　15.織物幕墻

　　幕墻領(lǐng)域新材料、新技術(shù)頻現(xiàn)，這幾年流行起來的“織物幕墻”，就是當中典型代表。織物幕墻是應(yīng)用耐候性的柔性織物材料，結(jié)合框架系統(tǒng)，對既有建筑的外立面進行翻新改造或新建筑外立面設(shè)計應(yīng)用的一種建筑外立面解決方案。

織物幕墻

織物幕墻

織物幕墻

　　16.搪瓷鋼板幕墻

　　搪瓷鋼板又名：琺瑯板——幕墻領(lǐng)域的一種新型材，它是“無機材料”和“鋼板”的完美結(jié)合，擁有硬度高、耐刮擦、易清潔、耐磨強、不褪色等許多先天特性。同時，還具有耐酸堿性、絕緣，A級防火、安裝方便等特質(zhì)，并可在表面進行藝術(shù)加工，在不影響功能的前提下，外觀始終保持歷久彌新。

搪瓷鋼板幕墻

　　高溫、高濕、雨水、鹽霧、紫外線……一直是傳統(tǒng)幕墻面板材料的“天敵”，更成為了建筑師“彩色夢想”的“終極殺手”！近年來隨著搪瓷鋼板的引入，相關(guān)問題正得到改善和解決。特別是“北京國會二期”項目的驚艷亮相，搪瓷鋼板在高端建筑中營造出的亮點，引起了國際前沿建筑師的高頻關(guān)注。

搪瓷鋼板幕墻

　　結(jié)語：

　　中國擁有“基建狂魔”之稱，縱觀全球的地標級幕墻建筑，從參與外海項目的基礎(chǔ)建設(shè)、幕墻施工；到鋁型材、建筑玻璃（詞條“建筑玻璃”由行業(yè)大百科提供）、五金配件、密封膠，以及隔熱條和密封膠條、鋁板等主要輔材的供應(yīng)；再到國內(nèi)自主擁有數(shù)量眾多的超高層項目，可謂名副其實的“魔天大國、幕墻強國”!

　　近40年來，伴隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展和城市化進程的加快，我國建筑幕墻行業(yè)實現(xiàn)了從無到有、從外資一統(tǒng)天下到國內(nèi)企業(yè)主導、從模仿引進到自主創(chuàng)新的跨越式發(fā)展，到 21世紀初我國已經(jīng)發(fā)展成為幕墻行業(yè)世界第一生產(chǎn)大國和使用大國。

　　在中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會鋁門窗幕墻分會開展的“門窗幕墻行業(yè)數(shù)據(jù)大調(diào)查”中，收集、整理的行業(yè)數(shù)據(jù)顯示：2021年我國建筑門窗幕墻的市場總值接近7000億元，不論是從市場體量及竣工面積來看，目前我國已經(jīng)成為全球最大的幕墻門窗市場，建筑幕墻門窗的需求量占全球需求總量2/3以上，其中玻璃幕墻占到全部幕墻的50%以上。其他高科技含量類幕墻產(chǎn)品(智能幕墻、生態(tài)幕墻、膜結(jié)構(gòu)幕墻等)占比較小，尚不足5%。

　　在未來，幕墻類型和工藝與科技的結(jié)合，全力響應(yīng)全球節(jié)能減排的號召，智能型幕墻，如太陽能光伏（詞條“太陽能光伏”由行業(yè)大百科提供）幕墻、通風道呼吸幕墻、感應(yīng)風雨智能幕墻等，將展示出建筑的獨特魅力。

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