淺談現代建筑幕墻技術

摘要：近年來，現代建筑幕墻技術在我國的廣泛應用，取得了較好的社會經濟效益，為美化我們的城市和生活做出了貢獻。由于現代建筑幕墻技術屬于新興行業，其發展過程中尚有許多不合理、不完善的部分，在許多工程實踐中，都或多或少地存在一些問題，其中有很大一部分是由于技術原因造成的，因此，如何完善和提高現代建筑幕墻技術水平，保證工程施工質量日益成為一個十分突出的問題，本文結合近年來的工程實踐，談幾點看法。

關鍵詞：現代建筑 幕墻技術

建筑幕墻是隨著建筑業不斷發展和進步而出現的新興行業。人類社會生產力水平的不斷發展，為建筑幕墻行業的再現提供了必要物質基礎，而現代科學技術的不斷進步，又為建筑幕墻行業的發展提供了充分的理論根據。從20世紀60-70年代起，建筑效果都得到了迅速發展，并使二者更加有機地融合為一體，成為現代高層建筑的顯著特征，逐漸被認為是現代城市建筑的一種標志。而且，隨著大量新技術、新材料、新工藝在建筑幕墻行業中的應用，在今后相當長的時間內，建筑幕墻仍然是現代高層建筑的一種綜合效果較好的外圍護結構形式。我國在20世紀80年代初開始引進現代建筑幕墻技術。1985年，我國第一幢應用現代玻璃幕墻技術的高層建筑——北京長城飯店矗立在首都街頭，標志著現代建筑幕墻技術在我國應用的開端，經過十幾年的工程實踐證明，現代建筑幕墻技術將建筑外圍護墻的防風、遮雨、保溫、隔熱、防噪音、防空氣滲透等使用功能與建筑外裝飾效果有機地結合起來，從而受到廣大業主和建筑師的青睞，迅速發展成為現代城市建筑的一種流行時尚，越來越多的城市建筑廣泛地應用了現代建筑幕墻技術，使其成為現代城市建筑的顯著牲征。隨著科學技術的迅速發展和生產水平的不斷提高，大量的新原理、新技術、新材料、新工藝被應用在現代建筑幕墻技術中，促進了現代建筑幕墻技術的發展。如壓力平衡原理的發現并成功應用到現代建筑幕墻技術中，解決了長期阻礙建筑幕墻發展的雨水滲漏難題；又如鋁及鋁合金型材、各種玻璃、金屬板材的研制和生產，各種高質量密封材料的出現，尤其是結構硅酮密封膠的出現，以及各種防火、保溫、隔熱和隔聲材料的出現，使建筑幕墻所要求的各項性能，如抗風壓變形性能、抗雨水滲漏性能、抗空氣滲透性能、隔熱保溫性能和隔聲性能等，都有了可靠的解決方法。從而使現代建筑幕墻技術近年來迅速發展，在現代城市建筑中得到了日益廣泛的應用。

1 建筑幕墻的建筑設計

建筑幕墻立面設計時，除考慮建筑效果之外，玻璃的劃分尙應考慮通風開窗要求，特別是開窗位置的標高要適當，一般控制在離樓層面0.9米左右，要符合窗扇開啟方便的要求，開窗的面積要符合通風要求，且不大于幕墻面積的15%。玻璃的劃分應與室內空間和樓層層遍相協調，橫梁立柱布置應與房間的布置分隔相協調，防止出現一塊玻璃跨越兩個防火分區的情況。金屬、石材幕墻立面的線條，構圖，色調和虛實組成應與建筑整體及環境相協調，石材幕墻立面劃分時石板的面積不宜大于1.5平方米。金屬幕墻中的金屬板面視原板尺寸可達到七、八平方米，對玻璃、金屬、石材的類型和色彩除應考慮建筑物的性質和用途、投資額度、業主要求外，還應考慮建筑物周圍環境要求，避免光污染和石材輻射造成對環境損害。此外幕墻建筑設計時尚應考慮室內建筑效果，立柱、橫梁的位置，構件之間的縫隙等都會影響室內的建筑效果，玻璃的選擇和劃分，還影響室內和采光效果。只考慮建筑立面效果，而忽視其他因素，會產生影響建筑物使用功能的許多問題。

1.1 建筑幕墻的選型 建筑幕墻的選型是建筑設計的內容。建筑設計師不僅要考慮立面的新穎、美觀，而且要根據建筑的功能，造價及所具備的施工技術條件進行造型設計。當前用得比較普遍的是框架式建筑幕墻及單元、半單元式建筑幕墻，其形式又分為明框幕墻、半隱幕墻、全隱幕墻。

1.2 建筑幕墻的性能要求 對幕墻性能的要求，在很大程度上就決定了幕墻的質量。在選擇幕墻風壓變形性能和幕墻雨水滲漏性能等級時，必須考慮建筑物的抗震等級；選擇幕墻的保溫性能等級須考慮當地氣溫高低；幕墻的空氣滲透性能等級要考慮建筑物自身的特點，如建筑造價，功能要求，重要性等等。

1.3 建筑幕墻設計的安全要求 幕墻設計必須符合防火規范的要求，特別注意當原建筑設計中無窗下墻時，樓層應設實體墻，窗間墻與幕墻應填充不燃材料，幕墻節點中填充材料也應選用巖棉等不燃材料。幕墻設計還應滿足防雷要求，形成幕墻自下而上的防雷體系，并與主體結構防雷體系可靠連接，其中：①第一類防雷建筑，避雷網網格尺寸<5m×5m（<6m×4m）；第二類防雷建筑，避雷網網格尺寸<10m×10m（<12m×8m）；第三類防雷建筑，避雷網網格尺寸<20m×20m（<24m×16m）。②避雷片與鋁型材用螺釘進行連接，使幕墻自身防雷體系與主體結構的防雷體系通過焊接方式可靠連接形成閉合回路。③避雷片應表面鍍錫，其與鋁型材連接需在空氣干燥情況下，將鋁型材去氧化膜快速堅固，然后在避雷片與鋁型材接縫四周刷絕緣漆，避雷鋼筋應表面鍍鋅。為確保安全，幕墻設計時還應采取防止玻璃破碎墜落，如玻璃屋頂應采用夾絲、夾片玻璃或設安全網，出入口設雨罩。

2 建筑幕墻的結構設計

干掛石材結構主要有：銷釘式、背栓式、不銹鋼托式和復合式等。我們應根據工程的建筑高度、業主的經濟實力等綜合因素，來決定采用石材幕墻結構形式。銷釘式結構既是采用在石材的上、下開孔，將不銹鋼銷釘插入石材孔內將石材板塊掛在墻體外表面。這種結構最簡單，造價最低而且安裝強度較低，它適合建筑高度不超過20米的外掛石材幕墻。不銹鋼托板式結構分短槽式和通槽式，即是采用在石材的上、下開槽，將不銹鋼銷托板插入石材槽內將石材板塊掛在墻體外表表面。其結構簡單、強度和安全性可靠、加工和現場施工方便，并且造價適中。它適合建筑高度不超過50米的外掛石材幕墻。背栓式結構即是采用在石材的背部開孔（不少于四個），用不銹鋼錐狀螺栓插入石材孔中將石材板塊掛在墻體外表面。這種結構安裝和加工靈活性大，可以在石材的背部隨意設安裝支點，使石材幕墻的強度有所保證。但由于不銹鋼錐狀螺栓價格較高，使該結構的工程成本很高。它適合于高層建筑和大板塊的外掛石材幕墻；另外，石材幕墻龍骨主要有鋁型材和鋼結構兩種材料。鋁龍骨在耐腐蝕性和減輕主體重量方面具有無可替代的優勢，但其材料價格較高；采用鋼龍骨時必須經過熱浸鍍鋅防腐處理才能保證龍骨耐久性。目前，石材幕墻多用于低層建筑裙墻面，且采用鋼龍骨結構較多。

2.1 結構設計的一般問題 目前，建筑幕墻類型繁多，構造型式多變，無法對其連接構造作出太具體的規定。因此在設計原則上要求建筑幕墻應有足夠的承載力、剛度、穩定性和相對于主體結構的位移能力。其中，相對于主體結構的位移能力通過膠縫、構件間的縫隙、可微動連接（如長圓孔螺栓等）、可動連接（如鉸支座、滑動連接、搖臂機構、彈簧機構等）來實現，不一定要求處處連接均為螺栓連接。因此，規定所有連接均采用螺栓是不盡合理的。只要達到幕墻與主題結構間有一定位移能力的要求，部分節點采用焊接是可以的。

2.2 鋼鋁型材的混合使用 在跨度較大情況下，采用鋼型材與鋁型材混合構件在原則上是允許的，但在實際操作上存在一些難點。

2.2.1 為保證兩者共同受力，必須保證兩者受力后變形（撓度）相同，這就要求鋼型材緊密插入鋁型材中，或者兩者用密排螺栓、鉚釘連接，兩種方法的施工時都較困難。

2.2.2 型鋼與鋁型材之間電化學絕緣困難。因此，更方便的方法是采用鋼型材，外包裝飾板。

3 建筑幕墻的節點設計

建筑幕墻的節點設計是幕墻建筑設計和結構設計的直接體現。目前幕墻的構造方法很不一致，鋁型材斷面形狀也沒有統一的標準，節點設計中應注意以下問題：

3.1 幕墻節點設計是否如實反映了幕墻建筑設計意圖 比如是否滿足防火要求：防雷構造措施是否滿足防雷要求；幕墻通風、開啟、采光要求是否滿足，是否采取了防雨水滲漏的措施等。

3.2 幕墻節點設計是如實反映幕墻結構設計的要求 如鋁合金型材的選用，玻璃、金屬，石材的選用，結構膠的厚度、寬度是否滿足結構計算要求，越大金屬板面是否有抗橈曲變形措施，結構連接件是否按計算書選用，抗震構造措施是否體現；立柱、橫梁的連接構造方式是否與結構計算中所選用的相匹配等。

3.3 一些特殊節點的處理是否妥當 如沉降縫、伸縮縫如何要保證結構自由活動度的同時，解決抗滲漏的問題；轉角節點設計時，特殊角度如何用型拼接，才能滿足要求；圓弧節點要體現如何施工，以保證立柱在同一圓弧上；幕墻各部分封修是否符合規范要求。為了避免幕墻設計與建筑脫節的情況，幕墻設計時間上也應與設計密切配合，一般在工程開工之前，圖紙會審階段，幕墻設計就應完成，并將幕墻防雷、預埋等技術要求與設計溝通，向土建施工單位做好交底工作，同時在工程施工過程中，幕墻設計單位及時掌握建筑設計的修改，建筑施工的誤差等情況，并做相應設計更改，如果幕墻設計合理并在幕墻施工過程中嚴格按標準、規程施工和驗收，那么當前幕墻工程中的許多問題，都能在很大程度上等到解決。

總之，隨著時代的發展、社會的進步，人們對建筑的要求越來越高。如何使建筑裝飾得既美又實用是每一位外裝設計師的責任。我們必須緊跟時代的發展，盡我們所能將城市裝扮的更加亮麗，以滿足社會和人民生活的需求。