淺談玻璃幕墻在現代建筑中的應用

摘 要：玻璃幕墻是指由支承結構體系與玻璃組成的建筑外圍護結構或裝飾結構。隨著建筑業的發展，玻璃幕墻在協調建筑物整體美觀上發揮越來越重要的作用，然而玻璃幕墻的保溫、隔熱性能均遠不及傳統墻體，在實際使用中增加了該類建筑的能耗。與我國現行的節能減排政策相悖，該行業發展前景將如何呢？文章對此問題進行了闡述。

關鍵詞：單層幕墻；雙層幕墻；優點；施工

1 幕墻的現狀

近年，我國幕墻行業都致力于開發新技術及新材料的應用。不斷研制具有節能、環保等多種技術特性的材料，如具有保溫隔熱性能的鋁合金材料、真空玻璃及各種人造幕墻板材等，這些產品的應用大大促進了幕墻產業的發展。尤其是在節能、環保、降低噪音等技術方面所取得的重大突破，這正與目前節能減排的政策導向相符合。而近年蓬勃發展的房地產行業也為建筑幕墻行業提供了一個大顯身手的契機。

2 單層及雙層幕墻的形式、特點及施工特點

2.1 單層及雙層幕墻的形式

建筑幕墻作為建筑物的一個組成部分，是由金屬構架與板材組成，具備完整的結構體系，不承擔主體結構荷載，但可以直接承受施加于其上的荷載和作用，并傳遞到主體結構上的建筑外圍護結構。

建筑幕墻除了技術發展較成熟的玻璃幕墻、金屬幕墻和石材幕墻外，還有正在高速發展的多用于大空間的點駁式幕墻和新型的氣循幕墻、智能幕墻和光幕墻。建筑幕墻的特點主要是：

（1）是墻體自重相對較小，玻璃和金屬板幕墻自重通常為0.3～0.5kN/m2，石板幕墻自重約為1kN/m2。與墻體相比較，玻璃或金屬板幕墻僅相當于磚墻的1/10～1/12、相當于混凝土預制板墻的1/7～1/8，用更少的材料，從而降低主體結構和基礎的造價。

（2）幕墻可選擇的材料種類相對較少，且多為工業批量生產，產品質量較穩定，現場安裝工作量少，較少濕作業，工期較短且維護和更換幕墻構件都很方便。

（3）幕墻包封主體結構，減少了主體結構受溫度變化的影響，有效地解決了建筑或高層建筑受熱脹冷縮的溫度應力問題。

目前市場上存在的建筑幕墻形式很多，根據所用材料的層數劃分的話，可分為單層幕墻和雙層幕墻兩種。

2.2 單層及雙層幕墻的特點

單層幕墻是早期存在幕墻形式，不斷的技術更新使玻璃幕墻向著大空間、大通透、高性能的方向快速發展，從有框到無框，從吊掛式到點支撐，各種支撐結構形式的玻璃幕墻美化了建筑外立面。在發展的過程中也出現了像鋁合金為原料的其它材料的單層幕墻。

雙層幕墻又稱呼吸式幕墻、雙層通風幕墻等，主要在歐洲國家興起，是較新型的幕墻形式，由內外兩層幕墻組成，與傳統幕墻相比，其最大特點是由內外兩層幕墻之間形成一個通風換氣層，由于此換氣層中空氣的流通或循環的作用，使內層幕墻的溫度接近室內溫度，減小溫差，因而在節能方面表現明顯，相對傳統的幕墻，采暖時節約能源達到42%-52%；制冷時節約能源達到38%-60%。其次，雙層幕墻的隔音效果也得到了很大的提高。呼吸式幕墻根據通風層的結構的不同可分為“封閉式內循環體系”和“敞開式外循環體系”兩種，前者一般在冬季較為寒冷的地方使用，后者不僅具有“封閉內循環式體系”呼吸式幕墻在遮陽、隔音等方面的優點，在舒適節能方面更為突出，提供了高層、超高層建筑自然通風的可能，從而使建筑更加人性化。

與單層幕墻相比較，雙層幕墻有較多優勢。

（1）從原理方面比較

雙層幕墻采用“煙囪效應”與“溫室效應”的原理，是從幕墻的功能上解決節能問題，單層幕墻則只是從材料的選用上，通過材料本身的特性來達到一定的節能效果。

（2）從節能方面比較

雙層幕墻可用無色透明玻璃或者低反射玻璃作為外層玻璃，從而有效的減少光污染；而且通過呼吸換氣層，可以達到比單層幕墻節能的顯著效果。

（3）從人性化方面比較

雙層幕墻的隔音性能比單層幕墻效果更好，可讓使用者有更安靜的室內環境；另一方面，雙層幕墻不須開窗，換氣層可直接將室外的自然空氣傳至室內，提高室內的舒適度；同時雙層幕墻的防霧性能比單層幕墻效果更直接。

2.3 單層及雙層幕墻的施工特點

單層幕墻發展時間較久，現有多種形式。雙層幕墻的發展時間相對單層幕墻要少很多，其存在形式有“封閉式內循環體系”和“敞開式外循環體系”兩種。新型結構形式，在相關介紹、宣傳可能以對新產品、新技術的贊美和其相對老產品的優勢為主，但對于具體的工程應用，我們應該客觀、綜合的進行評估。其施工特點如下：

2.3.1 設計時應全面考慮，雙層幕墻發展的歷史相對較短，根據項目的實際情況，為了追求項目成本最合理化，建筑物的外立面設計基本上以多種幕墻形式結合為主。不同的幕墻形式與主體連接的部分都需要在設計是充分考慮。對于幕墻材料的選擇，應最大化的突出雙層幕墻的優點，如為了其光污染水平，可對其外層玻璃材質的選擇上提早確定。

2.3.2 施工前試驗與檢測，雙層幕墻的主要性能指標與單層幕墻相近，由結構構造、材料性能兩方面為重點，在聯合施工精度等其它方面因素決定，在材料進場時及施工前應按規定的抽樣或其它標準，對實際使用的材料、安裝方案進行各項性能的檢測與實驗，確保使用的材料都達到設計要求。

2.3.3 施加預應力檢測，為確保幕墻性能在幕墻受到最大荷載時撓度符合規定，必須提高預應力值，預應力越大，因此應安排合理的施工順序及預應力施加方案。在操作過程中，施工人員必須嚴格按規定的步驟施工，防止由于施加預應力強引起的支承結構嚴重超載的現象出現。

2.3.4 現場配重檢測與玻璃安裝在預應力施加后應進行配重檢測，取一個單元對其索網結構進行必要的配重檢測，在施工現場需要預留大面積的平整場地，用于確保玻璃的保存，檢測其節點的尺寸和變形是否在設計允許的變動范圍內，然后再進行玻璃安裝。

3 幕墻與建筑物的結合

建筑幕墻一般應用于人群密集或大型的公共建筑，重要的高層、超高層建筑的外立面上。由于設計及施工技術的不斷突破，建筑幕墻對于建筑物的作用，像是衣服到皮膚的過度。建筑幕墻與建筑物外觀整體和諧而完美的融合到了一起。近年來，為了追求建筑物整體的合理及最大經濟比，基本上采用多種幕墻形式結合的設計。

但多年的發展使內在的隱患逐漸暴露，大量玻璃外立面造成的光環境，及幕墻保溫性能不強，引發不環保，浪費能源等問題尤為突出。這與我國現行的節能減排政策相悖。為了行業健康有序發展，建設部出臺的《公共建筑節能設計標準》中規定的外窗可開啟面積不大于30%，玻璃幕墻最多只能占墻面的70%，并鼓勵使用自然風降溫，幕墻也應具有可開啟部分或設通風換氣裝置等。所有公共建筑的幕墻不能使用普通玻璃，必須使用節能玻璃。對實際工作起到了很好的指導作用。

我國建筑幕墻行業經歷20多年的發展后，幕墻產品設計研發能力不斷提升，在實際工作中培養了大批具有實踐經驗的技術人員。在技術和人員問題得到不斷更新于補充的前提下，我國企業承接的2008年的北京奧運會部分主體建筑工程已經成為了世界建筑幕墻行業的亮點之一，奧運會主體建筑幕墻工程是我國企業向世界頂級幕墻公司展示自己實力和技術的實體。

在未來的發展過程中，我國在探索建筑幕墻的路上會用自己的實力爭取索結構設計、玻璃結構設計等關鍵前沿技術的更大突破。我國的建筑幕墻行業設計、施工過程中的主要技術領域將向國際領先水平看齊。

參考文獻

[1]羅憶，黃圻，劉忠偉.建筑幕墻設計與施工[M].化學工業出版社， 2007.

[2]公共建筑節能設計標準.國家標準，2005.