高層建筑玻璃幕墻設計與施工分析

周海地

摘 要：在高層建筑中，因為玻璃幕墻本身具有通透大方、施工簡便、密封性好等優點而得到廣泛的應用。文章從玻璃幕墻的類別出發，對高層建筑中玻璃幕墻的結構、防火、安全可靠性等方面的設計進行闡述，并對玻璃幕墻施工技術進行總結，提高設計與施工技術的能力，進一步促進玻璃幕墻的可持續發展。

關鍵詞：高層建筑；玻璃幕墻；設計與施工

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）24-0156-02

1 玻璃幕墻的類別

隨著建筑技術的發展，玻璃幕墻的類別很多，在高層建筑中應用最多的是框支撐玻璃幕墻，其主要包括明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻。其中明框玻璃幕墻是最傳統的玻璃幕墻，金屬框架直接顯露在外立面，玻璃是嵌固在型材的凹槽里，結構穩定可靠，工作性能良好，是高層建筑最佳的選擇；隱框玻璃幕墻是金屬框架設計在室內，玻璃面板安裝在框架外側，再利用硅酮密封膠把玻璃面板與框架進行有效的粘結，形成現代化的建筑外觀效果。

2 玻璃幕墻的結構

一般來說，玻璃幕墻的結構主要是由結構骨架及玻璃組成的，兩者有機地整體連接才能構成玻璃幕墻的方式。骨架是由不同的型材材料構成的，利用連接件來固定裝飾玻璃，通過骨架把玻璃的重量和幕墻所受到的荷載全部傳遞給支撐體系，再由支撐體系傳遞給主體結構。玻璃幕墻不僅具有墻體維護的功能，還有美化建筑外立面的視覺沖擊效果，也可以巧妙地配合建筑造型來表達建筑師的思維空間。由于玻璃幕墻的安全可靠性包括抗風壓性、抗氣密性、抗震性、防火性、抗變形性等內容，再加上其安裝施工的專業性較強，對建筑物的正常使用性能影響很大，所以應根據工程需求來選擇合理的結構形式，從而保證玻璃幕墻的安全性及穩定性。

3 高層建筑玻璃幕墻的設計

3.1 玻璃幕墻的結構設計

幕墻的支撐結構體系是十分重要的，玻璃幕墻的自重、動荷載效應、風荷載效應、抗震性能等都是在主體結構與幕墻的支撐結構體系之間展開傳遞的，所以這對建筑幕墻的支撐結構就要求應具備一定的剛度和強度，還應對其后期的維護工作提供一定的便利條件，對其耐久性要滿足25 a的設計使用年限。

①在幕墻的所有支撐結構中，立柱的結構設計是最重要的，應注意立柱的強度及剛度滿足設計荷載的要求，并具有相應的穩定性，其上下銜接設計也是很重要的，應滿足現行的設計規范要求。

②預埋件的設計也是不可忽視的，預埋件一般為錨板或者錨筋，形狀大多數采用平板形和槽形兩類。錨板鋼材一般采用Q235B，并應在其表面進行鍍鋅處理，鍍鋅厚度一般>40 um，并應具有防腐蝕的功效，并把錨板與鋼筋焊接后預埋在設計的相應部位，一般錨板或者錨筋的焊接方式采取坡口塞焊的形式，如果錨筋直徑>Φ20 mm的話，那么應采取穿孔塞焊的焊接方式。

③玻璃幕墻采用后置埋件處理時，一般采取錨栓的形式，最常用的主要有金屬膨脹錨栓和化學錨栓兩種，金屬膨脹錨栓是通過膨脹片與混凝土結構之間的擠壓力和摩擦力而產生一定的承載力，對其連接件進行受力；而采用化學錨栓時，錨固栓的直徑應≥12 mm，其錨固深度應≥6倍的錨固栓直徑，鉆孔后應用空壓機把孔洞內的粉塵清理干凈，并用螺母把錨板固定在混凝土結構上，再把轉接件焊接在錨板上，應對錨固栓進行抗拔試驗。

3.2 玻璃幕墻的防火設計

①應對以下部位進行防火封堵設計：玻璃幕墻與樓板之間的縫隙、與外墻洞口部分之間的縫隙、與其他防火隔離構件之間的縫隙等。防火封堵系統應具有良好密封性、耐久性和較強的變形性，在規定的火災時間內不應發生變形過大、脫落等現象，應由一定的穩定性。封堵的填充料應采用難燃或者不燃材料，對相應的保護面層材料應采用防火涂料等材料加以處理。

②對于沒有窗檻墻的建筑幕墻，應在每個樓層的外沿部位設置高度≥0.8 m的實體墻或者防火玻璃幕墻，要求其耐火極限≥1 h，并要求同一玻璃單位不得跨越兩個防火區，應單獨設立。

③玻璃幕墻和樓層、隔墻的外面部分之間的縫隙應用厚度≥100 mm的礦棉或者巖棉進行封堵，并應擠壓密實；應采用厚度≥1.5 mm鋼板來承托住礦棉或者巖棉，其用于封堵各個樓層之間的水平防煙帶，注意鋼板應鍍鋅；而承托板和幕墻結構、建筑主體結構之間的縫隙宜采用防火密封材料進行填充；如果設計通透隔斷來分隔防火區時，可以采用滿足設計耐火極限要求的防火玻璃來分隔。

3.3 玻璃幕墻的安全可靠性設計

首先，應對設計出來的玻璃幕墻結構系統進行可靠性設計，應對玻璃幕墻的四性試驗數值進行規定，對相關的預埋件及連接件的結構受力狀態進行驗算，特別是整個平面內的變形性能及地震等不可抗力外荷載作用下的極限變形進行規定；應對設計的幕墻結構系統的防雷接地進行設計，一般應把土建的防雷鋼筋跟預埋件進行焊接處理，使得避雷均壓環形成環狀，再通過柱子里的鋼筋傳遞到大地，注意底層整個玻璃幕墻立柱應焊接連貫的Φ10 mm圓鋼，并和建筑場地外的接地系統進行連接，確保玻璃幕墻工程的安全。

4 高層建筑玻璃幕墻的施工技術

在幕墻施工技術上，由于幕墻種類較多，本文只對高層建筑中主樓應用最多的框架式結構上進行論述，其它如裙樓常用點支式、拉索式、吊掛式以及現在超高層單元式玻璃幕墻在本文中就不再論述。

4.1 預埋件的安裝技術

應嚴格按照設計圖紙的尺寸對預埋件進行加工，注意應采用負公差要驗收預埋件的尺寸，這在模板進行安裝工作提供了便利。預埋件的安裝位置應保證準確，預埋鋼筋應與建筑主體結構的鋼筋進行有效的固定，一般采取點焊的形式，應保證預埋件不發生移位現象。預埋件的位置偏差應控制在20 mm以內，標高應控制在10 mm以內，在混凝土振搗過程中應正確的施工順序，保證錨板底下混凝土振搗密實。對于采用后錨固處理時，注意錨固栓的尺寸及埋深應滿足設計要求，錨板應按照設計要求進行制作和鍍鋅，安裝應牢固可靠。

4.2 連接件的安裝技術

連接件的施工質量直接影響到后續的安裝施工質量，在安裝之前應先檢查連接件的質量，看其型號及種類是否符合設計要求，如果預埋件的位置出現偏差，那么應先進行糾偏處理。連接件和預埋件的連接一般采用專用螺栓或者焊接來處理。采用后錨固處理的話，那么應先安裝三根豎料，再來進行連接件調平工作，使得豎料的平整度滿足規范要求。采用焊接時，應焊接飽滿連續，并及時敲掉焊渣，經驗收合格后涂刷防銹漆進行防腐處理。

4.3 龍骨的施工技術

應按照設計圖紙的位置，把豎骨料安裝在兩個連接件之間，并在兩者的接觸面上放上防腐墊片，并用連接螺栓緊固，應注意調平和垂直度的控制。立柱之間連接可以采取焊接形式或者插接件形式。主龍骨安裝完成后應進行整體的調平，一般要求水平方向不少于3根，豎向方向不少于2根。應保證相鄰兩根立柱的高差≤3 mm，同一層的立柱的最大允許高差為5 mm；主梁的垂直度一般采用水平尺或者吊錘的方法進行控制，水平方向就以軸線來控制，前后方向的安裝偏差為±2 mm，高差控制在±3 mm以內，左右方向的偏差控制在±3 mm以內。

4.4 玻璃的安裝技術

在安裝玻璃之前，應對整個幕墻的結構豎龍骨和橫梁的標高、垂直度、平整度進行仔細的檢查，特別是安裝孔位的檢查，應保證符合設計要求。并應對鋼槽內外的垃圾進行清理，對玻璃上的灰塵進行清潔，對玻璃進行編號，以便和對應的鋼槽相吻合。應先把氯丁橡膠墊塊安裝到玻璃下面的U型槽，并對駁接爪的安裝質量和位置進行檢查，確保準確無誤；應把墊塊放置在玻璃支承邊緣，一般為面寬度1/4位置，當這些準備工作完成后，方可進行玻璃的安裝。在安裝過程中應及時調整玻璃的前后左右位置，使得玻璃的安裝偏差在規范的允許范圍內。玻璃全部安裝完成后，應對整體幕墻的平整度進行檢查，確認符合要求及時進行打膠。

5 結 語

綜上所述，高層建筑玻璃幕墻的應用使得建筑外立面的整體效果顯得現代化，給人以高貴典雅的感覺，帶給人們視覺沖擊的效果。在進行高層建筑玻璃幕墻的設計過程中，應根據工程特點選擇合理的結構形式，確保玻璃幕墻的結構設計滿足強度及剛度的設計規范要求，并應對幕墻的防火進行詳細的設計，保證玻璃幕墻的安全可靠性。在施工過程中應精心組織施工，對關鍵工藝進行重點控制，對于預埋件和連接件之間的連接進行嚴格的檢查，對原材料的質量進行嚴格把關，加大施工技術管理的力度，確保玻璃幕墻的施工質量。

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