芻議高層建筑玻璃幕墻設計原則及發展方向

摘要：玻璃幕墻作為建筑物的外裝飾是現代化城市建筑的重要標志之一，它打破了傳統的實體墻與門窗的界限，巧妙地將建筑物圍護結構的使用功能與裝飾功能有機地融為一體，使建筑物更具時代感和藝術性。

關鍵詞：玻璃幕墻;設計;原則

1.玻璃幕墻的主要設計原則

我國是南北氣候差異比較大的國家，在玻璃幕墻的節能設計要求也是不同的。這就要求玻璃幕墻的節能設計不僅要保證自身的特點，還要結合當地的氣候和環境的不同進行研究設計，在設計過程中要遵循玻璃幕墻的設計原則，玻璃幕墻的設計原則一般包括以下幾個方面：

1.1要具有科學性

在對建筑玻璃幕墻節能進行設計時，要全面考慮各個因素的影響，如：功能、性能、選材等。在施工過程中必需結合當地的氣候和各方面的因素選擇更為科學的幕墻構造與結構，還要嚴格按照結構設計標準來進行安裝。事實上，玻璃幕墻傳熱系數確定是由地區氣候、建筑構造以及玻璃傳熱系數等共同決定的。

1.2適用性

對不同地區的環境和項目實際情況進行全面考慮，加強對冬季嚴寒地區室內保溫的設計，要保證室內的溫度;對于夏季非常炎熱的地區要特別注意室內與室外隔熱和通風的設計，再結合與之相關的規定，貫徹和落實國家節能政策，把建筑耗能和舒適性二者之間的關系處理好。

1.3經濟性

在建筑維護結構中，其玻璃幕墻是一重要部分，而且又是考慮建筑節能所不可缺少的一方面，因此，對建筑節能設計要進行全面考慮，對熱工設計中的傳熱過程和傳熱方式進行分析和探討。只有將節能和經濟二者達到統一后，才能真正凸顯出建筑節能設計的價值。

2.高層建筑玻璃幕墻的主要類型

玻璃幕墻結構主要分以下三類：

2.1框支承玻璃幕墻（按結構構造形成又分明框、隱框、半隱框玻璃幕墻三類）：即玻璃面板周邊由金屬框架支承的玻璃幕墻，其力學計算模型為：面板按四邊支承板，橫梁按雙向受彎構件，立柱按鉸接多跨梁且宜按偏心受拉構件設計，并按有關結構設計手冊或專門的計算軟件計算。

2.2全玻幕墻：由玻璃肋和玻璃面板構成，面板為對邊簡支和多點簡支形式，玻璃肋類似簡支梁。

2.3點支承玻璃幕墻：由玻璃面板、點支承裝置和支承結構構成。

3.高層建筑玻璃幕墻設計的重點

3.1建筑玻璃幕墻結構安全性

玻璃幕墻有著區別于其他墻體設計的優點，就是它不同于一般的幕墻設計和填充墻，能夠自己獨自承擔來自外界的像風力、地震動蕩等較大的變形，有著較強的位移能力。為了保證玻璃幕墻結構安全性，首先先按照國家標準規范，對建筑幕墻的玻璃面板及龍骨進行結構力學核算，保證在最不利的荷載條件下玻璃面板及龍骨均有安全性及可靠性。根據主體結構特點合理的使用最優的受力體系，如簡支梁，雙跨梁，連續超靜定簡支，連續超靜定雙跨梁等，可以降低成本的同時保證結構的安全。玻璃幕墻的設計構造，使得玻璃幕墻能適應主體結構的構造變形，在地震荷載的作用下，能保證小震不壞，中震可修，大震不倒。

3.2高層玻璃幕墻的節能性

我國的《綠色建筑技術導則》中對建筑中的玻璃幕墻的所謂綠色指標進行了規定，要求高層玻璃幕墻要降低能源的消耗，使用綠色環保材料，從而實現光、熱、聲在玻璃幕墻中的協調擴散，同時也在一定程度上改善了空氣質量。在進行高層玻璃幕墻設計時，設計人員需要對玻璃幕墻的綠色技術設計投入更多的重視，使其能夠更好地發揮保溫隔熱的性能，有效過濾太陽光線，擁有遮陽和透光的功效，維持室內空氣流通和擴散，只有這樣才可以保證高層玻璃幕墻更廣泛地應用到建筑設計中，實現玻璃幕墻的綠色設計構建。

3.3玻璃幕墻的質量控制

高層建筑不但需要美觀，也需要堅固耐用，安全。高層建筑幕墻設計中需要考慮各種荷載因素，材料因素，選用合理的玻璃，合理的鋁材，嚴格的材料表面處理方法。如現在有些高層建筑會發生鋼化玻璃自爆的事件。具體原因是鋼化玻璃中含有硫化鎳使得玻璃自爆。在玻璃加工過程中需要對鋼化玻璃進行均質處理，選用超白玻璃原片進行深加工，均能有效降低玻璃自爆率，也可以采用中空夾膠玻璃，避免出現玻璃雨。鋁材的表面處理可以采用三涂氟碳噴涂，具有耐腐蝕，抗氧化等作用，保證玻璃幕墻堅久耐用。

4.高層建筑玻璃幕墻的設計方向

4.1外觀造型復雜

現代玻璃幕墻的外觀越來越復雜，這個需要設計有效的結構受力幕墻，保證安全，有效的設計措施，保證施工質量及工期。

如央視的“大褲衩”，造型復雜，線條造型復雜，板塊繁多，使用了構件式的玻璃幕墻系統可以有效的解決這些施工問題;深圳的京基100，高400多米，線條纖細，采用了國際上最為先進的幕墻系統——單元式幕墻，可以保證工期，又能體現外立面高端大氣上檔次。

彈性連接是幕墻必須具備的構造性能之一，主要來源于平面內變形性能及抗震的要求，以保證玻璃幕墻板塊具有相對的位移能力。但是建筑物的結構與構造設計，限制了玻璃幕墻的設計，缺少對建筑設計的正確理解，許多廠家為了降低造價，都是采用簡單的固定式連接而給使用者帶來安全上的隱患。因此，設計人員需要在設計時就保證其能夠充分發揮應有的安全防護作用，同時對連接系統認真計算，以滿足強度上的設計標準，此外還應對彈性連接進行設計，滿足強度及變形要求，確保安全性。

4.2綠色節能方向

目前我國對玻璃建筑設計重要性的認識，對節能玻璃幕墻的知識知之甚少，設計單位往往在建筑施工已開始時才進行玻璃幕墻設計，這直接導致了玻璃幕墻設計的滯后，以及用材質量降低。但目前我國節能標準已逐漸變得越來越嚴格，能耗比也越來越嚴格，這就要求玻璃的幕墻設計向綠色節能的方向發展，各種高性能的玻璃，斷熱材料，能使幕墻的K值大幅度降低，通常情況下，如果玻璃幕墻設計科學合理的話，都能達到很好的降低能耗和節能的作用，在這方面綠色技術得到了很好的體現。

4.3智能方向

采用智能化的玻璃幕墻，通過傳感和自控系統，自動控制建筑外部裝飾條的角度，百葉的變換，能更好的實現遮陽，通風及采光的效果，避免了建筑在運用空調等電子系統時出現較大的能源消耗量，有效地保持了低能源綠色的水平。在建筑設計中，合理的運用玻璃幕墻綠色技術，科學的選擇玻璃幕墻，使用建筑構造合理和控制方式穩定的建筑程序，才能保證有效的達到降低能源消耗的效果。

4.4單元式幕墻方向

單元式幕墻符合當今環保的主題思想，在技術上，采用物理的“等壓原理”設計，解決了由于壓力差造成的幕墻接縫漏水等問題。該系統有組裝精度高、抗震能力強、可同步施工、防水防滲、自潔等多項特點。單元式幕墻是在專業工廠中進行制作、加工完成。在對材料的篩選、制作工藝過程的控制、制作環境的控制、操作人員的技能培訓、單元板塊的養護時間、環境的控制、出廠的檢驗控制上是目前其他類型幕墻不可比擬的。單元式幕墻的單元件（板塊）高度為樓層高度，傳力簡捷。現在高層建筑施工工期要求越來越短，普通的構件式幕墻已難以滿足這么緊湊的工期，工人施工成本也越來越高，單元式幕墻安裝方便，施工速度快，可以分段施工，故可以有效的解決這些問題，越來越受到建設單位的熱衷。

5.結語

近年來，由于我國科學進步與社會的發展，使得建筑理念不斷在更新，在建筑節能、資源利用以及環境保護等方面都提出了較高的要求，這使得玻璃幕墻在建筑中應用十分廣泛。玻璃幕墻屬于一種新技術，其節能效果和幕墻設計有十分緊密的聯系。因此，在今后的研究與應用中，我們必須使用科學、合理的方法，促進玻璃幕墻節能技術的發展。

參考文獻：

[1]田麗華.淺談玻璃幕墻設計的一般原則[J]，科技情報開發與經濟，2011，21;

[2]陳志秀.淺議建筑設計中的玻璃幕墻設計[J]，城市建設理論研究（電子版），2011，32;

[3]中華人民共和國行業標準，玻璃幕墻工程技術規范（JGJ102-2003）;

[4]王效峰，建筑節能玻璃幕墻設計理念[J]，科技信息，2008，（28）。