淺談高層建筑玻璃幕墻設計與施工

摘 要：玻璃幕墻是現代化高層建筑常見的外墻裝飾形式，以其采光性好、視野開闊，宏大美觀等特性廣受使用者的歡迎。文章介紹了玻璃幕墻的種類，詳細討論了玻璃幕墻在結構、防火能力和安全可靠性方面的設計方法，最后對玻璃幕墻施工技術進行簡要說明。

關鍵詞：高層建筑；玻璃幕墻；設計與施工

引言

隨著經濟發展水平的提升，人們對于工作、生活環境的要求越來越高。建筑物的功能日趨豐富，在滿足人們使用需要的同時，裝飾美化效果不斷增強，由此產生了許多新穎美觀的建筑墻體裝飾方法。其中，玻璃幕墻以其華美宏大的外觀表現，受到市場熱烈歡迎，成為現代化高層建筑的代表裝飾特征。

1 玻璃幕墻類型簡介

現代社會，建筑物結構和功能的多元化，對玻璃幕墻的設計和特性提出了越來越多的要求。在建筑裝飾技術和材料科學的支持下，玻璃幕墻發展出許多種類型，以滿足建筑墻面裝飾的不同需求。框支持玻璃幕墻是目前應用最多的玻璃幕墻品種。根據框架安裝方式不同，框支持玻璃幕墻還分為明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻兩種。前者屬于傳統型的玻璃幕墻品種，固定玻璃面板的金屬框架能從外部能直接看到，結構簡單，可靠性高，是適應性最廣和應用效果最好的高層建筑外墻玻璃幕墻。后者的金屬框架和玻璃面板分別位于墻壁建筑內部和外部，二者通過硅酮密封膠緊密結合，從而在視覺上實現更加新穎的效果。

2 玻璃幕墻的結構要求

玻璃幕墻由結構骨架和玻璃面板組成。二者通過精巧的構造緊密連接到一起，共同組成玻璃幕墻。結構骨架的主體是各種材質的型材，在整個玻璃幕墻系統中起著支撐穩定的作用。玻璃板通過連接件固定在結構骨架上。整個玻璃幕墻所受載荷由結構骨架轉移到支撐體系上，再由支撐體系傳遞給主體結構。玻璃幕墻之所以廣受歡迎，除了及基本的墻體維護功能以外，在裝飾方面更起著美化建筑外墻立面的作用，其視覺效果極為震撼。設計合理的玻璃幕墻與建筑物造型相結合，可以將設計者的設計思路表達地更為清楚、更加突出。作為建筑外立面的組成部分，玻璃幕墻結構滿足建筑物在安全方面的要求。在進行設計時，玻璃幕墻必須考慮風壓、氣密、地震、火災、變形等因素的影響。此外，玻璃幕墻安裝與建筑外立面，對施工技術的要求很高，施工過程中的任何一個疏忽，都有可能影響幕墻乃至建筑物的使用性能。因此，必須堅持科學的設計理念，從工程實際情況出發，結合設計要求，選擇合理的結構形式和正確的施工技術，嚴格遵守施工規范，確保玻璃幕墻施工及使用的安全可靠。

3 高層建筑玻璃幕墻的設計

3.1 在結構設計方面

在玻璃幕墻整個系統中，支撐結構是最基礎也是最重要的部分之一。玻璃幕墻自身重量以及所受到的各類載荷都是由主體結構傳遞到支撐結構，并由支撐結構最終承擔的。此外，玻璃幕墻對各類自然氣候或災害，比如地震、大風等的抵抗能力，都主要取決于支撐體系的堅實穩固。要保障玻璃幕墻整體的安全可靠性，支撐結構的質量必須過關，必須具有一定水準的剛度和強度，還必須方便日常使用過程中的維護和修理。在使用年限上，目前玻璃幕墻支撐體系的使用年限要求達到25年。（1）立柱是玻璃幕墻支撐體系中最關鍵的結構，立柱承擔著承載幕墻載荷的重要職責，在強度和剛度性能方面必須滿足設計要求，要嚴格依照現代規范進行設計，保障整個結構穩定牢固，做好上下銜接，確保連接緊密。（2）預埋件是玻璃幕墻體系中的重要一環。錨板或錨筋是幕墻預埋件的主要形式。根據外形可以分為平板型和槽型兩種。錨板材質為Q235B鋼，表面鍍鋅，鍍層厚度最低不能小于40微米，否則難以達到防腐效果。先采用坡口塞焊的方式將錨板和鋼筋焊接到一起，再按照設計位置進行埋設。對應直徑大于20毫米的錨筋，應采取穿孔塞焊的焊接方式。（3）對于需要進行后置埋件作業的情況，要采用錨栓的方法進行施工。錨栓的種類包括金屬膨脹錨栓和化學錨栓兩種。前者依靠膨脹片對混凝土結構產生的擠壓形成較大的摩擦力，以此穩定連接件。后者的直徑不小于12毫米，其錨固深度不能低于錨固栓直徑的600%。在進行施工時，先用鉆孔設備在混凝土結構上鉆出設計深度、孔徑的孔洞，然后用空壓機將孔洞清理干凈，再用螺母把錨板固定在混凝土結構上，最后進行轉接件和錨板的焊接。完成后，要進行錨固栓抗拔試驗，以保障施工質量和安全。

3.2 在防火設計方面

消防安全是建筑設計必須考慮的問題。在進行玻璃幕墻設計工作時，要做好以下幾個方面：一是做好防火封堵設計。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要使用專用防火材料進行密封。封堵后的部位在密封性、耐久性和變形性等方面要滿足設計要求，確保火災發生一定時間內封堵部位保持穩定，不會有較大形變或脫落等情況發生。要使用難燃或不燃的材料制作封堵材料。特別是保護面層要涂刷防火涂料以提高消防安全性。二是不采用窗檻墻設計的建筑幕墻，要使用實體墻或者防火玻璃幕墻進行隔斷，實體墻或防火玻璃幕墻位于各樓層的外沿部分，其高度不能低于0.8米，耐火極限不低于1小時。各玻璃單位要單獨設立，不能有一個玻璃單位跨越2塊防火區的現象發生。三是要使用礦棉或巖棉對玻璃幕墻和樓層、隔墻的外面部分之間的縫隙進行封堵，并作壓實處理。礦棉或巖棉的厚度不能低于0.1米。另用鋼板承托礦棉或者巖棉對建筑樓層間隔水平防煙帶進行封堵，鋼板厚度不低于1.5毫米，表面鍍鋅。此外，承托板和幕墻結構、建筑主體結構之間的縫隙要用防火密封材料進行填充。對于使用通透隔斷分隔防火區的情況，通透隔斷要使用防火玻璃價格，防火玻璃達到耐火極限等級的要求。

3.3 在可靠性設計方面

要加強玻璃幕墻可靠性設計，嚴格執行四性試驗相關程序，準確驗算預埋件和連接件的受力情況，對自然災害條件下的變形極限做出規定，做好接地，保證防雷擊措施落實到位。

4 高層建筑玻璃幕墻施工技術簡述

鑒于玻璃幕墻種類較多，施工技術內容廣泛，受作者水平和篇幅限制不能全部敘述，下面就以最常見的框架結構為例進行簡要說明，僅供大家參考。

玻璃幕墻的施工主要有預埋件、連接件、龍骨和玻璃幾個重要環節。在預埋件施工環節，預埋件加工尺寸和安裝參數是施工的關鍵，必須確保符合設計要求。在進行混凝土施工時，必須保證錨板底下混凝土振搗密實。在連接件安裝環節，要保證連接件制品質量，并做好焊接施工，確保焊接牢固。焊接完成后要清除焊渣并涂刷防銹漆。在龍骨安裝環節，首先要將豎骨料按照設計圖紙安裝在兩個連接件之間，安好防腐墊片，以連接螺栓進行固定，要保證骨料水平和豎直角度符合設計規定。相鄰兩根豎直龍骨間的高度差不能大于3毫米，同一樓層的立柱間的高度差不能高于5毫米。在玻璃安裝環節，首先要對結構龍骨的安裝情況進行檢查，確保各項參數符合規定，其次做好各施工部位和玻璃板的清理工作，然后按照設計圖紙對玻璃進行編號，以方便安裝。安裝過程中要注意玻璃位置和角度的調整，確保偏差不超過允許范圍。安裝完成后要檢查各幕墻的平整度，合格后方可打膠。

5 結束語

隨著我國城市建設現代化水平的不斷提高，玻璃幕墻技術勢必迎來更大的發展空間。建筑裝飾企業要牢牢把握這個有利時機，秉持科學設計的理念，在滿足現場實際情況和硬性條件的基礎上，充分發揮設計者的創造能力，實現技術性和裝飾性的最優化。同時，要加強施工管理，嚴格規范施工，確保玻璃幕墻施工質量安全。

參考文獻

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