淺析超高層建筑幕墻設計要點

張小勇

淺析超高層建筑幕墻設計要點

張小勇

（身份證號碼 360429198002042515）

高層幕墻在國內應用日漸增多，而常見于報端的技術文獻多屬早期設計，對指導新形勢下的幕墻設計則顯得力不從心，即相關理論研究及所引用之圖紙，明顯滯后于幕墻的發展形勢，并缺少關鍵部位的設計表達；筆者將對幾大方面進行具體分析。

單元幕墻；風荷載；埋件；玻璃；變形縫；結構特點等

1.風荷載取值

2.幕墻結構體系選擇方面：

作為超高層建筑，其建筑主體變形量較大，建議建筑外立面幕墻采用單元式幕墻體系，以此適應建筑主體較大的變形要求，并保證幕墻的原始性能的保持時間。

單元式幕墻系統主要技術特點介紹如下：

安裝速度快，施工周期短，減少幕墻施工周期，減少總施工周期特別適用于現代化高層、超高層建筑。

幕墻表面平整度高，裝飾效果好。

接縫采用開放式結構（open joint）,并用密封膠條進行密封，耐老化性能強，幕墻表面無污染，具有很好的裝配感。

結構防水、氣密、水密性可靠，而且原始性能的保持時間長。

女人帶著兩個剛來醫院實習的小護士走到第六間病房時，發現里面只睡著一個護理病人的家屬。從男人的衣著和蓬亂的頭發，可以判斷他們是從鄉下來的。

其構件是采用電腦控制加工中心在工廠內加工完成，加工精度高。

三維調整范圍大，吸收建筑主體變位能力強。

維修方便。隱框鋁板、玻璃板塊可單獨拆卸，破損后維修更換方便。

3.關于埋件形式選擇：

目前市場上使用的預埋件主要有三種類型，即卡凡式槽型埋件、平板槽型埋件和平板埋件。其中，前兩種埋件實現了在現場幕墻與主體連接可以不進行焊接，現場安裝方便，失火概率低。所以建議超高層工程考慮采用前兩種埋件形式，卡凡式槽型埋件實現了完全不焊接連接，平板槽型埋件雖然成本高一些，但實現幕墻大面不焊接連接，而且轉角處幕墻連接更靈活、安全系數更高。

4.玻璃面材的使用：

超高層幕墻工程大量使用了平面、彎弧玻璃幕墻，所以玻璃的選擇極為重要。考慮到工程平面玻璃幕墻和彎弧玻璃幕墻為渾然一體，需要使用相同顏色的玻璃，其中彎弧玻璃一般推薦為使用能進行熱彎的節能LOW-E玻璃。

玻璃性能

用普通透明玻璃制造的中空玻璃，在K值方面只可以達至大約2.98 W/m2K 左右，而用了 Low-E低輻射玻璃便可以把K值降低至1.6 W/m2K以下。下面給出普通透明玻璃和Low-E低輻射玻璃光控制特性。

而用了Low-E低輻射玻璃制造的中空玻璃就大大的改善能量流失

彎弧鋼化LOW-E玻璃自爆的原因及避免

根據行業標準JGJ102-2003，4.4.1條“框支撐玻璃幕墻，宜采用安全玻璃”和建設部、國家發展改革委員會和國家技術監督局在2004年2月9日發布的關于印發《建筑安全玻璃管理規定》通知的第六條（三）：“幕墻（全玻璃吊掛幕除外）使用安全玻璃（安全玻璃指現行國家標準規定的鋼化玻璃或夾層玻璃）。”要求中空玻外層應使用鋼化玻璃，但為了降低鋼化玻璃自暴率（原因為加工過程中殘留的硫化鎳等微粒周邊的微裂紋或其他微裂紋受撓動而引起），我們采取了以下措施：a、所有鋼化玻璃都進行二次熱浸（Off line heat soak）處理，把自暴概率降至最低；b、參照美國ASTM C1048-97b標準，制造過程中鋼化玻璃表面應力值控制在69Mpa附近；c、玻璃邊緣處理：玻璃邊緣要處理為無亮斑細磨。

5.單元幕墻的設計重點：水密性

單元體安裝的時候是由單元板塊左右和上下插接而成，因此單元板塊的水密性安裝靠上下左右它的公母槽插接密封來構筑有效的等壓腔，后面的氣路頂住前面的水路，因為單元體的插接過程當中他的加工、制作、安裝、吊裝過程當中，特別是最關鍵的十字頭封堵，那個地方的設計是否到位、操作是否到位就決定了它的等壓腔構筑是否到位。

構造建議：在相鄰上下兩單元組件豎框內設各自開口的內套管，內套管也互相對插，將接縫處空洞封堵，由于上下單元豎框用內套管插接，上下單元形成橫向鎖定，即上單元組件不能在下單元組件上框中滑動，當地震發生時，建筑物產生層間變位，由于單元豎框之間設有內套管，使其橫向位移，具有規律性。當地震結束后，會自動復位，而稱為橫鎖型。其排水方式為組件豎框集中排水。特別適用于折線形式的單元式幕墻。

兩種設計理念：a、排堵結合，以排為主。

代表工程：上海環球金融中心（排水槽最大為40mm，最小為20 mm）

排堵結合，以堵為主。代表工程：廣州西塔（設計了三道膠第密封）

性能檢測：全國三大檢測中心（北京的中國建科院、上海建科院和廣東建科院）

6.單元體幕墻設計的變形縫

建筑立面的復雜外形決定單元板塊之間的變形縫處理很重要，建議在不同形狀平面交匯處單元板塊特殊處理，單獨設計并在工廠完成精確加工，在現場只要同其他標準板塊同樣的吊掛安裝。

7.單元幕墻板塊在設計的時候考慮抗震防滑脫機構

抗震設計里面有一個要求，就是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。單元體幕墻在現場是吊掛的，每個板塊上要加定位塊，而且還要加防滑脫設塊進行防滑脫設計。

當地震來臨的時候，地震所傳遞給主體結構的是這棟樓的全方位的或者是三個方向的位移，X、Y、Z三個方向的位移。也就是說整個幕墻所有立面的單元板塊它有可能飛出來，國內的大量的單元體幕墻在吊掛設計上沒有考慮防滑脫機構，這是國內幕墻設計中的比較嚴重錯誤的現象，當大地震來臨時，有可能高層主體結構沒有垮塌而單元板塊甩出來了。

8.超高層單元幕墻的設計一定要考慮防火封堵

單元幕墻是框架和面板在工廠里加工組裝好，在現場每層等到把這一層的單元體掛完，層間的防火封堵和柱邊的防火封堵必須馬上成就，在我們的幕墻設計里面這是極為重要的一個環節。如下為防火設計重點：層間防火設計；防火分區防火封堵；防火施工質量；防火材料的選用。

9.單元體玻璃幕墻公母槽插接的深度

公母槽的插接功能除了滿足等壓艙的要求，還要考慮建筑結構的各種層間位移。

超高層在風荷載的作用下，因為任何建筑風荷載的承受或者是傳遞。超高層建筑在風荷載的作用下他會產生合理的和正常的搖擺。這些風荷載傳遞給主體結構，而主體結構所產生的搖擺反過來要傳遞給單元體。單元體要吸收層間位移。單元體的面板和鋁的框架結構是組成一體的，是一個單元。這些位移只能是由插接槽來吸收。

溫度的變化，單元體和主體的結構完全不一樣，這些溫變的應力依靠只有依靠公母槽來吸收。

單元體幕墻在生產加工過程當中它必然會產生一些國家標準所允許的誤差。單元體在安裝過程當中也可能產生同向發展的積累誤差。另一方面主體結構或者是鋼結構或者是混凝土結構，他在施工的過程當中也會產生誤差，這些誤差也需要我們單元體的玻璃幕墻來吸收。

當地震來臨的時候，建筑主體結構的三個方向的位移，旋轉、扭曲等等都要傳遞給玻璃幕墻，這些位移和扭轉也是需要單元板塊的公母插接槽來吸收。

結束語

超高層單元幕墻在國內的大量應用是近幾年的事，雖然取得了不菲的成績，但多數設計是對國外產品的仿制及改進；隨著國際交往的日益增多及競爭環境的逐步完善，國內廠商應加大研發力度，開發出適銷對路的新產品，杜絕侵權行為的發生；同時也要注意對自己獨有的專利技術進行產權保護。文中的一些結構及建議僅供參考，不妥之處，敬請指正。

TU7

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1007-6344（2017）03-0083-01