談談建筑幕墻設計

劉小明 （華東交通大學，江西 南昌 330013）

建筑幕墻是由面板和支撐結構體系（支撐裝置與支撐結構）組成的、可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外圍護墻，通俗的說，是建筑的衣服。建筑幕墻，尤其是玻璃幕墻將建筑美學、建筑功能、建筑結構等因素有機地結合起來，不僅造型簡潔、豪華、現代感強,能反映周圍的景色,具有很好的裝飾效果,而且將墻與窗合二為一,大大地減輕了建筑物的自重；具有自重輕、裝飾性強、便于安裝施工等優點，深為廣大建筑師喜愛。

幕墻按構件安裝形式及安裝方式可分為構件式幕墻和單元式幕墻。按面板材料可分為玻璃幕墻、石材幕墻、金屬幕墻。按支撐形式分為全玻幕墻、框支撐玻璃幕墻和點式玻璃幕墻等形式。隨著綠色建筑的推廣，摩天大樓的高速發展，智能型呼吸式雙層幕墻和光電幕墻將成為未來建筑幕墻市場的主力。構件式幕墻構造簡單經濟，可直接在現場安裝，但現場安裝周期長，受主體結構施工影響。單元式幕墻是在工廠加工組裝好現場安裝，受主體結構施工影響較小，可與主體施工同時施工，且適用主體結構變形能力強，但造價比構件式幕墻高。雙層幕墻建筑節能效果明顯，但造價高。所以建筑設計應綜合考慮建筑所處環境，所要達到的建筑要求，對幕墻形式做一個綜合的評估，合理的選擇幕墻形式。

確定好幕墻的形式后，幕墻深化設計就顯得很重要了，是建筑設計的重要一環。幕墻是從室內空間到室外空間的過渡層，是可供觀賞的外表，是體現建筑設計外觀，傳達建筑設計理念的基礎，所以幕墻設計在建筑設計中理應倍受重視。下面就如何進行幕墻設計從以下來做個簡單的闡述。

通常，建筑師在建筑設計時都會明確各個部位是使用哪種面板形式的幕墻，幕墻設計根據建筑師的要求做具體的設計工作。

首先，建筑立面的表現。這里首先要解釋一個名詞：分格，因面板材料的生產加工能力的限制，無法將某一立面面板材料以一整塊的形式表現在立面上，所以幕墻都是根據面板原材料的大小，以經濟的套裁率同時考慮建筑功能的要求將面板原材料分成小塊表現在立面上，叫分格；一般情況下，橫豎分格應連續封閉，不允許斷開。橫分格(寬度＞高度)親切自然，體型修長；豎分格(寬度＜高度)挺拔高大。一般大型場館、裙樓宜采用橫線條，塔樓宜采用豎線條分格，當然這個也不是絕對的，幕墻分格的首要原則是尊重建筑設計師的設計意圖，以建筑效果為準。

分格尺寸的大小應保證面板原材料有合適的套裁率，同時滿足建筑功能。豎向分格線宜與室內房間隔墻相對應，同一分格板塊不能跨越兩個房間。橫向分格宜在結構梁頂和梁底各設置一道，同一板塊原則上不允許跨越2個樓層，以滿足層間防火要求。

開啟扇宜設置在室內地面0.9m以上、1.5m以下的位置。在室內0.9m～1.1m處當無開啟扇時，應設置欄桿。

玻璃幕墻從室內地面量起1.5m左右不宜設置水平分格線，此高度為一般成年人的視線位置，此位置如設置橫梁會阻擋人的視線，所以盡量避免在此高度設置分格線，尤其是大型場館、商業寫字樓，因通透性要求較高。

2 材料的選擇

幕墻（含采光頂和雨棚）用玻璃應采用均質鋼化或超白的鋼化玻璃，可見光反射率不得大于0.30，某些區域幕墻用玻璃的可見光反射率不得大于0.16。安全夾層玻璃應當采用PVB（聚乙烯醇縮丁醛）或SGP（離子性中間膜）膠片干法加工合成技術，不得采用濕法工藝；光面石材厚度應大于25mm，毛面石材應大于30mm；單層鋁板厚度應大于2.5mm；復合鋁板厚度應大于4mm，鋁卷厚度大于0.5mm；不銹鋼應采用304或316奧氏體不銹鋼，其他鋼材采用Q235B且應有可靠防腐措施；幕墻用結構膠應采用中性硅酮結構膠和酸性硅酮結構膠，酸性硅酮結構膠一般用在全玻及采光頂玻璃構件中，明框幕墻中空玻璃外層密封可選用聚硫結構膠。密封膠條一般選用氯丁橡膠條、三元乙丙膠條、硅橡膠條，其他材料的選用應符合有關規范的要求。

3 各類幕墻設計中應注意的問題

3.1 全玻璃幕墻的設計

全玻璃幕墻是指由玻璃肋和玻璃面板構成的玻璃幕墻。全玻幕墻的面板厚度不小于10mm，夾層玻璃單片厚度不宜小于8mm，玻璃肋的厚度不小于12mm，斷面寬度不小于100mm。

全玻幕墻的水平分格宜在1.5m左右,顯得大氣。一般來說，高度小于2m的全玻幕墻在面板滿足受力要求時，可以不使用玻璃肋；高度大于4m時，應使用吊掛方式。

當采用玻璃肋支撐、且高寬比大于2時，面板是單向板的受力形式，所以在玻璃肋的端部應有壓縮性小的、能受力的橡膠墊塊，面板中間則采用柔性材料填充，以保證單向板受力模式。

3.2 點式玻璃幕墻

點式玻璃幕墻它的由玻璃面板、點支撐裝置和支撐結構構成的玻璃幕墻稱為點支式玻璃幕墻。當采用浮頭式連接件時，玻璃厚度不小于6mm。采用沉頭式連接件時，玻璃厚度不小于8mm。

點式幕墻支撐的結構方式有肋駁接，鋼架及索結構及組合支撐方式。

肋駁接支撐方式整體通透明亮，適用于大堂等，玻璃肋必須為夾膠玻璃。采用這種方式時，應注意橫向失穩的問題。

鋼支撐一般有單管支撐、鋼桁架支撐，一般用在車站機場較多，具有剛性美，采用單管時，應注意橫向失穩的問題。

索結構有單索及索桁架形式（如魚腹式），整體通透，適用于車站、機場、展覽館等。如采用單索結構，一般宜設置2層索網體系，豎向承重，橫向為風載和穩定等。不管是單索還是索桁架，施工時均必須對索進行預張拉，以保重其初始受力狀態。

3.3 框支撐玻璃幕墻

框支撐玻璃幕墻是玻璃面板周邊由金屬框架支承的玻璃幕墻。玻璃面板和金屬框架材料應符合規范要求。

玻璃面板和金屬框架連接應安全可靠，其中隱框玻璃幕墻有壓塊式和小單元式。金屬框架和主體結構連接應當以采用預埋件為主，當采用后置埋件時，應當在設計圖中明確單個錨栓的抗拉力設計值。

金屬框架立柱的受力形式一般為簡支梁、雙跨連續梁及超靜定連續梁。各種受力形式應進行成本比較，以較好的控制造價。

3.4 石材幕墻

石材幕墻與金屬框架間一般采用不銹鋼T型掛件、SE掛件及背栓。金屬框架和主體結構連接同框支撐玻璃幕墻。

3.5 金屬幕墻

金屬幕墻較多采用單層鋁板、復合鋁板及不銹鋼板等。因金屬的熱脹冷縮特性，容易造成表面平整度差。面板和框架之間的連接一般采用鋁角用螺釘固定，加勁肋應和固定鋁角配合，以便面板達到最佳受力狀態。

4 幕墻性能設計

幕墻的抗風壓性能、水密性能、氣密性能、熱工性能、空氣隔聲性能、平面內變形性能、耐撞擊性能、光學性能、承重力性能應按規范進行驗算設計。

5 其他應注意問題

防火設計應符合《建筑防火設計規范》（GB50016）的規定以及《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ102）、《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ133）的具體要求。

防雷設計應符合《建筑物防雷設計規范》（GB50057）的規定及《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ102）、《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ133）的具體要求。

當幕墻高度大于100m時，不得采用全隱框玻璃幕墻；斜玻璃幕墻或吊掛玻璃幕墻不得采用全隱框玻璃幕墻；吊掛部位不得采用石材。否則，應有其他可靠的安全措施。

超過24m的石材幕墻不應采用不銹鋼T型掛件。

其他國家規定不宜設計幕墻的規定。

6 結語

幕墻給我們帶來美感、現代感的同時，也要重視其缺點，如玻璃自爆，防火能力差，施工質量差導致的節能及安全問題，用暴露出的問題來提高我們幕墻的材料、設計、施工等質量。讓幕墻這一裝飾手段更好地裝扮我們的生活環境。