高層建筑玻璃幕墻設計要素解析

蔡金棟

福建建工集團有限責任公司，福建 福州 350001

1 玻璃幕墻概述

對于玻璃幕墻來講，通常由面板以及支撐結構組合而成，能對玻璃幕墻進行一定的移動，不承受和主體結構相關的結構，比如裝飾結構。一般可把幕墻墻體分為單、雙層玻璃。目前在對玻璃幕墻進行設計的過程中，往往使用組合的方式，也就是將鏡面和普通玻璃進行結合，向組合玻璃中沖入相應的氣體，進而促使中空玻璃得以形成。對于中空玻璃而言，具有諸多的優點，比如有著較好的隔音效果，防潮能力較強等。此外在保溫方面也有著較好的效果，而且隔熱能力是很強的，通過對中空玻璃的使用，能更有效抵擋太陽的輻射熱，進而有助于實現對生活環境的優化，達到冬天暖夏天涼的效果。

2 設計原則

在對玻璃幕墻進行設計的過程中，若要促使玻璃幕墻的作用得到有效發揮，并確保設計具備較好的質量，需遵守以下幾點原則。針對建筑的裝飾以及圍護結構，玻璃幕墻的類型以及形式是非常重要的，能直接對建筑立面效果造成影響，同時在一定程度上，不但能影響建筑工程造價，也能對幕墻節能效果造成影響。在對玻璃幕墻進行設計時，需考慮到諸多的內容，其中節能效果以及建筑造價就是核心內容。換句話來講，工程造價不單和幕墻種類有關系，而且節點形式也能影響到造價，此外，存在諸多因素能對幕墻節能效果造成影響，比如地區氣候環境。簡而言之，對于玻璃幕墻的設計，要充分結合科學性原則，全面考慮相關的因素，采用有效、可行的方式，來選取幕墻的類別。

在正式設計玻璃幕墻之前，需充分掌握施工區域的有關情況，比如氣候與自然環境，并進行全方位的分析。比如，若在我國北方地區設計玻璃幕墻時，在對幕墻系統進行選擇時，應當選取保溫能力較強的系統；在我國南方地區設計玻璃幕墻時，在對幕墻系統進行選擇時，應當選取隔熱能力好、且能達到外遮陽效果的系統。選取有效的材料，并選擇合理的幕墻系統，在進行建筑建設的過程中，有效應用這些材料以及幕墻系統，能促使建筑性能得到顯著提高。在對玻璃幕墻進行設計時候，不但要結合好經濟性原則，而且也要嚴格遵循節能性原則，因為幕墻的設計效果，能對建筑物能耗造成一定的影響。在設計過程中，若只重視節能效果，并沒有對建設費用加以重視，而選用價格昂貴的節能材料，在此情況下，極有可能會提高工程造價費用。若只重視工程經濟效益，而沒有重視玻璃幕墻的節能效果，在此情況下，將難以確保玻璃幕墻的作用得到積極發揮。所以在對幕墻進行設計的過程中，不僅要考慮經濟性因素，同時也不能忽視幕墻的節能效果，以此促使設計的方案達到最佳。

3 幕墻材料的選取

3.1 選擇節能性好的材料

如今在技術不斷發展下，促使更多類型的玻璃材料得以誕生，而且都具有較高的性能。對于色變玻璃而言，在經過光線照射之后，伴隨光線的變強，玻璃顏色隨之會變暗，當溫度較高時，玻璃顏色變為乳白色，當外界溫度較低時，玻璃顏色能恢復最初的顏色。對于LOW-E 玻璃而言，人們將這樣的玻璃叫作低輻射玻璃，在玻璃上鍍上金屬物質之后，進而在玻璃表面形成鍍膜層，有助于光線穿過玻璃，有著較強的隔熱能力。對于隔熱玻璃而言，能將熱量進行有效的吸收，通過隔熱玻璃的作用，能獲取較好的降溫以及隔熱效果［1］。

3.2 提高幕墻氣密性及完善遮陽系統

對于玻璃氣密性能而言，在很大程度上，可影響到幕墻的節能性，可結合幕墻設計級別，來有效控制玻璃的氣密性，若玻璃幕墻面積大于3000 平方米，則需對相關配件以及玻璃幕墻材料開展試件，確保能達到有關標準，促使玻璃的氣密性能得到保障。將遮陽系統進行完善，有助于降低輻射對溫度造成的影響，而且在一定程度上，能促使玻璃幕墻更加美觀。換句話來講，對于遮陽系統的選取以及設計，需對幕墻類型進行全方位的分析，并能很好滿足外遮陽系數要求［2］。

4 設計要素分析

對于設計要素，本文主要從可靠性設計、節能性設計、避雷設計、防火設計等方面進行分析，以供參考。

4.1 可靠性設計

在對玻璃幕墻進行設計時，可靠性設計是關鍵的因素。所以對于玻璃幕墻的設計，要有效結合有關的設計要求以及標準，并充分依據行業的有關規范，對于可影響幕墻受力構件的因素，比如風荷載，要對這些因素進行綜合考慮，以此確保幕墻的可靠安全。針對主體結構以及幕墻而言，兩者間的連接情況可對幕墻的安全可靠造成一定的影響，所以在設計玻璃幕墻的時候，需加以重視兩者間的連接的設計，確保設計出來的連接更加可靠，而且有著一定的隔離性。

4.2 防火設計

目前在建筑防火性能方面，人們提出了較為嚴格的要求，在高層建筑中，玻璃幕墻屬于外圍護結構，在建筑中有著一定的作用，當遇上烈火的時候，玻璃幕墻極容易會發生融化的情況，所以在對玻璃幕墻進行設計時，必須做好防火設計。在如今的建筑設計過程中，通過進行防火封堵設計，能更好達到防火隔煙的目的，在縫隙之間使用不易燃燒的材料，避免煙氣以及火焰進一步擴散。值得一提的是，在開展防火設計的過程中，針對幕墻以及主體結構，在兩者之間采用鍍鋅鋼板，厚度為1.5mm，來將縫隙進行鋪滿，之后采用巖棉來進行填實，防火巖棉的厚度應當大于200mm，針對幕墻、鋼板以及主體結構，向其中注入適量的防火密封膠。

4.3 節能性設計

在高層建筑中，使用玻璃幕墻來進行裝飾，其中存在一定的問題，而高耗能現象是較為突出的問題，現如今，在節能標準方面，政府提出了更高的要求，所以對玻璃幕墻開展節能設計是相當重要的。換句話來講，對于玻璃幕墻的設計，應選用合適的材料，并結合實際情況，選擇相應的玻璃幕墻系統，此外對于斷熱材料的選擇，應選取性價比較高的，采取行之有效的手段，盡可能減低幕墻k 值，以便能獲取較好的幕墻節能效果。

4.4 避雷設計

在建筑主體結構中，玻璃幕墻是一種維護結構，通常對于幕墻金屬框架而言，不單獨開展防雷設計，而是基于建筑主體結構，采用一種組合的方式，換句話來講，針對建筑物主體結構，將幕墻龍骨與其防雷系統有效連接，以此構成整體的防雷系統。在幕墻接受雷電能量之后，借助于防雷接地系統，進而可將這些雷電能量傳輸到地下，最終能避免受到雷電的破壞。

5 結論

綜上所述，對于玻璃幕墻的設計，應充分結合科學性原則，采用有效、可行的方式，來選取幕墻的類別；對于遮陽系統的選取以及設計，需對幕墻類型進行全方位的分析，并能滿足外遮陽系數要求。