辦公樓超大玻璃幕墻設計分析

季仁國

摘要：現代城市的建設與發展催生了現代建筑的發展，商業建筑成為城市建筑的主要構成部分，尤其在較為發達的大城市，對辦公樓建筑更加重視。玻璃幕墻已經成為現代辦公樓建筑建造的主要用材，而由于現階段大型辦公樓建筑逐漸增多，人們對辦公樓建筑的要求逐漸提高，且出現了對超大玻璃幕墻的應用。如何在辦公樓建筑中合理應用超大玻璃幕墻，成為決定辦公樓建筑質量、美觀度的關鍵因素。本文將基于實例對辦公樓超大玻璃幕墻的設計要點進行多角度的探討。

關鍵詞：辦公樓;超大玻璃幕墻;設計要點

玻璃幕墻為新型建筑材料，在辦公樓等建筑中被廣泛利用。通過應用玻璃幕墻，可打造明亮、通透、舒適的辦公環境，同時玻璃幕墻整體構造較輕，結構性能優越。基于此，玻璃幕墻受到建筑業界人士的喜愛，尤其在超大玻璃幕墻出現后，其迅速的被應用到高級寫字樓中，營造出了高品質的觀感。而現階段，我國對超大玻璃幕墻的應用還缺乏足夠的經驗，設計要點把握不夠精準，還需要不斷加深對辦公樓超大玻璃幕墻設計的研究，以支撐實體建筑設計。

1 超大玻璃幕墻的可利用范圍、主要表現形式

在辦公樓圍護體系中，可見玻璃幕墻這一外部裝飾構造。和傳統的外部裝飾構件相比，玻璃幕墻結構強度大、材料耐久性好且自重較輕，優勢明顯。近年來，建筑行業興起了“設計結合自然”設計理念，同時注重打造現代化的辦公環境，超大玻璃幕墻在現代化高檔寫字樓中較為常用。結合工程經驗可知，常規條件下建筑分格長、寬中任一單邊最大尺寸高于2米尺寸的可稱之為超大玻璃幕墻，從面積來看，整體面積超過3m2以上的幕墻也可稱之為超大玻璃幕墻。現階段，常用的超大玻璃幕墻包括全玻璃幕墻、點式玻璃幕墻、明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻等。

2 辦公樓超大玻璃幕墻設計要點

2.1 基本結構設計

玻璃幕墻本身具有良好的抗震性，且具備一定的動載效應，上述性能的發揮均需依托主體結構或支撐結構實現有效傳遞。據此要科學進行超大玻璃幕墻支撐結構設計，其中立柱結構設計需要基礎和重要的內容。要關注立柱結構的剛度、強度，確保滿足設計荷載實際需求，并提升結構整體穩定性。并注重做好立柱結構的上下銜接設計，確保有序、穩定銜接。再者，要科學設計預埋件，包括錨筋或錨板等，應將其設計成槽形玻璃幕墻或平板形玻璃幕墻，部分工程需要設計后置埋件，此時應使用有金屬膨脹或化學錨栓的基本形式。上述結構設計均應滿足超大玻璃幕墻以及整體結構的使用年限要求。鋁材龍骨材料為當前玻璃幕墻支撐體系的常用材料，超大玻璃幕墻結構的支撐體系主要包括與主體豎向立柱連接以及水平連接的橫梁。相對較小的為水平連接橫梁，要結合橫梁的實際情況和超大玻璃幕墻的受力特征，針對性的對支撐龍骨體系進行設計。

2.2 玻璃面板設計

對超大玻璃幕墻面板進行設計時，要從面板強度和面板剛度這兩個因素出發加以考慮，超大玻璃幕墻常用的為鋼化玻璃，在調整其強度時，應依托面板玻璃厚度調整來實現強度調整。對于尺寸較大的玻璃幕墻，其具有較強的撓度，難以實現有效控制，在計算時應參照邊界支承具體條件實現精準計算。可使用SAP2000等軟件提高計算精度和效率，進一步得出精準的玻璃面板應力值和撓度控制值，確保設計出的超大玻璃幕墻板面合理、適用。

2.3 幕墻連接設計

在設計超大玻璃幕墻時，設計人員要時刻關注玻璃面板和橫梁接觸部位的豎向承載力，具體方法為找準鋁型材的每一個連接處，并對其實施加強鋁角操作，提高穩固性。將橡膠墊塊設置在玻璃和龍骨之間，確保二者實現良好的柔性接觸，減少應力集中。同時要關注玻璃下方安裝的橡膠墊塊的長度，設計人員應將其控制為100MM，可將泡沫棒填充在面板和龍骨之間，以進一步提升其密封性能，具體可采用濕法密封。

2.4 防火設計

部分建筑幕墻沒有窗檻墻，對其進行防火設計時，應首先找到每個樓層的外沿部位，在此設置實體墻，保證高度高于0.8m，或者設置防火玻璃幕墻。其次，要確保幕墻耐火極限超過1h，并控制好同一玻璃單位，避免其跨越兩個防火區，據此應做好獨立設計。在設置防火封堵系統時，應確保其具有良好的耐久性、密封性和較強的抗變形性。要同步設置好保護面層，在其中應使用不易燃材料和防火涂料等，防火保護面層具體應設置在玻璃幕墻與樓板之間，此外，還應設置在外墻洞口部分縫隙處，再者，結構中可能存在與其他防火隔離構件之間的縫隙，此處也應設置防火保護面層。對于玻璃幕墻和樓層以及隔墻外部縫隙，應做好填充處理，填充料可選用厚度大于100mm的礦棉或巖棉，且要做好礦棉或巖棉的承托，承托物應選擇厚度大于1.5mm的鋼板。在設計防火分隔時，可設計成通透隔斷的形式，要選擇與幕墻耐火極限要求相符的防火玻璃材料，應選擇鍍鋅鋼板實現對各個樓層之間水平防煙帶的封堵。

2.5 可靠性設計

辦公樓超大玻璃幕墻的設計還關系到幕墻與地面的連接設計，此時要從提高結構安全性和可靠性的角度出發加以設計，做好接地設計，并強化對其安全可靠性的試驗，并對試驗數據進行精準核算，對預埋件、連接件之間的受力情況進行驗算，確保詳細、全面。要結合幕墻結構防雷接地要求和抗震要求控制抗震情況下的極限變形值，并做好防雷鋼筋與預埋件的牢固焊接，確保整體結構可靠。

3 辦公樓超大玻璃幕墻設計實例分析

相城（黃橋）生物制造產業園寫字樓分A樓、B樓、C樓、D樓，建筑幕墻面積分別為A樓15780平方米、B樓15766平方米、C樓20164平方米、D樓10000平方米，其中地上建筑面積和地下建筑面積分別為15.97萬平方米、1.92萬平方米。本工程在設計超大玻璃幕墻時，結合工程實際情況和工程經驗進行了大膽創新，采用了框架玻璃幕墻結構外立面增加斜向裝飾線條，裝飾線條寬度達到500mm，采用鋁合連接件（6061-T6）固定在玻璃幕墻立桿上。本工程設計的超大玻璃采用暖邊間隔條，保證立面效果的同時提高了幕墻整體傳熱性能，同時在外幕墻上涂抹彩釉，可一定程度上阻擋強光投射，整體更為舒適環保。

其中，外層幕墻整體為框架幕墻結構，其整體平面為軸對稱圖形，平面投影長為長方形類，設計人員注重對其整體形態進行調整，具體通過豎向幾何參數加以調整，即調整上部基準外形、下部基準外形等。外層幕墻上直接附著防火隔離墻，整體看來，幕墻系統為直立階梯式。內層玻璃幕墻以標準層樓板外圍為基準，具體布置為垂直圓筒形，內層幕墻共分為7個區域，按照各個區域圓筒體半徑控制玻璃板片，確保與區域結構整體形態相契合。

本工程項目在設計支撐結構時，在每層設置水平周邊圈梁，在每區設備層主結構部位設置雙吊桿結構，觀察內外幕墻支撐結構形式可知，整體類似“自行車輪”，和主體結構連接的為水平徑向撐桿。在設計每層由巨柱側向支承的連續構件時，選擇的支撐構造為豎向中心間距為4. 45米的內部水平圈梁，與內部水平圈梁相連接的圈梁，應確保能夠為外部水平圈梁提供穩定的側向支承徑向支撐。

4 結語

通過應用超大玻璃幕墻，能夠提高辦公樓建筑的整體質量和觀感，營造出高品質的辦公樓建筑。在辦公樓建筑中應用玻璃幕墻，設計人員要掌握高層辦公樓建筑對超大玻璃幕墻的應用需求，并進一步了解超大玻璃幕墻的自身結構特征，高度集成化的進行超大玻璃幕墻的結構設計、防火設計和可靠性設計等，要把握設計重難點，利用現代化的技術和軟件提高設計精準度和效率，為后續超大玻璃幕墻的施工提供精細化和全面可靠的參考。

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