玻璃幕墻在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

羅景源

（中國建筑第二工程局有限公司江蘇分公司，江蘇 南京 211199）

0 引言

玻璃幕墻具有明亮、通透、質(zhì)量輕的優(yōu)勢，既能增加建筑外1/2面的美觀，又能增強(qiáng)建筑的采光，還能減輕建筑重量，因而受到消費(fèi)者和建筑設(shè)計者的青睞。玻璃幕墻的表現(xiàn)形式多樣，在居民樓、商業(yè)樓、車間廠房中均有不同程度的應(yīng)用。根據(jù)建筑物自身的特點(diǎn)，可采用不同類型的玻璃幕墻提升建筑物的整體美感和使用功能。

1 常見玻璃幕墻的類型特點(diǎn)及應(yīng)用

1.1 框架式玻璃幕墻

框架式玻璃幕墻的主體結(jié)構(gòu)件通常在建筑幕墻施工前加工完成，并將主要的結(jié)構(gòu)件分解運(yùn)送，在工地中通過轉(zhuǎn)接件進(jìn)行安裝，操作簡單，施工成本較低。框架式玻璃幕墻按照視覺效果和造型可分為3種形式，即全隱藏式、半隱藏式和明框式，裝配方式通常為壓接和掛接兩種。采用框架式玻璃幕墻能呈現(xiàn)建筑的立面整體效果。因框架式玻璃幕墻的施工手段更靈活，故在復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)中表現(xiàn)優(yōu)異，其主體結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力較強(qiáng)，使其在居民樓中被廣泛應(yīng)用。但因框架式玻璃幕墻需在施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝，導(dǎo)致建筑施工的工作量較大，對建筑施工人員的素質(zhì)要求較高，建筑師需根據(jù)施工隊(duì)的能力進(jìn)行調(diào)整。

1.2 點(diǎn)式玻璃幕墻

點(diǎn)式玻璃幕墻主要由玻璃面板、點(diǎn)支撐裝置和支撐結(jié)構(gòu)組成，構(gòu)成元件較少。點(diǎn)式玻璃幕墻通常由駁接爪件配合，采用球鉸連接，支撐頭能夠隨著玻璃面板在支撐點(diǎn)的轉(zhuǎn)動變形而轉(zhuǎn)動，從而具有更強(qiáng)的適應(yīng)玻璃幕墻變形的能力。玻璃面板可采用單層、中空和夾層玻璃等。點(diǎn)式玻璃幕墻更加通透、美觀、可靠、實(shí)用，能使室內(nèi)空間和室外環(huán)境更加和諧，其豐富的形態(tài)和顏色能夠使用在任何建筑上，也因此獲得建筑師的喜愛。點(diǎn)式玻璃幕墻的制作工藝成熟穩(wěn)定，建筑的關(guān)鍵部位通常采取此種工藝施工。

1.3 單元式玻璃幕墻

單元式玻璃幕墻的建筑形式較特別，主要在工地進(jìn)行整體吊裝。單元式玻璃幕墻的各結(jié)構(gòu)件和飾面材料組合成的單元板塊在生產(chǎn)加工車間已成型，在建筑主體結(jié)構(gòu)上將調(diào)整好的掛接件進(jìn)行連接，并進(jìn)行微調(diào)，即安裝完畢。單元式玻璃幕墻可按照結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分，主要有橫滑型與橫鎖型、對插型與對碰型、開口型與閉口型、普通型與閉口型。單元式玻璃幕墻的工業(yè)化生產(chǎn)能降低生產(chǎn)費(fèi)用，縮減建設(shè)工期，有效降低建筑成本，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益良好。但單元式玻璃幕墻的建筑施工有嚴(yán)格的順序，只有按照固定的對插次序進(jìn)行，才能保證整體工程的最終質(zhì)量。

1.4 雙層玻璃幕墻

雙層玻璃幕墻的兩片玻璃中通常進(jìn)行真空處理，具有隔聲和隔熱的作用。雙層玻璃幕墻通常由遮陽裝置、內(nèi)外層幕墻、進(jìn)出風(fēng)裝置組成，具有舒適、節(jié)能、環(huán)保等功能，可降低室外惡劣天氣對室內(nèi)環(huán)境的影響。高級建筑通常選用雙層玻璃幕墻進(jìn)行室內(nèi)保溫。按照通風(fēng)的方式，雙層玻璃幕墻可分為整體式、通道式、廊道式、箱體式4種。相對于單層的通風(fēng)幕墻，雙層玻璃幕墻設(shè)計更復(fù)雜，且造價較高，因此需根據(jù)建筑物的實(shí)際價值和業(yè)主的經(jīng)濟(jì)實(shí)力考量使用。

1.5 全玻璃幕墻

使用全玻璃幕墻形成的建筑物具有全透明和全視野的特點(diǎn)，提升建筑物使用者的感官體驗(yàn)，廣泛應(yīng)用于建筑的廳堂和商店櫥窗。因建筑物的單層高度較高，故幕墻玻璃的高度為4～12m。全玻璃幕墻的出現(xiàn)得益于當(dāng)代玻璃生產(chǎn)技術(shù)的提高，滿足建筑師多樣化的設(shè)計需求，形成特定風(fēng)格的建筑物。為減小玻璃厚度，通常利用玻璃框架固定于建筑體的橫梁上，以保證玻璃的支撐效果。全玻璃幕墻的尺寸較大，在施工過程中需留有合適的施工空間，且照顧到不同建筑的施工要求和建筑功能需求。

2 設(shè)計玻璃幕墻應(yīng)考慮的主要問題

2.1 樣式選用

采用玻璃幕墻設(shè)計的直觀反映便是建筑外觀效果，因此，需考慮設(shè)計建筑的使用功能、建造價格、周邊環(huán)境、建筑能耗和施工條件。不同類型的幕墻樣式的使用功能大致相同，但是不同類型的幕墻樣式所展現(xiàn)的建筑風(fēng)格明顯不同，外觀效果的差異較大。線條主要分為以下3種。

1）豎向線條 能體現(xiàn)出建筑本體形狀，突出建筑的挺拔和高大。

2）橫向線條 廣泛的橫向線條形成水平延伸，兼具藝術(shù)美感和使用價值，使建筑物看起來更敦厚雄壯。

3）空間的輪廓線條 具有空間感的藝術(shù)美感，通常采用在風(fēng)格獨(dú)特的藝術(shù)建筑中。線條選用能突出建筑的質(zhì)感和體量感，形成建筑獨(dú)有的設(shè)計風(fēng)格和標(biāo)志。

2.2 尺寸確定

建筑中玻璃幕墻的立面分格應(yīng)與室內(nèi)空間組合相適應(yīng)，保留最大程度上的美感，提升玻璃幕墻的空間價值。玻璃幕墻的尺寸確定應(yīng)有效提高原片的利用率，在滿足強(qiáng)度和剛度需求的同時，減少面板分隔的大小，降低工程造價成本，可體現(xiàn)設(shè)計者的專業(yè)性。

在建筑效果顯現(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合門窗位置進(jìn)行合理分隔，兼顧玻璃面板的抗壓能力，保持與幕墻使用大小一致。為提升玻璃幕墻的啟窗設(shè)置，滿足使用功能和立面效果的要求，應(yīng)避免在梁、柱、隔墻等位置施工，保持室內(nèi)的視野，以突出開啟窗的設(shè)計效果，提升建筑物的適用度。

2.3 節(jié)能保溫

部分建筑自身的熱量保有力較差，玻璃幕墻達(dá)到規(guī)定的節(jié)能保溫效果，必須采用隔熱的鋁合金材質(zhì)，并設(shè)計適宜的遮陽裝置。玻璃幕墻需根據(jù)建筑物的外墻厚度、窗墻比、體形系數(shù)進(jìn)行材料的選擇，以提高建筑物的保溫效果，提升建筑物的適用價值。

玻璃幕墻或窗的K值與所用玻璃的K值不同，玻璃的K值小于玻璃幕墻的整體K值，可實(shí)現(xiàn)幕墻的整體K值設(shè)計要求。因整個幕墻的10%～20%的面積由幕墻框組成，而幕墻框的K值很高，故與玻璃綜合后K值將升高。幕墻K值若小于2.0W/（m2·K），所采用的玻璃K值應(yīng)小于1.7W/（m2·K），才能保證幕墻的保溫節(jié)能效果。

此外，選擇Low-e玻璃能有效提升玻璃幕墻的保溫節(jié)能效果，但對無法評估節(jié)能保溫效果的建筑物，可在施工過程中使用。

2.4 光污染

光污染是當(dāng)前環(huán)境污染中的重要問題。高層建筑的鍍膜玻璃產(chǎn)生強(qiáng)烈的炫光，對周圍建筑物產(chǎn)生影響。長期生活在炫光下，人體將感到不適，進(jìn)而擾亂正常的工作和生活。玻璃幕墻的橢圓形設(shè)計導(dǎo)致陽光反射聚焦，在強(qiáng)烈的太陽光照射下形成高溫，易引起火災(zāi)事故。許多大型建筑均采用外傾斜的鍍膜玻璃設(shè)計，導(dǎo)致強(qiáng)光接近地面，引起汽車駕駛者和行人的視覺不適，甚至出現(xiàn)交通事故。

為解決光污染的危害，設(shè)計師首先需對鍍膜玻璃的設(shè)計角度和結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，在造型設(shè)計上解決大面積反光的問題。其次選用反射比不超過0.30的玻璃，最大程度避免陽光反射，提升建筑本身的光學(xué)效果。

2.5 顏色搭配

截至2020年12月，玻璃幕墻的龍骨呈多樣化的形式，但普遍采用鋁合金和鋼材兩種材料，通過陽極氧化、電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳噴涂等工藝處理，使龍骨的外觀更美觀和立體，表面顏色更豐富。建筑師可根據(jù)建筑風(fēng)格和個人喜好選擇合適的龍骨外觀，通常陽極氧化的顏色為銀白色、黑色、古銅色、香檳色，而氟碳噴涂的耐久性和顏色處理更突出。

玻璃幕墻大多以碳素結(jié)構(gòu)鋼、奧氏體不銹鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼等材料構(gòu)成，其中奧氏體不銹鋼相對其他鋼材防腐功能突出。故在選用奧氏體不銹鋼材料時，更應(yīng)重視采取有效的鋼材防腐處理，以保持鋼材本身的建筑使用功能。鋼材處理皆有滿足防腐要求和提升飾面的美觀度。采用熱浸鍍鋅工藝能有效提升裝飾面的防腐性能，但顏色體現(xiàn)和外觀體現(xiàn)較差，不宜在高級建筑物的設(shè)計中。不同工藝擁有各自的特點(diǎn)，但不同的玻璃品種有所限制，因此，建筑師需在設(shè)計前咨詢玻璃生產(chǎn)加工企業(yè)。

2.6 材料選擇

玻璃幕墻的工程材料選擇影響到建筑的使用壽命、檔次和外觀效果。因此，建筑師應(yīng)掌握不同幕墻材料的優(yōu)勢和特點(diǎn)，合理地選擇和使用幕墻材料，發(fā)揮不同材料的優(yōu)勢、特性和功能，滿足建筑的特殊要求、一般功能要求、經(jīng)濟(jì)性要求和美學(xué)功能要求，達(dá)到最佳的建筑效果。

在一般功能要求的通用材料的選擇中，龍骨材料一般選用鋁合金材質(zhì)6063-T5和6063-T6兩種，其中T6的鋼材強(qiáng)度高于T5合金，而幕墻龍骨與主體結(jié)構(gòu)間的連接鋼材通常選用Q223B鍍鋅鋼材。幕墻所采用的特殊材料為結(jié)構(gòu)膠和密封膠，以給予建筑體最大的防護(hù)。為滿足建筑美學(xué)要求，高級建筑物選用的通常為高級材料，如氟碳烤漆鋁型材、Low-e玻璃和斷熱型材。為滿足一般建筑的經(jīng)濟(jì)性需求，通常選用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，避免建筑材料的品質(zhì)出現(xiàn)問題。

3 結(jié)語

玻璃幕墻在建筑設(shè)計中的應(yīng)用需在考慮建筑本身特點(diǎn)和形式的同時，保持建筑物的美觀性，結(jié)合幕墻設(shè)計的材料優(yōu)勢與安裝過程，建造出美觀和協(xié)調(diào)的現(xiàn)代化建筑。建筑設(shè)計師和工程師充分了解玻璃幕墻的特點(diǎn)，方可設(shè)計性能更優(yōu)越的現(xiàn)代建筑設(shè)計作品。