高層建筑玻璃幕墻設計與施工分析

蘇甲

摘 要 玻璃幕墻的設計相較于傳統高層建筑的設計對于設計的質量要求更高，并且設計的難度也較大，因此對于玻璃幕墻的設計需要相關設計人員進行不斷地探討和研究。本文旨在通過幾方面的描述來對玻璃幕墻設計要點進行闡述，首先針對高層建筑玻璃幕墻設計相較于傳統高層建筑墻設計的優勢進行了對比，然后對高層建筑玻璃幕墻的設計要點進行了解析，其中重點在于應用BIM技術進行玻璃幕墻的設計，最后對全文的內容進行總結，以供設計人員參考。

關鍵詞 高層建筑 玻璃幕墻 BIM技術

中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）02-0106-03

現階段我國的高層建筑玻璃幕墻的風格和類型多種多樣。對于玻璃質地的幕墻而言，在設計玻璃幕墻的基礎結構過程中，要保證具有良好的承重性，同時所能夠承受的應力載荷也應該滿足工藝要求，并且要不斷地進行力學性能的優化設計，這樣才能夠保證這種類型的高層建筑玻璃幕墻具有良好的質量。

1 高層建筑玻璃幕墻的優勢

1.1 節能環保

高層建筑玻璃幕墻所使用的材料大多為綠色環保材料，因為綠色環保材料最為符合高層建筑玻璃幕墻的建設理念，并且高層建筑玻璃幕墻也大多以環保高層建筑的形式建設。在材料選擇、施工方式等方面的環保細節把控較強，因此不會受到單一材料的限制，多元化的材料和設備選擇也使得高層建筑玻璃幕墻能突出環保節能的特點，確保我國始終貫徹綠色可持續發展的目標。

1.2 操作簡單

高層建筑玻璃幕墻大多以拼裝形式進行施工，因此這種高層建筑最大的優勢就是操作較為簡單，并且對環境污染很小，在高層建筑施工中產生的垃圾也很少，這些都是環保類型高層建筑的特點，并且拼裝式的施工方式和較少的廢物處理也使得施工操作變得簡單易行，有效地降低了安裝人員的工作難度。

1.3 節約成本

高層建筑玻璃幕墻在建設中將工程的重點放在了節省人力、物力以及設備的使用頻率上，因此，在工程建設中間接地減少了高層建筑設計和建設中的成本，并且使得機械化和自動化的設備使用率增加，這就有效地融合了先進的科學技術手段，可以從根本上使施工效率得到有效的提升，確保高層建筑設備的參與度更高[1]。

2 高層建筑玻璃幕墻的施工特點

玻璃幕墻在實際施工過程中可以在外墻加設保溫層，這樣就能夠極大地降低室內在進行采暖過程中對能量的過度損耗情況。預制的墻體和門窗構件所用的材料可以擁有隔音功能，這樣只要在玻璃幕墻施工過程中將這些構件組裝好，就能夠使得住戶得到一個安靜良好的環境。玻璃幕墻施工中所選用的建設材料和傳統的建設材料的不同之處在于玻璃幕墻的施工材料較為輕便，這樣就能夠節省很多在施工中所用到的人力物力，并且減少了施工能耗，在玻璃幕墻施工中使用輕質材料能夠極大地減輕高層建筑物的整體重量并且增加高層建筑物的預應力性能。

在玻璃幕墻施工材料的選擇上要保證材料的不易燃性，在高層建筑物發生火災時能夠保證火勢不會迅速蔓延。并且這種施工方式并不像傳統的施工高層建筑中追求奢華的建設效果或者精致的建設裝飾，而是在施工的中應用那些簡約且性能較好的材料，這樣能夠使得高層建筑物的整體典雅素凈，同時也能夠保證其不會發生變形、褪色等材料問題。在玻璃幕墻的高層建筑施工的同時也能夠進行高層建筑過程的改建，為新的電氣設備和通訊設備的使用創造一定的可能性。

玻璃幕墻在高層建筑施工中主要是通過選取輕便的施工材料，對建筑物的外墻進行包裹的保護作用，尤其是在科學技術不斷發展的背景之下，玻璃幕墻的設計不僅能提高建筑物的安全性，更能提高建筑物的美觀性，由于我國逐漸開展了城市化建設，高層建筑物不斷增多，為了保障高層建筑物在惡劣的天氣中不受風、雨等影響而出現變形和結構破壞的現象，玻璃幕墻的作用是很大的，合理的利用玻璃幕墻能夠增強建筑物的保溫和抗壓等能力，使人們對高層建筑物的質量更信任，有利于保障高層建筑行業的健康發展。

3 高層建筑玻璃幕墻的設計要點

3.1 玻璃幕墻設計

玻璃幕墻在高層建筑設計中的作用非常大，尤其是在高層建筑玻璃幕墻的設計中，玻璃幕墻的設計能夠直接影響到其整個施工流程和施工質量。玻璃幕墻設計人員必須要在施工前對現場的實際情況進行勘察，并對高層建筑的內部進行詳細的了解，對于施工所要達到的性能要求也需要掌握，從而在這些基礎上進行精確的玻璃幕墻設計。玻璃幕墻設計中涉及到的構件有很多，例如對墻體支撐的精確設計能夠使得高層建筑的穩定性得到有效提升。另外在玻璃幕墻生產的過程中應用BIM技術可以極大地優化組件生產的過程[2]。

玻璃幕墻中的零件銜接是高層建筑玻璃幕墻施工的要點，并且其銜接技術設計和施工之間關系緊密，因此玻璃幕墻設計公司應該向玻璃幕墻制造工廠提供相應的銜接技術設計信息。為了能夠在玻璃幕墻生產中加強BIM技術的支持，可以從高層建筑模型中獲取一些較為有用的信息，使得高層建筑信息的利用率得到提高的同時也能夠讓玻璃幕墻加工工廠得到準確的加工數據。在BIM中提取重要的資料以供后期構件生產技術人員進行探討和交流，并且這些資料還能夠為施工人員提供準確的施工進度把握。在應用BIM技術的初期階段，應該首先加強高層建筑玻璃幕墻的模型化。

3.2 玻璃幕墻拆分設計

在拆分設計平臺運營的基礎上，BIM技術課是實現各專業的工作文件云共享。在本地文件和平臺中心通過同步實現實時數據交換，在專業內部和專業之間可以將這些數據進行共享，然后互相借鑒參考。各專業之間可以將最新的設計方案無縫銜接，從而從眾多設計方案中挑選出最適合于高層建筑墻體工程現場的設計，然后對這些設計進行融合。專業間拆分主要是通過專業間的文件相互比較來實現的，在專業間實現文件的實時參照，并且能夠使得專業間互相監督、互相檢查，對于碰撞檢查和參數檢查等，能夠及時地發現各個專業間設計存在的問題，并對這些設計問題進行有效的協調處理，進而解決。

BIM模型搭建的過程需要提供玻璃幕墻的所有參數，例如墻體參數、結構參數等等。然后將裝配高層建筑施工的周邊環境和高層建筑建設所涉及的墻體模型數據、區間模型數據、高層建筑機電模型數據、高層建筑系統模型數據和裝修環節的數據等等一系列的全方位數據輸入到BIM建模中，從而展開工作量的統計，對墻體進行綜合檢查并能夠提出多項有價值的施工管理建議[3]。

3.3 節點設計

玻璃幕墻的節點設計是高層建筑玻璃幕墻工程整體的核心，同時也是保證高層建筑玻璃幕墻質量的重要手段。在進行節點設計的過程中，高層建筑玻璃幕墻的設計者應該注意節點設計的安全性，并且保證節點在整個高層建筑中的科學合理性。要確保施工現場的節點設計計算和節點設計分析符合高層建筑玻璃幕墻施工的實際工程情況，并且保證高層建筑玻璃幕墻的整體質量。在當下已經出現了多種節點連接技術，其中最為常見的節點連接技術就是螺栓連接，并且這種連接方式是最為科學合理的。

在進行節點設計的過程中高層建筑的開發人員應該根據施工中的具體要求來對連接模型進行合理的規劃從而制定節點。在進行節點設計的實踐中，高層建筑玻璃幕墻的設計原則和普通的高層建筑設計原則基本相同，并且在實際的高層建筑施工中，應該對節點進行多種方式的結合使用，這樣才能夠使高層建筑玻璃幕墻達到良好的施工效果。對節點的設計進行重建的時候應該根據實際情況，對從施工現場返回的數據進行分析，并結合設計標準對節點設計進行優化。

3.4 精細化設計

因為玻璃幕墻存在一定的復雜性，所以在施工途中經常會遇到墻的預埋件安裝和管路的安裝等，在這些玻璃幕墻的工藝進行中，以往的設計圖紙是無法達到良好的效果的，不光是傳統的紙質圖紙無法達到這種效果，甚至二維圖紙中找出這些玻璃幕墻的設計問題也是很難的。在實際施工的過程中，這些問題就會集中的暴露出來，例如玻璃幕墻發生穿插等情況時有發生，這就會使得高層建筑單位不得不調整施工方案，從而避開出現穿插的位置。但是這種施工方案的改制會出現嚴重的拖慢施工效率情況，首先施工圖紙在進行改制的過程中需要施工人員和設計人員的溝通，并且圖紙在設計過后還需要審核部門進行審核，批準后才能夠予以修改，這就耗費了大量的時間，并且圖紙的更改還會造成高層建筑材料的增多現象，從而嚴重的拖慢了施工的進程，最終導致項目不能夠按期完成[4]。

利用BIM軟件進行玻璃幕墻的設計就會有效的避免出現這樣的問題，BIM的圖紙構建大多屬于三維模型，這種三維模型會將軟件的自動檢測，評審工作以及模型設計中存在的問題融為一體進行解決，并且在設計人員收到問題信息后可以對設計的方案直接調用數據庫中的玻璃幕墻庫進行整改，這就能省去很多的圖紙審核時間，并且極大地使圖紙的修改加速。在設計的方案經過整改、修正過后，BIM軟件會進行重新檢測，并形成三維建模，并再次的提示錯誤，通過多次反復的提示和問題的設計解決可以解決所有遇到的問題。例如在房屋裝修的設計中，經常會發生管線布置和構件相碰撞的現象，這種現象產生的主要原因是高層建筑建設中管線敷設的種類眾多，有很多強電線路、弱電線路、給排水線路等等，這些線路的敷設量非常的龐大且復雜，玻璃幕墻的構件具有一定的預制性和模塊性，因此玻璃幕墻和管道、線路的協調是很難實現的。但是BIM軟件可以檢測管道位置是否正確，并指示操作人員進行更正，因此這種三維建模能夠促使管線的敷設和構建協調得更加合理，并且在監理人員的充分參與下完成分析過程，能夠降低高層建筑玻璃幕墻的設計誤差。

3.5 防火設計

隨著高層建筑物逐漸增多，火災等危險事故的救援難度也逐漸增強，如果救援工作不到位，會嚴重威脅到人們的生命財產安全，所以我們要重點對玻璃幕墻進行防火設計，通過對玻璃幕墻水平方向和豎直方向進行隔離帶的設置，合理地對高層建筑物進行分區與層間防火設計，避免在火災過程中，高溫煙霧和火焰進一步擴散，嚴重地破壞建筑物的結構，并且威脅人們的安全。在進行防火設計時，設計人員要重點從水平防火和豎向防火兩方面進行設計，水平防火也就是層間防火，需要嚴格把控防火隔離帶的設置高度和厚度，采用防火巖棉和鍍鋅鋼板等，對防火隔離帶的厚度進行填塞和承托設置。在豎向防火設計中，需要設計人員采用不可燃的材料設計防火幕墻，并且根據不同的防火區和層間進行防火墻的板塊設計。

3.6 抗風壓設計

在現階段的玻璃幕墻的安全性設計中，抗風壓設計是很重要的，尤其是在高層建筑工程中，由于建筑物逐漸增高，伴隨著風力逐漸增強，為了保障玻璃幕墻具備一定的安全性，設計人員要著重通過合理的設計手段，強化玻璃幕墻的抗風壓性，現階段，設計人員逐漸明確了在實際的生活當中，建筑物承受的風力情況主要是由于周圍的環境和建筑物的形狀，在提高玻璃幕墻抗風能力的設計工作中，設計人員要事先根據建筑物的不同體型和不同的位置，調查建筑物能夠負荷的風力情況，通過風洞試驗等方法進行建筑物的風荷載計算，得出風壓不同時會對建筑物造成什么影響，設計人員還要重視玻璃幕墻的設計材料，選擇不易變形和抗壓能力強的材料，從根本上提升玻璃幕墻的抗風壓能力，進而保障玻璃幕墻具有良好的安全性。

3.7 遮陽設計

由于現階段建筑物的高度逐漸增加，受光情況加劇，為了確保高層建筑物的居民不受陽光的影響，設計人員在進行玻璃幕墻的設計時，要著重提高玻璃幕墻的遮陽性，降低玻璃的遮陽系數和合理地在高層建筑物的外部安裝一些遮陽裝置，比如對建筑物的造型進行一些遮陽的設計等，尤其是在我國科學技術水平不斷提升的當下，設計師可以在建筑物的外部安裝一些電動的遮陽裝置讓居民可以根據光照的變化情況進行遮陽裝置的有效調節，但是現階段的高層建筑物在遮陽設計中仍舊存在一些問題，尤其是在降低了玻璃幕墻的遮陽系數之后，會影響玻璃的透光性，使房間變暗，因此，我們可以不斷地提高遮陽裝置的設計和安裝技術，使高層建筑物的設計方式得到不斷的創新與改善。

4 結語

綜上所述，加強玻璃幕墻裝修體系的合理性可以保障整體高層建筑設計方案的質量，玻璃幕墻的合理性能夠為后續施工提供強有力的支撐，并且能夠對施工進行指導，使得玻璃幕墻可以更加的完善科學，滿足人們日常生活的需求，高層建筑玻璃幕墻設計的利潤和效益也正體現于此。

參考文獻：

[1] 何兵，張友杰，李廣，等.超高復雜異形結構幕墻單元體的深化設計及吊裝關鍵施工技術[J].高層建筑施工，2019，41（10）：1832-1834.

[2] 陳軍材.高層建筑玻璃幕墻設計與施工技術分析[J].城市建設理論研究（電子版），2019（01）：113.

[3] 王凌艷.建筑玻璃幕墻安全及其對策研究[J].四川水泥，2016（12）：242.

[4] 毛鶴群，李曉東.建筑玻璃幕墻光反射影響評價標準探討[J].上海船舶運輸科學研究所學報，2017（02）：63-66.