高層建筑玻璃幕墻設計與質量控制

摘 要：在高層建筑中應用玻璃幕墻，不僅有助于提高建筑的美觀性，而且還有助于提高建筑的防護效果。所以，玻璃幕墻在建筑中獲得廣泛運用，但玻璃幕墻設計中還存有不足，應注重玻璃幕墻設計要點和質量控制，防止發生事故。通過結合重慶中交世通大廈項目實際情況，分析了高層建筑玻璃幕墻設計和質量控制，旨在為我國高層建筑的可持續發展提供參考。

關鍵詞：高層建筑;玻璃幕墻設計;質量控制

中圖分類號：TV697? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）07-0020-03

0 引言

近些年來，伴隨我國城市化建設進程的不斷加快，各種高層建筑規模不斷拓展。而玻璃幕墻設計在高層建筑施工建設中具有廣泛運用，玻璃幕墻設計和施工管理控制對于提高建筑工程項目的整體質量、觀感度意義重大。在高層玻璃幕墻的設計過程中，應重視分析高層建筑項目的建設標準要求，加強各種要素的整合，注重玻璃幕墻的設計。還要增強玻璃幕墻的質量控制，充分提高玻璃幕墻的施工效果，有效提升玻璃幕墻的安全性和穩定性。

1 玻璃幕墻簡述

高層建筑玻璃幕墻所應用的材料最為常見的有兩種，即中空鋼化玻璃或是中空夾層鋼化玻璃。

中空玻璃（Insulating Glass）的組成部分包含兩片或多片浮法玻璃，玻璃之間需要用鋁合金隔框隔開，鋁合金隔框之內需要添加干燥劑，隔框和玻璃之間利用丁基膠密封之后在采用聚硫膠（用作明框幕墻）或者結構膠（用作隱框幕墻）作為二道密封，中空層（厚度為6 mm、9 mm、12 mm、14 mm、17 mm，其中常用的為9 mm、12 mm）可以是干燥空氣，還需要填充惰性氣體，例如：氪氣、氬氣或者特種氣體如氟化硫，中空玻璃具有較強的保溫、隔熱、隔聲性能。

夾層玻璃（Laminated Glass）：其中常見的夾層玻璃分為兩層玻璃中間設置一層（一般包含0.38、0.76、1.14、1.52等）或者多層玻璃多層聚乙烯醇縮丁醛（Polyvinyl butyral，PVB）膠片，利用高壓窯等相關設備通過加壓加熱組合為夾層玻璃[1]。其特點就是具備較強的安全性能，如果在外力的作用下發生破壞，可能會發生裂痕，但不會發生碎落。而且還具備很強的隔音和防治紫外線的基本功能。PVB有助于更好地吸收到沖擊能力，采用厚度不同的PVB和玻璃片數可制作成為防彈型玻璃，還要預防PVB發生浸水。不同形式的幕墻結構和主體結構的互相連接模式詳見表1所示。

2 工程項目介紹

重慶中交·世通大廈項目，建設用地面積23 686㎡（約35.5畝），容積率不大于3.2，項目總建筑面積10.72萬m2，由地下車庫地上2幢塔樓組成，包含寫字樓、公寓、商業、酒店等業態。項目1#樓為超高層建筑，建筑面積為7.94萬 ㎡，建筑高度158.70 m，地上35層、地下2層，為鋼筋砼框架-核心筒結構。外裝飾采用框架式玻璃幕墻。幕墻基本情況介紹如下[2]。

項目1號樓立面凹槽水滴狀造型處玻璃幕墻，因圓弧半徑較大，由原方案圓弧形玻璃優化為折線玻璃，在保證外觀的前提下減小施工難度，降低工程成本。

玻璃幕墻單片玻璃面積大小直接影響玻璃設計厚度，項目原方案5.1 m層高除層間防火封堵分格外設計為一片貫通整層的大玻璃，玻璃為TP15較低透光Low-E+12A+TP15 mm，通過優化，在層間欄桿高度位置增加一道橫框，單片玻璃面積變小，厚度由TP15 mm優化為TP10 mm。

常規玻璃幕墻為雙層中空玻璃，戶內設計砼反坎和欄桿，項目1～19層為清水交房，按常規雙層TP10較低透光Low-E+12A+TP10 mm透明中空玻璃設計，戶內欄桿采用滿足驗收、造價較低的普通欄桿，總造價降低，19～35層為五星級酒店，層高3.85 m，戶內需做精裝飾，設計與五星級酒店裝飾標準匹配的欄桿造價較高，影響美觀，因此在設計過程中優化為雙層中空、靠戶內單面夾膠玻璃，TP10較低透光Low-E+12A+TP6+1.52pvb+TP6 mm厚中空夾膠玻璃，取消室內砼反坎和欄桿，總體成本降低，提高整體效果[3]。

全玻璃幕墻在層間設計防火封堵，且層間有龍骨支架、螺栓等，為保證幕墻整體效果，節點不外露，原方案為2厚鋁板做為背襯板，成本較高。施工圖設計過程中將鋁背板優化為0.6厚的鍍鋅鋼板，既保證設計效果又降低工程成本。

3 玻璃幕墻設計要點

3.1 玻璃幕墻的抗風壓設計

在重慶中交·世通大廈項目玻璃幕墻的設計過程中，抗風壓設計作為超高層建筑幕墻結構設計尤為重要的內容。對于風荷載而言，需充分結合《建筑結構荷載規范》明確相關風壓信息。然而由于計算軟件的限制性，導致項目風荷載很容易受到周邊場地各種情況的影響，容易發生和計算值相差很大的狀況，而有效的解決方式就是采取風洞試驗法開展分析，采取模擬試驗模式獲取不同位置在實際應用中可承受最大的風荷載[4]。

充分結合結構形式能夠分成自立式塔式結構與拉線式桅式結構，同樣高度不同位置的體型系數很容易出現差異性，風荷載也會存在差異，所以，對于非對稱幕墻結構構件而言，應對正風壓與負風壓在高層建筑工程幕墻中發揮的作用進行充分考慮。在計算構件的結構中，工作人員應詳細校核變形與強度兩個指標，針對正常應用與極限狀態的承載力進行嚴格計算。

3.2 玻璃幕墻的防火設計

在重慶中交·世通大廈項目玻璃幕墻的設計過程中，應對防護隔離帶進行充分考慮。其一，應在水平方向設置防火隔離帶，即層間防火。其二，還要設置豎向防火隔離帶，進而科學合理的配合高層建筑物平面，開展防火分區的設置[5]。防火隔離帶在實際應用過程中發揮的重要作用就是進行高溫濃煙與火焰傳播中的阻隔，防止火災情況更為嚴重，發生不可估量的影響。此外，同一幕墻板塊避免其跨越兩個防火區與層間防火密封，所以，防火分區位置的防火墻應超出兩個分格，而分格中間幕墻立柱需被設置于防火區分界線上面。從本項目角度來講，防火幕墻框架需采用鋁合金龍骨。

3.3 玻璃幕墻的西向遮陽設計

根據重慶市公共建筑節能設計標準要求，重慶中交·世通大廈項目玻璃幕墻西向遮陽設計時，需根據項目定位及品質要求，充分考慮節能要求、使用功能、實施效果，因此，西向遮陽問題已成為幕墻設計的一項重要內容。一般條件下，西向遮陽通常以下幾種方案：①采取遮陽系數較低的玻璃。運用遮陽系數較低的玻璃具有玻璃幕墻整體整潔性的優勢，有助于提高幕墻的整體運用效果。然而，其在具體的應用中還存有很多的不足之處，例如：玻璃透通性很差，直接影響采光效果。②運用遮陽裝置。在玻璃幕墻外側安裝遮陽裝置，其中較為常見的裝置包含遮陽百葉與遮陽造型等，如中空百頁目前技術不成熟，耐久性差，且成本較高。項目通過多方案對比，最終設計為豎向遮陽條方式。

3.4 玻璃幕墻的安全性設計

幕墻結構設計的安全性對于整體高層建筑結構存在直接影響，所以，荷載要求除外，還要對建筑結構的安全性進行充分考慮。對于安全設計而言，應加強結構的科學優化，并考慮保護設計。重慶中交·世通大廈項目玻璃幕墻配件的設計需采取耐火等級不小于二級的材料，充分保障建筑物的安全性，根據實際情況確保建筑物結構的良好設計。幕墻設計應重視結構的優化完善，避免出現冰雹等惡劣的天氣條件、其他因素等影響。

在進行幕墻的設計中，需對垂直幕墻的剛性與結構的穩定性進行充分考慮。幕墻脫落事故一般發生于垂直幕墻，最大限度的保障結構節點連接的穩固性和可靠性，特別是溫度影響嚴重和易發生爆裂的玻璃幕墻。所以在玻璃幕墻的接縫設計過程中需重視玻璃邊緣和桿件之前的縫隙，避免玻璃因擠壓應力而遭受損壞，減少玻璃的自爆率有助于充分提高玻璃幕墻的安全性。

3.5 玻璃幕墻的經濟性設計

在進行玻璃幕墻的設計中，需充分了解結構尺寸的標準要求、安全性標準、荷載標準，選取適宜的設計方案。應充分考慮設計方案中材料的使用情況，避免發生因設計不足而發生材料浪費的狀況。此外，在進行幕墻分格設計過程中，應重視幕墻原材料尺寸的分析，防止發生偏差，在提高幕墻設計美觀性效果的基礎上，有效提升材料的成材率。不僅如此，在幕墻設計中應科學設計鋁型鋼材截面，防止出現材料浪費的狀況，并加強工程造價的嚴格控制。

4 高層建筑玻璃幕墻的質量控制策略

4.1 高層建筑玻璃幕墻中設計管理的控制

在本項目的施工建設過程中，玻璃幕墻設計方案和建設質量和美觀性存在直接關聯，為具體的施工提供有效指導。所以，施工設計圖紙應充分結合項目建設具體特征，注重設計細節的處理，并結合施工技術人員的專業水平選擇適宜的施工技術。

此外，應詳細檢查施工圖紙，尤其是各個細節的檢查，防止因細節問題嚴重影響總體質量和安全。此外，在工程項目的建設中，應注重施工單位和設計單位的相互溝通，使用前應嚴格審核設計方案，從設計和施工兩個方面判斷設計方案的合理性和科學性。若是大型玻璃幕墻項目，設計人員需在現場提供指導，有助于提升施工建設質量和效率。

4.2 高層建筑玻璃幕墻中預埋件安裝的控制

在玻璃幕墻的施工過程中，需要對設計圖紙進行深入研讀，精準掌控施工作業標準要求，嚴格遵照設計圖紙設置預埋件尺寸標準要求。在預埋件的加工過程中，需應用負公差對預埋件尺寸能否符合規定標準進行明確，如果誤差超出規定標準，就要返工處理。在安裝以前，需了解預埋件的安裝位置，并結合現場的實際情況選擇適宜的施工方案，并采用合理措施進行建筑主體與預埋鋼筋的有效固定，按照建筑主體結構鋼筋與預埋鋼筋兩者的互相焊接，科學選擇焊接模式。在具體的工程建設中，要科學選擇點焊方式，確保預埋件安裝位置的精準性，進而保障后期不發生移位，嚴格控制預埋件位置的偏差處于20 mm范圍之內，高度的誤差需嚴格控制在10 mm范圍之內。

4.3 高層建筑玻璃幕墻中幕墻安裝的控制

本項目需充分結合事先設計的工序安裝玻璃幕墻，在安裝玻璃之前，應實施分格處理，應嚴格遵照1∶1.2或是1∶1.5的模式開展分格，防止其分格成為正方形。此步驟順利完成以后應開展焊接工序，就要稍稍調整連接件，保持40 mm的尺寸。其重要部分即玻璃幕墻安裝之前多次檢查預埋件，為其質量滿足標準要求提供保障，避免出現安全問題。

4.4 高層建筑玻璃幕墻中連接件安裝的控制

在進行本項目玻璃幕墻的施工中，應對連接件安裝技術的應用提高重視。連接件屬于玻璃幕墻建設中尤為重要的材料，在安裝連接件之前應保障其質量滿足標準要求，保障確認型號、類型、設計標準具有一致性，在安裝連接件過程中應確保預埋件的位置處在規定的范圍之內。除此之外，在具體施工中如果發現預埋件位置與正常值發生偏離，應及時開展糾偏處理，采取焊接或者螺栓，采用錨固處理方式，安裝三根豎料針對連接件實施調平處理。利用焊接連接預埋件與連接件時，需重視焊接模式，焊接需連續及飽滿的開展，應有效清除焊渣。在順利完成質量檢驗以后，應開展防腐處理，應采取涂抹防銹漆方式進行處理。

4.5 高層建筑玻璃幕墻中龍骨施工技術的應用

在進行本項目的施工建設中，龍骨施工作業直接影響著玻璃幕墻的整體效果，施工人員需在進行龍骨的制作中，需精準掌控設計圖紙的內容，充分了解豎骨料的使用方式，按照設計圖紙的標記位置確保兩個連接件中間龍骨的正確設置，并在兩者接觸的位置進行防腐墊片的設置，對于豎骨料與連接件的緊固中采取連接螺栓，充分改善其垂直度與平衡度。立柱需采取插接或者焊接方式，在安裝完主龍骨以后，應整體微調，需要水平方向具備三根或是三根以上的立柱，豎直方向需具備兩根或者兩根以上的立柱。相鄰立柱高度差處于3 mm以外，同一層的立柱高度差最大允許值應為5 mm。龍骨的施工中，一般要采取吊錘或者水平尺進行主梁垂直度的測量，充分結合測量結構實施嚴格管控，而水平方向以定位軸線當做水平面嚴格控制誤差，將高差控制在3 mm范圍之中，將前后方向的偏差控制在2 mm的范圍之中，將左右方向的偏差控制在3 mm的范圍之中。

5 結語

簡而言之，在高層建筑工程中應用玻璃幕墻時，要對玻璃幕墻設計進行全面分析，保證設計的合理性，從而滿足人們對高層建筑工程外觀的需求。因此，采用玻璃幕墻時，要提高對玻璃幕墻設計的重視度，做好設計要素分析，提升高層建筑工程中玻璃幕墻的安全性。

參考文獻

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[2] 王改玲.節能型建筑玻璃幕墻施工工藝研究[J].中國建筑金屬結構，2021（7）：122-123.

[3] 張偉.高層建筑玻璃幕墻施工技術[J].四川水泥，2021（11）：71-72.

[4] 袁艷麗.高層建筑玻璃幕墻施工技術及質量控制[J].工程技術研究，2019，4（4）：54-55.

[5] 梁宏琨.建筑幕墻設計中節能技術的應用[J].工程技術研究， 2020，5（7）：208-209.

收稿日期：2022-05-25

作者簡介：張玉平（1979—），男，重慶人，本科，工程師，研究方向：建筑設計與施工。