玻璃幕墻外裝飾構件設計探討

季少博

［同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海 200082］

0 引言

建筑造型多種多樣，建筑師對玻璃幕墻形式也提出了更多的設想，數碼打印彩釉玻璃、弧形玻璃、超大尺寸玻璃各放異彩，玻璃幕墻外裝飾線條，也是倍受青睞。其中裝飾線條不管是造型方面的多樣性，還是系統的成熟度，都是實現建筑效果的較高選擇。

1 玻璃幕墻的類型

建筑是與人類生活息息相關的基礎設施，從古時候的草屋土墻，逐漸發展成青磚綠瓦，再發展成現在的高樓大廈，經歷了數不勝數的技術變革。玻璃門窗和玻璃幕墻發展至今，已經成為建筑工程中不可或缺的構造組成部分。玻璃幕墻的運用使得建筑整體更加輕盈，有利于挑戰更高的建筑體量與建筑高度。其良好的視覺通透性及采光功能，也滿足了人們對生活的基本需求，但是千篇一律的純粹玻璃平面難免會失去建筑本該擁有的立體感，于是各種各樣的玻璃幕墻在建筑設計師的天馬行空想法中漸漸誕生，比如豎明橫隱玻璃幕墻、豎隱橫明玻璃幕墻、全明框玻璃幕墻、全玻幕墻、點爪式玻璃幕墻等。其中，豎明橫隱的形式更好的體現建筑的高度，寬窄不一的豎向線條能更好的實現建筑功能與效果；豎隱橫明的形式更能體現建筑橫向尺度的宏偉大氣，舒展流暢的橫向裝飾構件如水波般流動，展現出建筑設計師的設計語言，體現出建筑的多樣造型。

2 玻璃幕墻外裝飾構件的結構類型

建筑幕墻構件復雜，玻璃幕墻外設置裝飾構件一般有兩種方式。

2.1 小尺寸外挑裝飾構件

造型需求比較簡單，尺寸不是很大的外裝飾構件，可以在玻璃幕墻的自身龍骨上進行設計，在橫向龍骨或者豎向龍骨上連接好轉接件，定好連接件的間距，從玻璃拼縫處延伸出玻璃幕墻面與外裝飾桿件連接如圖1所示，這種連接形式操作比較簡單靈活，方便調節，對玻璃幕墻的外觀完成度影響比較小。小型的裝飾構件一般采用金屬材料，比如鋁合金型材、不銹鋼構件、搪瓷鋼構件、鋁包鋼等。

圖1 小尺寸外挑裝飾構件

2.2 大尺寸外裝飾構件

大尺寸的裝飾構件也有自身的優勢，更豐富的造型，更強烈的視覺沖擊，還能運用各種不同的材料進行豐富，以達到不同的效果。大型的裝飾構件甚至能兼容遮陽功能于一體，不需要建筑額外設置遮陽裝置，辦公場所對可見光透射率較高的情況下，裝飾構件的遮陽做用對玻璃的選擇起到了關鍵作用[1]，滿足了建筑節能環保需求。大尺寸裝飾線條能與玻璃幕墻相結合，為了盡可能發揮玻璃幕墻本身的極簡質感，原本玻璃幕墻所承擔的開啟通風功能可以由裝飾構件承擔，如圖2所示。

圖2 大尺寸外裝飾構件

玻璃幕墻自身龍骨往往承受不了這種大尺寸的裝飾構件，一般都會在主體結構上單獨設置連接支座，簡化受力體系，傳力更加直接，不會對玻璃幕墻的自身受力產生影響，進一步提高建筑工程的安全性。

大尺寸的裝飾構件可以采用多種多樣的材質，比如石材、陶瓷板、鑄鋼型材、穿孔鋁板等。這些材料與玻璃幕墻銜接組合，結構形式又采用單獨的系統與主體連接，既豐富了立面效果，也保證了安全與功能效果。

3 外裝飾構件設計中存在的問題

3.1 與消防救援窗的沖突

在建筑設計過程中經常會出現兩種設計風格，一種是以有序、規律、對稱的設計風格，另一種是更加自由、仿生、更貼近自然元素的設計風格。第一種風格往往在追求立面簡潔統一的時候，會跟行業的設計規范有所沖突，外開啟扇和消防救援口就是我們作為設計師要重點關注的設計要點。消防救援口因為要滿足快拆和方便救援的原則，在設計立面的時候設計師會以安全性和功能性為第一設計要素，從而犧牲掉立面的效果。鋼化玻璃具有易破拆的特性，只要龍骨之間的凈尺寸滿足國家規范，就可以滿足消防救援的要求，玻璃幕墻外設置的裝飾線條滿足了立面效果，但往往滿足不了消防凈寬的要求，這就需要建筑師在這中間權衡與取舍[2]。

3.2 次構件的疏忽

外裝飾構件在設計過程中都會注重較大構件關鍵部位連接，往往忽視了次要位置的連接加強。在過往的事故案例中經常會看到，較小的裝飾扣蓋采用簡單的扣接，沒有可靠的機械連接，剛安裝完的時候靠著材料之間的扣接摩擦力維持著，經長時間的風吹震動后，慢慢松脫墜落，具有較大的安全隱患，可能會造成安全事故[3]。

3.3 保溫隔熱性能差

我國經濟快速發展的同時，節能減排也已經成為國家可持續發展的重要關注點。在這樣的大環境下，建筑工程也與時俱進，對綠色環保、節能減排提出了更高的要求。例如玻璃幕墻的節能技術已經逐漸發展，中空LOW-E玻璃及充惰性氣體等技術基本能夠滿足建筑的節能要求，但外置構件的熱能傳遞很容易被忽視，使這會得整體的建筑能耗升高，影響節能減排的效果[4]。低溫環境下外部溫度通過裝飾構件傳遞到室內，還容易形成結露，也會對室內環境造成影響。

3.4 不同類型的耐久度差異

不同的外裝飾構件在室外環境下長時間經歷酸雨、暴曬等侵蝕，呈現出不同的耐久度。石材外裝飾構件分兩種形式，一種開放式石材，一種打膠式石材。開放式石材經長時間侵蝕，僅對石材面板的顏色有所影響；打膠式石材經歷長時間暴曬雨淋，膠縫處滲出硅油，石材表面容易掛污，時間一長線條就會相當難看。穿孔鋁板裝飾構件也有弊端，內部鋼骨架直接與室外空氣接觸，即使做了熱浸鍍鋅、氟碳噴涂等防腐處理，時間一長表面處理也會慢慢失效，鋼骨架銹蝕，銹水污染面板，外觀難看，還會形成安全隱患[5]。

4 外裝飾構件設計優化策略

4.1 可開啟式設計

外開窗和消防救援口處設置外裝飾構件是一個相對沖突的地方，這兩個地方的構造往往需要特殊處理。外裝飾構件設置在玻璃面板中間位置的時候，與上下或左右龍骨進行單跨簡支連接，無法快速破拆或者打開，我們如果可以將外裝飾構件變成一個單獨可折疊或可開啟的裝置，就能很好的解決這個無法破拆影響開啟的問題。裝飾構件的折疊也有很多需要注意的地方，簡單的插銷式系統外露雖然能快速的實施打開折疊，但明裝的插銷比較簡陋影響外立面美觀。內隱藏式的插銷系統就比較美觀，也能實現快速打開折疊的效果[6]。裝飾構件的開啟其實是與外開窗系統的一種整體結合，裝飾構件在一端設置一個固定位置可以繞著這個固定位置進行旋轉，另一端與外開窗進行連接，外開窗開啟的時候裝飾構件可以同時打開。與外開窗連接其實需要分兩種情況分析。

（1）外開窗只需要滿足日常通風要求時，外開窗的開啟的角度和距離都是有國標規范控制的，在常開狀態下，裝飾構件一起打開，裝飾構件的重力作用和側向風荷載都會對外開窗的五金連接件及螺釘產生影響，在計算和選取五金連接件的時候就要格外注意。

（2）外開窗承擔排煙時需要外開到70°，因開啟行程過長，需要設置電動開窗器來實現，但裝飾構件的固定點與外開窗的固定點不是同一個位置，需要考慮協同開啟的過程中兩者的開啟角度不同，自由端需設置可伸縮裝置，從而實現兩者協同開啟。

4.2 次構件的防脫落設計

外裝飾構件在設計過程中都會加強根部連接做法，保證裝飾構件整體安全度，但緊固件的選擇容易被輕視，有些工程在設計的時候，會為了方便直接使用了機制螺釘連接，這會在裝飾構件長期受風荷載作用下慢慢松脫，產生不小的安全隱患，因此，防松脫螺栓就是一種相當重要的緊固件選擇。類似的情況也發生在次要裝飾扣蓋上，玻璃幕墻的裝飾條采用直接扣接的安裝方式，其特點是構造簡單，安裝方便[7]，但型材精度要求相當嚴格，尺寸稍大就會有安全隱患，在扣蓋外直接打釘影響了建筑效果，針對這個問題，其實我們可以在裝飾構件的末端設置封堵板，既可以防止雨水大量灌入裝飾構件，也可以起到裝飾扣蓋的止脫效果。

4.3 設置保溫隔熱措施

眾所周知，節能環保是綠色建筑的一個重要環節，采用玻璃幕墻能夠有效的防止熱能的流失與傳遞，外裝飾構件的設置需要穿透幕墻進行連接，不利于阻止熱能的傳遞，直接與幕墻龍骨連接的裝飾構件可以在與幕墻龍骨連接處采用隔熱毯、隔熱墊、等隔熱材料進行隔熱處理，有效減少熱能傳遞[8]。單獨與主體連接的外裝飾構件需仔細分析與室內環境接觸的位置，通過熱工計算得出有效的保溫厚度，設置保溫棉進行保溫，還需注意保溫棉的各項物理性能，既要防水防潮防止保溫棉失效，還要采用難燃性材料，滿足國家規范，保證建筑的安全性[9]。

4.4 因地制宜，提升設計要求

各種外裝飾構件長時間在室外經歷酸雨、暴曬等侵蝕下，耐久度也是不一樣的，相對的在不同地區我們也需要采用不一樣的選擇。在鹽堿度高的沿海地區采用金屬裝飾構件的時候，表面處理等級需提高，不能按常規地區進行表面處理，面板的耐久度會有明顯提升[10]。開放式石材裝飾構件及穿孔鋁板裝飾構件可以在面板內部設置防水鋁板，把鋼骨架包覆在內，盡量避免鋼骨架外露，不與外界的空氣和雨水接觸，保護鋼龍骨，提高耐久度，也不會產生污水污染外部面板。

4.5 拓寬視野，比選更優材料

外裝飾構件的本身材料選擇也可以豐富多樣，隨著幕墻領域各材料生產商及研究機構的不斷努力，很多新型材料逐漸問世，給建筑設計提供了更多的可能，UHPC多孔板、復合鋁合金板材、復合石材、搪瓷鋼板、硅巢等材料也是建筑設計優異的選擇。復合石材彌補了天然石材的各項物理性能，更加安全可靠，輕質的特性更便于運輸，更便于施工安裝。復合鋁合金板材相較于普通鋁合金板也有更多的優勢，復合材料具有更優秀的面板強度，更小的R角，可以完成更大尺寸的裝飾構件造型[11]。

5 結語

綜上所述，幕墻外裝飾構件設計是提升建筑效果的一種方式，同時也是相當重要及嚴謹的一個環節，不僅需要幕墻設計人員在設計過程中仔細思考，根據不同項目因地制宜的運用材料，結構結算方面也許反復驗證，還需組織專家評審，從而提高設計方案的可靠度以保證安全性。除此以外，幕墻設計人員與建筑設計師應該加強溝通交流，通過各種材料的效果對比、經濟性對比和結構形式對比，選出更適合的方案，以滿足建筑的效果及功能要求。另外，還需加強與各領域前沿材料廠家的交流，了解更多的新技術新材料，匹配運用到實際的項目中，用實踐來驗證材料的各項性能，從而促進行業技術的不斷創新，為建筑行業的節能環保做出一份貢獻。