雙層呼吸式幕墻在節(jié)能型建筑中的應(yīng)用研究

高博GAO Bo；王偉龍WANG Wei-long

（陜西華山路橋集團(tuán)有限公司，西安 710016）

0 引言

當(dāng)前，在我國(guó)城市化加速推進(jìn)的背景下，建筑業(yè)正在快速地向現(xiàn)代化發(fā)展。玻璃幕墻是一種新穎美觀的建筑外墻設(shè)計(jì)與裝修形式，它既反映了現(xiàn)代高層建筑的特色，又對(duì)建筑外墻起到了一定的裝飾和保護(hù)作用。但是也有缺點(diǎn)，比如，高層建筑的玻璃幕墻能耗大，光污染大，玻璃容易碎裂，存在易發(fā)生雷擊和火災(zāi)等安全問題。所以，提高建筑玻璃幕墻的建造技術(shù)，保證其施工質(zhì)量，從而構(gòu)建出一種節(jié)能的玻璃幕墻，是非常重要的。

1 節(jié)能型玻璃幕墻簡(jiǎn)述

玻璃幕墻是一種現(xiàn)代建筑外立面形式，它使用大面積的玻璃作為建筑外圍的墻體材料，使建筑擁有通透、明亮的外觀。玻璃幕墻不僅可以提供建筑內(nèi)部充足的自然光線，還可以創(chuàng)造出現(xiàn)代感和開放感。同時(shí)，玻璃幕墻也能夠與周圍環(huán)境融為一體，提供美麗的景觀視野。除此之外，玻璃幕墻還具備保溫、隔音、防水等功能，并且易于清潔和維護(hù)。玻璃幕墻以鋁合金等優(yōu)質(zhì)材料為基礎(chǔ)的金屬框架來支撐玻璃，實(shí)現(xiàn)建筑外墻的封閉式建造。玻璃幕墻可以根據(jù)形式分為單層結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)和層壓結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)過程中還可適當(dāng)添加微量元素。在現(xiàn)代建筑中廣泛應(yīng)用的玻璃幕墻，不僅成為了城市發(fā)展和建筑創(chuàng)新的重要組成部分，也成為了追求高品質(zhì)、高效能、低碳環(huán)保的建筑發(fā)展潮流[1]。

2 雙層呼吸式幕墻應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

某大廈工程為5A 級(jí)綜合寫字樓，總建面為7.15*104平米，建筑高度為95m，地下與地上分別為三層與十九層，核心筒設(shè)計(jì)為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，辦公區(qū)域設(shè)計(jì)為鋼柱、鋼梁聯(lián)合砼樓板的結(jié)構(gòu)，南向有設(shè)計(jì)下沉式廣場(chǎng)，外圍護(hù)是玻璃幕墻（面積為2.6 萬平米左右）。該工程總造價(jià)在七千萬元左右。

相較于傳統(tǒng)的單層幕墻系統(tǒng)而言，有著工藝構(gòu)成較為復(fù)雜、環(huán)保水平高、節(jié)能效果佳等特征。主樓除去兩層及以下層都使用框支承雙層呼吸式單元玻璃幕墻，兩層及以下、裙樓均使用框支承單層構(gòu)件式玻璃幕墻。

2.2 雙層呼吸式幕墻技術(shù)原理

此種幕墻又可稱作熱通道幕墻、雙層幕墻，為一種新式的節(jié)能幕墻。為了達(dá)成節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，做到冬季保暖、夏季隔絕外界環(huán)境熱量，在進(jìn)行呼吸式幕墻的設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)需基于保溫與隔熱來開展。其主要是在傳統(tǒng)幕墻外側(cè)增設(shè)一層單元玻璃幕墻。基于幕墻通風(fēng)設(shè)備的開啟與關(guān)閉，能夠讓雙層幕墻中間通入或者排除空氣，在將窗戶開啟之后，房間能夠做到自然通風(fēng)，幕墻中間的遮陽設(shè)備能夠降低氣候?qū)ㄖ淼挠绊懀也粫?huì)破壞玻璃幕墻的美觀性。呼吸幕墻主要是由內(nèi)外兩層幕墻和遮陽系統(tǒng)構(gòu)成，也就是內(nèi)部斷熱中空鋼化玻璃窗、外側(cè)玻璃幕墻兩大部分。兩層幕墻中間有設(shè)置通風(fēng)道口，且有安裝可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)節(jié)的翻板。熱通道的上下兩側(cè)有設(shè)置進(jìn)出風(fēng)設(shè)備（見圖1）。

圖1 雙層呼吸式幕墻體系結(jié)構(gòu)示意圖

雙層呼吸式玻璃幕墻所有組件都是在工廠中定型加工制備，精細(xì)化程度高且誤差較小，方便后續(xù)安裝。此外，由于此幕墻為散裝式結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸便利、安裝簡(jiǎn)單、較易固定，而且拆卸與維護(hù)、替換都比較方便。尤其是龍骨中間采用全柔性連接，內(nèi)側(cè)玻璃能夠由內(nèi)部獨(dú)立拆卸替換；外側(cè)玻璃能夠由外部側(cè)向獨(dú)立拆卸替換，彼此不存在干擾。另外，各個(gè)部件十分堅(jiān)固牢靠，耐用性高，可以承受一定程度的地震沖擊，即使在地震中受損，也可經(jīng)維修之后繼續(xù)使用。其不僅具備傳統(tǒng)玻璃幕墻所有的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在節(jié)能降耗方面更加突出，節(jié)能率大約在40%-50%之間。

2.3 雙層呼吸式幕墻施工工藝流程及要點(diǎn)

雙層呼吸式幕墻施工的工藝流程如圖2 所示。

圖2 雙層呼吸式幕墻施工流程圖

2.4 呼吸式幕墻施工工藝

2.4.1施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行呼吸式幕墻施工前，需要進(jìn)行一系列的前期準(zhǔn)備工作。首先，施工單位必須安排好施工人員就位，并確保他們具備相關(guān)的職業(yè)資格和做好技術(shù)準(zhǔn)備。其次，要確保建筑施工所需的材料齊全，并按照計(jì)劃按時(shí)供應(yīng)到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)，要編制科學(xué)的施工計(jì)劃和圖紙，以滿足工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。在準(zhǔn)備階段，還需要檢查和確保施工機(jī)具的完好，并進(jìn)行必要的維修和檢測(cè)，以確保其在施工過程中能正常運(yùn)行和應(yīng)用。此外，還需要對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行指導(dǎo)和培訓(xùn)，確保他們按照規(guī)定的操作流程進(jìn)行施工。在準(zhǔn)備階段，還需要仔細(xì)復(fù)核施工圖紙，確保細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，還需要對(duì)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)部資料進(jìn)行詳細(xì)分析，以確認(rèn)方案的可行性和符合要求。這些前期準(zhǔn)備工作的完成，可以為后續(xù)的節(jié)能型玻璃幕墻施工提供良好的條件和保障[2]。

2.4.2放線定位、埋件處理

①再次檢測(cè)土建的基準(zhǔn)中心線與水平線，確定不存在問題以后再放鋼線，確定幕墻安裝的標(biāo)線。

②后補(bǔ)埋件必須要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拉拔力測(cè)試，將埋件安裝到位之后還要實(shí)行防腐處理，涂抹防銹漆。

③查驗(yàn)埋件安裝部位與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符與否，表面平整性有否對(duì)支座正常安裝帶來影響。埋件平面位置可容許偏差在20mm 以內(nèi)，標(biāo)高最大容許偏差為10mm，表面平整性偏差不得超過5mm。

2.4.3連接件、骨架安裝及上下層間防火封修

①找出預(yù)埋鐵件以及其連接安裝的部位。

②以豎梁垂線作為參照，使用水平線調(diào)整水平高低和進(jìn)深大小。

③將連接件三維坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位之后，便可對(duì)其使用點(diǎn)焊的方式進(jìn)行臨時(shí)固定。

④對(duì)初期固定的連接件逐一加以檢查，在徹底焊接牢固之后依次檢查驗(yàn)收。

⑤焊接驗(yàn)收通過之后實(shí)行防腐處理。

⑥內(nèi)外側(cè)幕墻骨架需要按照由下至上、先豎框然后橫框的次序進(jìn)行安裝。

⑦防火隔斷板是使用鍍鋅鋼板在車間中加工制成。對(duì)其進(jìn)行安裝時(shí)，需要使用射釘、拉釘固定在主體和幕墻結(jié)構(gòu)上，把上下兩側(cè)有效阻隔開來。

2.4.4內(nèi)層玻璃板塊安裝

①核查玻璃板塊有否存在破損，尺寸和厚度能否滿足相關(guān)要求。

②在進(jìn)行安裝之前，需要先把玻璃徹底清洗干凈，再依照安裝層次有序放置，需控制好玻璃傾斜度，防止其發(fā)生傾覆。

③初步安裝時(shí)，每一小組安排4-5 人聯(lián)合施工。

④玻璃初步安裝完畢之后，便可開展橫平、豎直、面平的調(diào)整。將外側(cè)調(diào)節(jié)結(jié)束之后，還應(yīng)當(dāng)查驗(yàn)室內(nèi)一側(cè)有否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

⑤將玻璃板塊調(diào)整完畢以后，需要立刻使用壓板加以固定。對(duì)于上壓板應(yīng)當(dāng)做到上正、壓緊，不可出現(xiàn)松動(dòng)問題。

⑥應(yīng)當(dāng)將質(zhì)量控制驗(yàn)收貫穿玻璃安裝全程，并及時(shí)開展復(fù)查工作。

2.4.5外層玻璃板塊安裝

①不銹鋼爪件。先對(duì)外側(cè)龍骨進(jìn)行檢查，確定其滿足質(zhì)量要求以后，再實(shí)行施工放線。對(duì)于爪件的安裝，需調(diào)節(jié)出入位，并且依照?qǐng)D紙加以校對(duì)。安裝環(huán)節(jié)需要使用吊錘、卷尺、水平儀、經(jīng)緯儀加以校對(duì)調(diào)節(jié)，讓其出入位差不超過215mm。

②飾面玻璃。使用安設(shè)在頂側(cè)的吊裝軌道把飾面玻璃以垂直的角度轉(zhuǎn)運(yùn)至安裝位置，再基于搭建的工作平臺(tái)加以安裝。實(shí)際安裝環(huán)節(jié)，需要讓上部先入槽，再把氯丁膠灌注到下部槽中，把玻璃緩慢放進(jìn)槽內(nèi)，最后使用泡沫填充棒進(jìn)行固定，以免發(fā)生破裂。針對(duì)中間位置的玻璃，需要先在玻璃上方安設(shè)好扣件，確定好玻璃安裝的位置之后，再把扣件和駁接爪進(jìn)行連接。完成玻璃安裝以后，需要對(duì)玻璃上下、左右、前后空隙大小加以準(zhǔn)確調(diào)控，將其偏差控制在2mm 以內(nèi)，再旋緊固扣件固定牢固。

③檢驗(yàn)方式。使用吊錘卷尺、水平儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀加以校驗(yàn)與調(diào)節(jié)，讓膠縫寬度誤差不超過2mm，水平和豎向直線誤差不超過2mm。每當(dāng)完成三層的安裝，就要進(jìn)行一次整體性調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)校準(zhǔn)之后，還需要對(duì)立面平整性加以檢查，將其偏差控制在4mm 以內(nèi)，確定滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之后，才可實(shí)行打膠處理。

2.4.6密封打膠

①核查外飾面板中間的寬度和平整性，滿足要求以后，對(duì)接縫位置填充與之相匹配的泡沫條，對(duì)接縫兩側(cè)飾面上粘貼寬度小于25mm 的保護(hù)膠條，以免密封膠附著在外飾面上形成污染。

②使用容易揮發(fā)的清潔劑對(duì)膠縫表部予以清理，除掉灰塵與其它雜物，讓表面保持清潔干凈。

③在進(jìn)行注膠之前，需要對(duì)密封膠和飾面材料進(jìn)行相容性測(cè)試，同時(shí)把試驗(yàn)結(jié)果呈交給監(jiān)理公司等相關(guān)方，獲得各個(gè)單位審核確認(rèn)之后再實(shí)行注膠。

④對(duì)于注好的密封膠表部應(yīng)當(dāng)使用掛板或者其它修膠工具加以調(diào)整，從而確保膠縫表部足夠光滑、平整、勻稱。

⑤對(duì)外飾面充分清理之后，方可將保護(hù)膠條予以去除，并將幕墻板塊表部保護(hù)膜揭開。

2.4.7幕墻頂部、底部封修

幕墻頂部封修在安裝頂層板塊時(shí)進(jìn)行。考慮到防滲漏及保溫要求，底部封修在板塊安裝至相應(yīng)位置前進(jìn)行。幕墻框架與工程主體交接處的封修處理，其材料選用鍍鋅板和防火巖棉。首先將封修板加工成節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求的規(guī)格；安裝時(shí)一側(cè)用拉釘與框架連接在一起，另一側(cè)與主體保持足夠的接觸面，用射釘固定。對(duì)于封修板之間的搭接，在兩搭接板間先注入密封膠，再用拉釘固定。封修板與主體結(jié)合處注入建筑密封膏，內(nèi)部用防火巖棉等材料填充。

2.4.8項(xiàng)目完畢質(zhì)量驗(yàn)收

在安裝完畢后，要對(duì)雙層呼吸式幕墻進(jìn)行全面的檢測(cè)，確認(rèn)其質(zhì)量合格后，才能對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收。項(xiàng)目的質(zhì)量檢驗(yàn)主要包括氣密封性和隔熱性能。按照雙層呼吸式幕墻的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)幕墻安裝面積占住宅總建筑面積的二分之一時(shí)，應(yīng)對(duì)其氣密性能進(jìn)行全面檢測(cè)。采用抽樣檢測(cè)的方式，以保證雙層呼吸式幕墻的氣密性及保溫性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。另外，在竣工驗(yàn)收之前，還要檢查雙層呼吸式幕墻的密封膠是否牢固，連接緊密，無嚴(yán)重漏水現(xiàn)象。雙層呼吸式幕墻應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，開敞的外窗應(yīng)滿足規(guī)范，其厚度也要滿足構(gòu)造要求。另外，施工完成后，還要對(duì)雙層呼吸式幕墻的隔熱性能進(jìn)行檢測(cè)，保證其具有良好的防水性和防火性。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)保證雙層呼吸式幕墻隔熱層的完好、牢固和精確定位，防止漏熱等問題。總之，在安裝完畢后，要對(duì)其進(jìn)行全面的檢測(cè)，以保證建筑的氣密性、隔熱性能等各項(xiàng)指標(biāo)合格，從而保證雙層呼吸式幕墻具有優(yōu)良的使用性能，符合設(shè)計(jì)與建造的需要[3]。

2.5 雙層呼吸式幕墻經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益

2.5.1經(jīng)濟(jì)效益

本工程竣工備案后經(jīng)過2 年時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，我們發(fā)現(xiàn)每個(gè)階段內(nèi)的溫度變化規(guī)律大致相同。經(jīng)過與其它普通幕墻的房間能耗相比較，夏季比普通幕墻房間綜合節(jié)約用電60%，冬季比普通幕墻房間綜合節(jié)約用電50%。從表1中可以看出，白天，室外最高溫度為4.6℃時(shí)，雙層呼吸式幕墻房間內(nèi)空氣溫度達(dá)到了28℃，夜間，室外最低溫度為-3.4℃，雙層呼吸式幕墻房間內(nèi)空氣溫度為18.2℃，兩者相差21.6C，從以上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出，雙層呼吸式幕墻具有良好保溫效果。

表1 冬季保溫性能檢測(cè)溫度

2.5.2生態(tài)環(huán)保效益

①雙層呼吸式幕墻最為直觀的作用便是節(jié)能，其具備保溫隔熱、隔音、通風(fēng)等多項(xiàng)功能，工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益良好。投入使用之后，建筑室內(nèi)溫度穩(wěn)定、舒適度高、氣流穩(wěn)定、空氣新鮮，還能減少冬夏兩季的采暖制冷所消耗的能量。②通風(fēng)性良好，能夠提供舒適、干凈的室內(nèi)條件。具有優(yōu)秀的隔音效果，隔音量可達(dá)五十分貝，隔音性能能夠達(dá)到國(guó)標(biāo)I 級(jí)，即便室內(nèi)開啟扇未關(guān)閉，依然具有較強(qiáng)的隔音效果。建筑節(jié)能為現(xiàn)代化建筑發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)，也是現(xiàn)代建筑技術(shù)的重要研究課題。

雙層呼吸式幕墻符合國(guó)家的節(jié)能政策，也能滿足環(huán)保要求，此工程中雙層呼吸式幕墻的應(yīng)用，完全符合國(guó)家提出的環(huán)保生態(tài)幕墻。

3 結(jié)束語

隨著玻璃幕墻在建筑中的廣泛運(yùn)用，其作用變得越來越重要。除了在建筑外觀上起到美化的作用外，玻璃幕墻還能提高建筑物本身的性能。因此，在安裝玻璃幕墻時(shí)，需要注重高質(zhì)量的施工，并采用符合時(shí)代和國(guó)家要求的節(jié)能型幕墻玻璃。不論是普通建筑的玻璃幕墻施工，還是高層建筑的玻璃幕墻施工，都應(yīng)該注重施工工藝的提升，以確保施工質(zhì)量和玻璃幕墻的安全性。