基于玻璃幕墙功能多样化的设计与施工

宋卫华

摘要：进入21世纪，随着我国经济的不断发展，我国的高层建筑日益的增多，人们对于工作、生活环境的要求越来越高。他们要求建筑物在保留很好地使用功能的同时，还要求达到相应的建筑的美观，其中这个最直接的视觉冲击就表现在玻璃幕墙，因为它作为一种现代建筑外部防护结构，让人们第一眼就能看到，它的功能很多，具有防风、遮雨和采光以及隔热保温等许多的功能，并且其外观结构形式也是多种多样的，比较丰富多彩，所以其在建筑立面设计中被广泛应用。其中，玻璃幕墙以其华美宏大的外观表现，受到市场热烈欢迎，成为现代化高层建筑的代表装饰特征。

关键词：高层建筑；玻璃幕墙；设计；施工；质量

1、玻璃幕墙的性能

目前而言，作为幕墙行业的主导产品，以其独特的性能推动者外装市场的发展。其特点可以总结为：

①单元体玻璃材料在安装之前已经进行了工厂化的组装，这样的半成品既有利于监督部门的检查，还能保障工程的质量，促进建筑工业化的程度；

②在进行单元体板块的安装时，可以直接进行建筑物主体预埋件上的悬挂，这样能够确保单元体有着明确的传力路径，承受简单的一些力度。同时单元体的玻璃幕墙能够承受建筑物大幅的变心应力，安装接口的特殊构造等吸收层间变位和单元变形，有利于高层建筑和结构建筑的稳固。

③在进行实际的施工时，可以和土建施工同时进行，统一的从下到上进行安装，节省工程周期。

因此，单元体玻璃幕墙得到了幕墙行业的普遍认可与重视，同时也成为衡量一个幕墙设计、制造和施工安装的标准。

2、玻璃幕墙的结构形式

众所周知，关于玻璃幕墙的种类是比较多样的，可以分为全玻幕墙、点支承玻璃幕墙、框支承玻璃幕墙等。玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙称为框支承玻璃幕墙是，而且其又包括隐框玻璃幕墙和明框玻璃幕墙。全玻幕墙是由玻璃面和玻璃肋板构成的玻璃幕墙。近年来点式玻璃幕墙是新出现的一种支承方式，是由支承结构、玻璃面板和点支承装置所构成的一种玻璃幕墙。除此之外，玻璃幕墙的结构形式也是非常多的，主要由固定玻璃的骨架与饰面玻璃所构成。二者通过精巧的构造紧密连接到一起，共同组成玻璃幕墙。结构骨架的主体是各种材质的型材，在整个玻璃幕墙系统中起着支撑稳定的作用。玻璃板通过连接件固定在结构骨架上。整个玻璃幕墙所受载荷由结构骨架转移到支撑体系上，再由支撑体系传递给主体结构。玻璃幕墙之所以广受欢迎，除了及基本的墙体维护功能以外，在装饰方面更起着美化建筑外墙立面的作用，其视觉效果极为震撼。设计合理的玻璃幕墙与建筑物造型相结合，可以将设计者的设计思路表达地更为清楚、更加突出。作为建筑外立面的组成部分，玻璃幕墙结构满足建筑物在安全方面的要求。在进行设计时，玻璃幕墙必须考虑风压、气密、地震、火灾、变形等因素的影响。此外，玻璃幕墙安装与建筑外立面，对施工技术的要求很高，施工过程中的任何一个疏忽，都有可能影响幕墙乃至建筑物的使用性能。因此，必须坚持科学的设计理念，从工程实际情况出发，结合设计要求，选择合理的结构形式和正确的施工技术，严格遵守施工规范，确保玻璃幕墙施工及使用的安全可靠。

3、高层建筑使用玻璃幕墙具体的设计

3.1玻璃幕墙自身结构的基本设计

幕墙自身具有的支撑结构具有非常重要的作用，玻璃幕墙具有的动荷载效应或者是抗震性能等，都需要利用主体结构以及设计的支撑结构进行传递，因此，这就需要建筑幕墙自身的支撑结构拥有较强的刚度以及强度，并且，保证后期进行的维护工作能够顺利的开展，玻璃幕墙具有耐久性需要满足最终设计使用年限的具体要求。

在幕墙设计的各种支撑结构中，其中的立柱结构设计属于设计中的重要内容，需要特别注意的是立柱自身具有的强度以及刚度都要达到设计荷载的实际需求，具有较强的稳定性，并且，上下衔接设计同样属于非常重要的设计环节，需要完全满足设计规范中制定的各种要求。

对预埋件进行的设计工作也属于非常重要的环节，预埋件可以是锚板还可以是锚筋，设计的形状一般都是平板形或者是槽形。玻璃幕墙如果设计的是后置埋件，一般情况下都使用锚栓的基本形式，其中的锚栓有金属膨胀或者是化学锚栓。

3.2玻璃幕墙自身的防火设计

以下几个部位需要进行相应的防火封堵等措施的设计，主要包括玻璃幕墙与整个楼板之间存在的缝隙位置，玻璃幕墙与外墙洞口存在的缝隙，以及玻璃幕墙与防火隔离构件存在的缝隙。设计良好的防火封堵系统首先需要拥有较强的密封性以及耐久性，并且保证在火灾发生时不能出现太大的变形甚至是脱落的情況，需要具备较强的稳定性。进行封堵使用的各种填充材料可以选择一些不燃烧的材料，对于保护层面使用的各种材料需要涂上适当的防火涂料。

针对一些没有设立窗栅栏的各种建筑幕墙，需要在所有楼层具体的外沿部位建立具有防火功能的玻璃幕墙，并且耐火的幕墙应该达到一个小时以上，要求一种玻璃单位坚决不能跨越两个相邻的防火区，需要进行独立的设立。玻璃幕墙与各个楼层以及各个隔板之间的存在的缝隙需要利用比较厚的矿棉或者使用岩棉封堵，使用比较厚实的钢板承托。建筑主体结构中存在的各个缝隙需要利用具有防火功能并且密封的材料填充。

3.3玻璃幕墙自身安全可靠性具体的设计

所有完成设计的玻璃幕墙，都需要对具体的结构系统进行安全可靠性的相关设计，对玻璃幕墙具体的试验数值进行准确的计算，并验算出预埋件或者是连接件具体的受力情况，尤其是所有平面内在抗震情况下的极限变形。对幕墙结构中具体的防雷接地的功能进行相应的设计，将土建中使用的防雷钢筋与结构中的预埋件进行焊接，与此同时，在开展玻璃幕墙与地面进行连接的整个过程中都要保证工程使用具有的安全。

4、幕墙材料的质量要求

4.1玻璃

在进行玻璃幕墙的材料选购时，一定要选用相对安全、性能较高的玻璃，例如一些中控夹胶玻璃、钢化玻璃、Loe-E玻璃、半钢化玻璃等等。选取的玻璃一定要是色泽均匀，不能出现发霉、镀膜脱落、干燥剂泄漏、折减等现象的出现，并且玻璃的边缘都要经过严密的磨边和倒角处理。

为了降低自爆现象的发生，要对钢化玻璃进行二次的热处理。其次，在进行紧急出口的逃生玻璃进行选购时一定要注意到采取单片玻璃，给出明显的标记和指导，有特殊防火要求的部位应当选用单片双钢化姲钾防火玻璃。

4.2铝合金材料

对于采购的铝合金材料，必须严格的按照铝合金材料所对应的化学成分相关规定进行购买，型材质量必须符合GB/T5237的铝合金建筑型材规定。铝合金的型材可以划分为穿条隔热铝合金、非隔热铝合金型材和注胶式隔热铝合金型材。

特别需要注意的是，穿条隔热铝合金型材的隔热材料使用了特殊的加工工序将隔热条内外部分进行整合。其次，在进行铝合金的尺寸加工时要确保偏差达到高精级。

4.3密封材料

硅酮结构密封胶是一种建筑中常用的功能性建筑材料，按照不同的属性可以分为单组型和双组分型。在进行结构密封胶的挑选时，一定保证其具有良好的抗拉强度和剥离、撕裂强度。另外结构密封胶的本身也应该具有避震性能和弹性模量，确保能够应对较强的老化、紫外线、潮湿性，对金属以及多种塑料不腐蚀、无毒等特点，确保能够长时间的储存和高耐符合性能。在经过国家质量体系的检测以及相容性、剥离粘接性检测合格后，才可以购买使用。

5、高层建筑使用玻璃幕墙具体的施工技术

一般而言，在所有的幕墙施工技术中，幕墙的设计种类分为很多种，本文主要讨论的是高层建筑中应用比较普遍的框架式结构。

5.1安装预埋件的施工技术

需要严格按照图纸中规定的各个尺寸对建筑使用的预埋件进行细致的加工，利用负公差的方式验收最终预埋件的所有尺寸，同时为以后安装模板的相关工作提供了更多的便利。保证预埋件具体安装的位置决定准确，并有效的固定好预埋钢筋以及建筑钢筋，一般情况下都利用点焊的基本形式，确保预埋件不能发生任何的移位的情况。预埋件最终的安装的位置应该保证误差在20mm之内，具体的标高应该保证在10mm之内。进行混凝土的振捣工作必须按照规定的施工顺序，同时保证锚板的底部使用的混凝土绝对的密实。对后锚进行固定处理的过程中，需要特别注意的是锚固栓具有的尺寸，并且埋深要保证满足基本的设计要求，按照设计中的具体规定和要求镀锌，完成牢固的安装。