办公楼超大玻璃幕墙设计分析

季仁国

摘要：现代城市的建设与发展催生了现代建筑的发展，商业建筑成为城市建筑的主要构成部分，尤其在较为发达的大城市，对办公楼建筑更加重视。玻璃幕墙已经成为现代办公楼建筑建造的主要用材，而由于现阶段大型办公楼建筑逐渐增多，人们对办公楼建筑的要求逐渐提高，且出现了对超大玻璃幕墙的应用。如何在办公楼建筑中合理应用超大玻璃幕墙，成为决定办公楼建筑质量、美观度的关键因素。本文将基于实例对办公楼超大玻璃幕墙的设计要点进行多角度的探讨。

关键词：办公楼;超大玻璃幕墙;设计要点

玻璃幕墙为新型建筑材料，在办公楼等建筑中被广泛利用。通过应用玻璃幕墙，可打造明亮、通透、舒适的办公环境，同时玻璃幕墙整体构造较轻，结构性能优越。基于此，玻璃幕墙受到建筑业界人士的喜爱，尤其在超大玻璃幕墙出现后，其迅速的被应用到高级写字楼中，营造出了高品质的观感。而现阶段，我国对超大玻璃幕墙的应用还缺乏足够的经验，设计要点把握不够精准，还需要不断加深对办公楼超大玻璃幕墙设计的研究，以支撑实体建筑设计。

1 超大玻璃幕墙的可利用范围、主要表现形式

在办公楼围护体系中，可见玻璃幕墙这一外部装饰构造。和传统的外部装饰构件相比，玻璃幕墙结构强度大、材料耐久性好且自重较轻，优势明显。近年来，建筑行业兴起了“设计结合自然”设计理念，同时注重打造现代化的办公环境，超大玻璃幕墙在现代化高档写字楼中较为常用。结合工程经验可知，常规条件下建筑分格长、宽中任一单边最大尺寸高于2米尺寸的可称之为超大玻璃幕墙，从面积来看，整体面积超过3m2以上的幕墙也可称之为超大玻璃幕墙。现阶段，常用的超大玻璃幕墙包括全玻璃幕墙、点式玻璃幕墙、明框玻璃幕墙和隐框玻璃幕墙等。

2 办公楼超大玻璃幕墙设计要点

2.1 基本结构设计

玻璃幕墙本身具有良好的抗震性，且具备一定的动载效应，上述性能的发挥均需依托主体结构或支撑结构实现有效传递。据此要科学进行超大玻璃幕墙支撑结构设计，其中立柱结构设计需要基础和重要的内容。要关注立柱结构的刚度、强度，确保满足设计荷载实际需求，并提升结构整体稳定性。并注重做好立柱结构的上下衔接设计，确保有序、稳定衔接。再者，要科学设计预埋件，包括锚筋或锚板等，应将其设计成槽形玻璃幕墙或平板形玻璃幕墙，部分工程需要设计后置埋件，此时应使用有金属膨胀或化学锚栓的基本形式。上述结构设计均应满足超大玻璃幕墙以及整体结构的使用年限要求。铝材龙骨材料为当前玻璃幕墙支撑体系的常用材料，超大玻璃幕墙结构的支撑体系主要包括与主体竖向立柱连接以及水平连接的横梁。相对较小的为水平连接横梁，要结合横梁的实际情况和超大玻璃幕墙的受力特征，针对性的对支撑龙骨体系进行设计。

2.2 玻璃面板设计

对超大玻璃幕墙面板进行设计时，要从面板强度和面板刚度这两个因素出发加以考虑，超大玻璃幕墙常用的为钢化玻璃，在调整其强度时，应依托面板玻璃厚度调整来实现强度调整。对于尺寸较大的玻璃幕墙，其具有较强的挠度，难以实现有效控制，在计算时应参照边界支承具体条件实现精准计算。可使用SAP2000等软件提高计算精度和效率，进一步得出精准的玻璃面板应力值和挠度控制值，确保设计出的超大玻璃幕墙板面合理、适用。

2.3 幕墙连接设计

在设计超大玻璃幕墙时，设计人员要时刻关注玻璃面板和横梁接触部位的竖向承载力，具体方法为找准铝型材的每一个连接处，并对其实施加强铝角操作，提高稳固性。将橡胶垫块设置在玻璃和龙骨之间，确保二者实现良好的柔性接触，减少应力集中。同时要关注玻璃下方安装的橡胶垫块的长度，设计人员应将其控制为100MM，可将泡沫棒填充在面板和龙骨之间，以进一步提升其密封性能，具体可采用湿法密封。

2.4 防火设计

部分建筑幕墙没有窗槛墙，对其进行防火设计时，应首先找到每个楼层的外沿部位，在此设置实体墙，保证高度高于0.8m，或者设置防火玻璃幕墙。其次，要确保幕墙耐火极限超过1h，并控制好同一玻璃单位，避免其跨越两个防火区，据此应做好独立设计。在设置防火封堵系统时，应确保其具有良好的耐久性、密封性和较强的抗变形性。要同步设置好保护面层，在其中应使用不易燃材料和防火涂料等，防火保護面层具体应设置在玻璃幕墙与楼板之间，此外，还应设置在外墙洞口部分缝隙处，再者，结构中可能存在与其他防火隔离构件之间的缝隙，此处也应设置防火保护面层。对于玻璃幕墙和楼层以及隔墙外部缝隙，应做好填充处理，填充料可选用厚度大于100mm的矿棉或岩棉，且要做好矿棉或岩棉的承托，承托物应选择厚度大于1.5mm的钢板。在设计防火分隔时，可设计成通透隔断的形式，要选择与幕墙耐火极限要求相符的防火玻璃材料，应选择镀锌钢板实现对各个楼层之间水平防烟带的封堵。

2.5 可靠性设计

办公楼超大玻璃幕墙的设计还关系到幕墙与地面的连接设计，此时要从提高结构安全性和可靠性的角度出发加以设计，做好接地设计，并强化对其安全可靠性的试验，并对试验数据进行精准核算，对预埋件、连接件之间的受力情况进行验算，确保详细、全面。要结合幕墙结构防雷接地要求和抗震要求控制抗震情况下的极限变形值，并做好防雷钢筋与预埋件的牢固焊接，确保整体结构可靠。

3 办公楼超大玻璃幕墙设计实例分析

相城（黄桥）生物制造产业园写字楼分A楼、B楼、C楼、D楼，建筑幕墙面积分别为A楼15780平方米、B楼15766平方米、C楼20164平方米、D楼10000平方米，其中地上建筑面积和地下建筑面积分别为15.97万平方米、1.92万平方米。本工程在设计超大玻璃幕墙时，结合工程实际情况和工程经验进行了大胆创新，采用了框架玻璃幕墙结构外立面增加斜向装饰线条，装饰线条宽度达到500mm，采用铝合连接件（6061-T6）固定在玻璃幕墙立杆上。本工程设计的超大玻璃采用暖边间隔条，保证立面效果的同时提高了幕墙整体传热性能，同时在外幕墙上涂抹彩釉，可一定程度上阻挡强光投射，整体更为舒适环保。

其中，外层幕墙整体为框架幕墙结构，其整体平面为轴对称图形，平面投影长为长方形类，设计人员注重对其整体形态进行调整，具体通过竖向几何参数加以调整，即调整上部基准外形、下部基准外形等。外层幕墙上直接附着防火隔离墙，整体看来，幕墙系统为直立阶梯式。内层玻璃幕墙以标准层楼板外围为基准，具体布置为垂直圆筒形，内层幕墙共分为7个区域，按照各个区域圆筒体半径控制玻璃板片，确保与区域结构整体形态相契合。

本工程项目在设计支撑结构时，在每层设置水平周边圈梁，在每区设备层主结构部位设置双吊杆结构，观察内外幕墙支撑结构形式可知，整体类似“自行车轮”，和主体结构连接的为水平径向撑杆。在设计每层由巨柱侧向支承的连续构件时，选择的支撑构造为竖向中心间距为4. 45米的内部水平圈梁，与内部水平圈梁相连接的圈梁，应确保能够为外部水平圈梁提供稳定的侧向支承径向支撑。

4 结语

通过应用超大玻璃幕墙，能够提高办公楼建筑的整体质量和观感，营造出高品质的办公楼建筑。在办公楼建筑中应用玻璃幕墙，设计人员要掌握高层办公楼建筑对超大玻璃幕墙的应用需求，并进一步了解超大玻璃幕墙的自身结构特征，高度集成化的进行超大玻璃幕墙的结构设计、防火设计和可靠性设计等，要把握设计重难点，利用现代化的技术和软件提高设计精准度和效率，为后续超大玻璃幕墙的施工提供精细化和全面可靠的参考。

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