玻璃幕墙在建筑设计中的应用

罗景源

（中国建筑第二工程局有限公司江苏分公司，江苏 南京 211199）

0 引言

玻璃幕墙具有明亮、通透、质量轻的优势，既能增加建筑外1/2面的美观，又能增强建筑的采光，还能减轻建筑重量，因而受到消费者和建筑设计者的青睐。玻璃幕墙的表现形式多样，在居民楼、商业楼、车间厂房中均有不同程度的应用。根据建筑物自身的特点，可采用不同类型的玻璃幕墙提升建筑物的整体美感和使用功能。

1 常见玻璃幕墙的类型特点及应用

1.1 框架式玻璃幕墙

框架式玻璃幕墙的主体结构件通常在建筑幕墙施工前加工完成，并将主要的结构件分解运送，在工地中通过转接件进行安装，操作简单，施工成本较低。框架式玻璃幕墙按照视觉效果和造型可分为3种形式，即全隐藏式、半隐藏式和明框式，装配方式通常为压接和挂接两种。采用框架式玻璃幕墙能呈现建筑的立面整体效果。因框架式玻璃幕墙的施工手段更灵活，故在复杂的建筑结构中表现优异，其主体结构适应能力较强，使其在居民楼中被广泛应用。但因框架式玻璃幕墙需在施工现场进行安装，导致建筑施工的工作量较大，对建筑施工人员的素质要求较高，建筑师需根据施工队的能力进行调整。

1.2 点式玻璃幕墙

点式玻璃幕墙主要由玻璃面板、点支撑装置和支撑结构组成，构成元件较少。点式玻璃幕墙通常由驳接爪件配合，采用球铰连接，支撑头能够随着玻璃面板在支撑点的转动变形而转动，从而具有更强的适应玻璃幕墙变形的能力。玻璃面板可采用单层、中空和夹层玻璃等。点式玻璃幕墙更加通透、美观、可靠、实用，能使室内空间和室外环境更加和谐，其丰富的形态和颜色能够使用在任何建筑上，也因此获得建筑师的喜爱。点式玻璃幕墙的制作工艺成熟稳定，建筑的关键部位通常采取此种工艺施工。

1.3 单元式玻璃幕墙

单元式玻璃幕墙的建筑形式较特别，主要在工地进行整体吊装。单元式玻璃幕墙的各结构件和饰面材料组合成的单元板块在生产加工车间已成型，在建筑主体结构上将调整好的挂接件进行连接，并进行微调，即安装完毕。单元式玻璃幕墙可按照结构进行区分，主要有横滑型与横锁型、对插型与对碰型、开口型与闭口型、普通型与闭口型。单元式玻璃幕墙的工业化生产能降低生产费用，缩减建设工期，有效降低建筑成本，经济效益和社会效益良好。但单元式玻璃幕墙的建筑施工有严格的顺序，只有按照固定的对插次序进行，才能保证整体工程的最终质量。

1.4 双层玻璃幕墙

双层玻璃幕墙的两片玻璃中通常进行真空处理，具有隔声和隔热的作用。双层玻璃幕墙通常由遮阳装置、内外层幕墙、进出风装置组成，具有舒适、节能、环保等功能，可降低室外恶劣天气对室内环境的影响。高级建筑通常选用双层玻璃幕墙进行室内保温。按照通风的方式，双层玻璃幕墙可分为整体式、通道式、廊道式、箱体式4种。相对于单层的通风幕墙，双层玻璃幕墙设计更复杂，且造价较高，因此需根据建筑物的实际价值和业主的经济实力考量使用。

1.5 全玻璃幕墙

使用全玻璃幕墙形成的建筑物具有全透明和全视野的特点，提升建筑物使用者的感官体验，广泛应用于建筑的厅堂和商店橱窗。因建筑物的单层高度较高，故幕墙玻璃的高度为4～12m。全玻璃幕墙的出现得益于当代玻璃生产技术的提高，满足建筑师多样化的设计需求，形成特定风格的建筑物。为减小玻璃厚度，通常利用玻璃框架固定于建筑体的横梁上，以保证玻璃的支撑效果。全玻璃幕墙的尺寸较大，在施工过程中需留有合适的施工空间，且照顾到不同建筑的施工要求和建筑功能需求。

2 设计玻璃幕墙应考虑的主要问题

2.1 样式选用

采用玻璃幕墙设计的直观反映便是建筑外观效果，因此，需考虑设计建筑的使用功能、建造价格、周边环境、建筑能耗和施工条件。不同类型的幕墙样式的使用功能大致相同，但是不同类型的幕墙样式所展现的建筑风格明显不同，外观效果的差异较大。线条主要分为以下3种。

1）竖向线条 能体现出建筑本体形状，突出建筑的挺拔和高大。

2）横向线条 广泛的横向线条形成水平延伸，兼具艺术美感和使用价值，使建筑物看起来更敦厚雄壮。

3）空间的轮廓线条 具有空间感的艺术美感，通常采用在风格独特的艺术建筑中。线条选用能突出建筑的质感和体量感，形成建筑独有的设计风格和标志。

2.2 尺寸确定

建筑中玻璃幕墙的立面分格应与室内空间组合相适应，保留最大程度上的美感，提升玻璃幕墙的空间价值。玻璃幕墙的尺寸确定应有效提高原片的利用率，在满足强度和刚度需求的同时，减少面板分隔的大小，降低工程造价成本，可体现设计者的专业性。

在建筑效果显现的基础上，结合门窗位置进行合理分隔，兼顾玻璃面板的抗压能力，保持与幕墙使用大小一致。为提升玻璃幕墙的启窗设置，满足使用功能和立面效果的要求，应避免在梁、柱、隔墙等位置施工，保持室内的视野，以突出开启窗的设计效果，提升建筑物的适用度。

2.3 节能保温

部分建筑自身的热量保有力较差，玻璃幕墙达到规定的节能保温效果，必须采用隔热的铝合金材质，并设计适宜的遮阳装置。玻璃幕墙需根据建筑物的外墙厚度、窗墙比、体形系数进行材料的选择，以提高建筑物的保温效果，提升建筑物的适用价值。

玻璃幕墙或窗的K值与所用玻璃的K值不同，玻璃的K值小于玻璃幕墙的整体K值，可实现幕墙的整体K值设计要求。因整个幕墙的10%～20%的面积由幕墙框组成，而幕墙框的K值很高，故与玻璃综合后K值将升高。幕墙K值若小于2.0W/（m2·K），所采用的玻璃K值应小于1.7W/（m2·K），才能保证幕墙的保温节能效果。

此外，选择Low-e玻璃能有效提升玻璃幕墙的保温节能效果，但对无法评估节能保温效果的建筑物，可在施工过程中使用。

2.4 光污染

光污染是当前环境污染中的重要问题。高层建筑的镀膜玻璃产生强烈的炫光，对周围建筑物产生影响。长期生活在炫光下，人体将感到不适，进而扰乱正常的工作和生活。玻璃幕墙的椭圆形设计导致阳光反射聚焦，在强烈的太阳光照射下形成高温，易引起火灾事故。许多大型建筑均采用外倾斜的镀膜玻璃设计，导致强光接近地面，引起汽车驾驶者和行人的视觉不适，甚至出现交通事故。

为解决光污染的危害，设计师首先需对镀膜玻璃的设计角度和结构进行调整，在造型设计上解决大面积反光的问题。其次选用反射比不超过0.30的玻璃，最大程度避免阳光反射，提升建筑本身的光学效果。

2.5 颜色搭配

截至2020年12月，玻璃幕墙的龙骨呈多样化的形式，但普遍采用铝合金和钢材两种材料，通过阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳喷涂等工艺处理，使龙骨的外观更美观和立体，表面颜色更丰富。建筑师可根据建筑风格和个人喜好选择合适的龙骨外观，通常阳极氧化的颜色为银白色、黑色、古铜色、香槟色，而氟碳喷涂的耐久性和颜色处理更突出。

玻璃幕墙大多以碳素结构钢、奥氏体不锈钢和低合金高强度结构钢等材料构成，其中奥氏体不锈钢相对其他钢材防腐功能突出。故在选用奥氏体不锈钢材料时，更应重视采取有效的钢材防腐处理，以保持钢材本身的建筑使用功能。钢材处理皆有满足防腐要求和提升饰面的美观度。采用热浸镀锌工艺能有效提升装饰面的防腐性能，但颜色体现和外观体现较差，不宜在高级建筑物的设计中。不同工艺拥有各自的特点，但不同的玻璃品种有所限制，因此，建筑师需在设计前咨询玻璃生产加工企业。

2.6 材料选择

玻璃幕墙的工程材料选择影响到建筑的使用寿命、档次和外观效果。因此，建筑师应掌握不同幕墙材料的优势和特点，合理地选择和使用幕墙材料，发挥不同材料的优势、特性和功能，满足建筑的特殊要求、一般功能要求、经济性要求和美学功能要求，达到最佳的建筑效果。

在一般功能要求的通用材料的选择中，龙骨材料一般选用铝合金材质6063-T5和6063-T6两种，其中T6的钢材强度高于T5合金，而幕墙龙骨与主体结构间的连接钢材通常选用Q223B镀锌钢材。幕墙所采用的特殊材料为结构胶和密封胶，以给予建筑体最大的防护。为满足建筑美学要求，高级建筑物选用的通常为高级材料，如氟碳烤漆铝型材、Low-e玻璃和断热型材。为满足一般建筑的经济性需求，通常选用国产优质产品，避免建筑材料的品质出现问题。

3 结语

玻璃幕墙在建筑设计中的应用需在考虑建筑本身特点和形式的同时，保持建筑物的美观性，结合幕墙设计的材料优势与安装过程，建造出美观和协调的现代化建筑。建筑设计师和工程师充分了解玻璃幕墙的特点，方可设计性能更优越的现代建筑设计作品。