基于绿色节能时代下的玻璃幕墙施工技术研究

林文豪

（莱尔斯特（厦门）股份公司，福建 厦门 361000）

玻璃幕墙作为一种新型建筑墙体的装饰方法在现代高层建筑施工中得到了越来越广泛的应用。这种装饰方法不仅能够让建筑呈现出良好的视觉效果，在玻璃本身良好透光性的情况下，对建筑室内应用人工照明的强度也会大大降低，能够满足节能的需求。基于绿色建筑和可持续发展的总体目标，对玻璃幕墙施工技术进行分析，结合工程案例探讨在玻璃幕墙施工中体现节能的方法，对提高建筑工程的施工建设水平、促进建筑行业的发展具有积极意义。

1 应用玻璃幕墙施工技术的工程现状

目前，玻璃幕墙在高层建筑、航站楼等现代风格的建筑项目中得到广泛应用。本文在对玻璃幕墙施工技术进行分析时，主要选择厦门西海湾游轮城7#地块——航站楼幕墙工程为例，从建筑结构和热工计算两个方面探讨应用玻璃幕墙施工技术应注意的问题。在对该工程现场勘察后发现，工程的基本风压为0.8kPa，设计基本地震加速度为0.15g，标准反应谱法在计算中取0.12，年温差在60℃左右，主体建筑为框架-剪力墙结构。

2 玻璃幕墙施工中存在的问题

玻璃幕墙作为建筑外围护结构是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，能够基于对流、辐射、传导等多种作用条件来实现热能的高效转移，这一过程即为玻璃转移能量的过程，在玻璃幕墙施工中需要依据单位面积、单位温差和单位时间传输焦耳的数目，确定传输焦耳的数量。由此可以发现，热能传输过程中消耗的能量较大。在太阳光通过玻璃窗射入室内时，部分日光被直接穿透，部分被玻璃窗吸附转化为热量，这些热量会被输送到室内，增加室内的热量，从而提升室内的温度。以节能为目的，需要在充分考虑玻璃幕墙施工安全性的前提下提出能够推动玻璃幕墙绿色节能的有效措施，优化提升以玻璃幕墙为主要装饰形式的建筑施工质量。

3 提高玻璃幕墙施工技术水平的对策

以实际的工程案例作为分析玻璃幕墙施工技术的依据，考虑针对工程项目的实际情况，明确应用玻璃幕墙施工技术需要进行的计算流程，将得到的计算参数作为玻璃幕墙施工的依据是促进玻璃幕墙绿色节能的重要前提。基于此，对提高玻璃幕墙施工技术水平的对策进行分析，主要可以从以下几个方面入手：

3.1 玻璃幕墙节能原理

应用玻璃幕墙之所以会消耗较大的能量，主要是受其自身的保温性能和隔热性能影响。应用玻璃幕墙的建筑物能够基于该类幕墙的热量散失特性实现温度控制，这样能够让建筑物在冬季也能保留和利用室内取暖的热量。而在高温季节，应用玻璃幕墙能够降低由于太阳辐射、建筑外部热空气等因素的影响，为室内的热量传递提供屏障，有效阻隔热量在室内外的传导、辐射和对流。基于此，为达到玻璃幕墙节能目的，需要选择合适的玻璃材料、铝合金型材和保温材料，从而有效提升玻璃幕墙的节能效果。例如，厦门西海湾游轮城7#地块（航站楼）幕墙节能原理是采用中空Low-E 玻璃、隔热断桥铝型材和在非透明幕墙部位设置铝合金背板铺设保温棉来实现节能。

Low-E 玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。其镀膜层具有对可见光高透过和对中远红外线高反射的特性，具有优异的隔热效果和良好的透光性。中空玻璃的玻璃与玻璃之间有一定的真空，具有良好的保温、隔音等性能。如果在玻璃中填充光漫射、介电材料，还能带来较好的声控、隔热等效果。

隔热断桥铝型材能够有效阻隔热量在室内外的传导。在铝合金型材截面不变的情况下，通过改变隔热条和胶条的尺寸，分别装配不同厚度的中空玻璃，从而达到不同的隔热设计要求，以供不同地区、不同类型的建筑、不同要求的业主选择。采用隔热幕墙能起到很好的节能和降噪效果。

在玻璃幕墙上设置遮阳系统可以最大限度地减少阳光的直接照射，从而避免室内过热，是炎热地区建筑防热的主要措施之一。就我国所处地理纬度来说，遮阳板的基本形式有水平式遮阳、垂直式遮阳、综合式遮阳、挡板式遮阳和遮阳系统智能化。

除应用新型的玻璃幕墙材料以外，还可以选择应用双层幕墙技术实现绿色节能的目的。这种以两层结构为主的玻璃幕墙外层是由单层玻璃和非绝热杆件组成的敞开结构玻璃幕墙，内层是由绝热杆件和中空玻璃组成的幕墙体系。两层幕墙之间的热通道上下两端装有排风和进风装置（如可自动调控的百叶）。这种幕墙施工技术能够基于内外层结构形成能够供给空气流通的中间层，从而利用热通道达到散热的目的。在冬季环境中，应用该技术可直接基于封闭的两面玻璃窗形成通风管道，在利用太阳能提升室内温度的同时，也能够在夜晚温度降低的情况下利用储热功能达到补偿外墙温度的目的。该技术在降噪和隔音方面也能体现出明显优势，可以有效提高太阳能的利用率，达到绿色节能的目的。

3.2 玻璃幕墙结构计算

在充分考虑玻璃幕墙节能要求的前提下，需要基于工程建设要求进行玻璃幕墙结构的计算，确保选择的玻璃幕墙材料在后续施工中能够呈现出理想的节能效果。在明确工程应用的玻璃强度设计值、铝合金型材强度设计值、热轧钢材强度设计值、材料弹性模量等材料的力学和物理性能标准后，应基于建筑行业对于玻璃幕墙施工设计的相关标准进行计算。

以建筑立面应用的U 型玻璃幕墙系统为例，在实际施工中，该系统能够依据竖向跨度，主要采用331mm×120mm×8mm 和331mm×90mm×8mm两种规格尺寸的U 型玻璃。U 型玻璃上下入槽连接在横梁上，为简支梁计算模型；横梁通过连接件直接与结构连接，局部转角位置横梁先与立柱连接，再与结构连接；计算标高取31.7m，按最不利情况计算U 型玻璃及其连接、横梁及其连接。基于此，在明确计算参数和玻璃材料力学性能的前提下，利用简支梁计算模型计算U 型玻璃的强度和挠度。考虑U 型玻璃通过压板与横梁连接，铝合金压板通长布置，对铝合金压板进行校核。在实际计算中，按不利情况考虑采取倾斜U 型玻璃进行铝合金压板校核。U 型玻璃幕墙系统按垂直幕墙和倾斜幕墙采用两种横梁，分别对垂直幕墙横梁和倾斜幕墙横梁进行校核；由于两个U 型玻璃垂直幕墙采用相同的横梁截面，按不利情况考虑U 型玻璃进行垂直幕墙横梁计算，确定横梁的施工建设符合建筑工程的质量要求。

又例如，在竖明横隐玻璃幕墙系统部分的结构计算中，对垂直玻璃幕墙系统的设计施工应在明确玻璃面板计算条件的前提下，对玻璃面板的荷载、结构胶、玻璃托件、横梁、横梁与立柱连接、立柱、立柱与结构连接等情况进行计算。以横梁和横梁与立柱之间的连接计算为例，横梁主要受水平方向风荷载和地震荷载作用，竖直方向受玻璃自重作用，对横梁进行计算以校核横梁的强度和挠度为主。在明确横梁计算基本条件的前提下，对横梁竖直与水平方向的弯矩大小进行计算，基于计算结果来确定横梁的强度和挠度是否符合横梁施工建设的标准要求。

3.3 玻璃幕墙热工计算

考虑幕墙工程的特点，该工程主要选取主楼玻璃幕墙系统进行热工性能分析，其中透明部分主要热工计算指标包括传热系数、遮阳系数、可见光透射比、结露；非透明部分主要热工计算指标包括传热系数、遮阳系数、结露。在依据《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T 151-2008）中的标准条件进行计算的前提下，结合厦门市气候环境的实际情况对玻璃幕墙进行热工计算和分析。

以竖明横隐玻璃幕墙热工计算为例，主要选取节能铝合金样件中立柱和横梁两个节点进行计算。其中，立柱的面积为0.36m2，缝长为3.6m，横梁面积为0.182 9m2，缝长为1.829m，所需玻璃面积为6.401 5m2。基于以下公式对透明幕墙的传热系数进行计算：

在该式中，UCW代表透明幕墙的传热系数，单位为W/（m2·K）；Ag代表幕墙玻璃的面积，单位为m2；Af代表框面积，单位为m2；代表玻璃的边缘长度，单位为m；Ug代表玻璃的传热系数，单位为W/（m2·K）；Uf代表框的传热系数，单位为W/（m2·K）；Φ 代表框与玻璃之间的线传热系数，单位为W/（m2·K）。

玻璃面板选用中空夹胶玻璃，热工参数K 值为1.8W/（m2·K），遮蔽系数 SC=0.43。计算时，面板采用导热系数为0.03W/（m·K）的隔热板代替实际的玻璃。板材的厚度等于所替代面板的厚度，嵌入框的深度等于面板嵌入的实际深度，可见部分的板材宽度不应小于200mm。将相关数据带入以上公式，得到立柱的框传热系数为0.924 1W/（m2·K），横梁的框传热系数为1.156 5W（/m2·K）。

应用同样的方法原理对本节能单元的幕墙传热系数进行计算，得到的结果见表1。

表1 节能单元幕墙传热系数

基于表1 中的计算结果，最终计算得到幕墙的传热系数为1.86W/（m2·K），证实这种幕墙材料能够满足玻璃幕墙节能施工要求。

3.4 玻璃幕墙施工过程

在实际施工前，应基于确定的玻璃材料类型做好各类玻璃材料的检验和准备工作。基于工程整体施工建设要求和节能、遮阳体系设计的要求，设计符合工程的玻璃幕墙施工方案。考虑是否需要在玻璃幕墙的施工中增加遮阳板、选择应用柔性垫片、将保温材料添加到玻璃幕墙附近构件相连的位置，以便能够在保障玻璃幕墙体系完整性的同时，也能够将其作为施工建设的主要依据，提升玻璃幕墙的美观性和节能性。然后，需要进行玻璃幕墙的放线测量工作，在准确测量建筑地面板长度和楼层高度的基础上确定龙骨安装方向，并保证放线测量结果的精准度。

进入施工阶段，首先，要进行玻璃幕墙的紧固件与龙骨安装工作。应用玻璃幕墙紧固件安装技术和龙骨安装技术，按照先安装竖向龙骨、后安装横向龙骨的顺序，在保证施工前的放线测量位置能够与龙骨安装位置完全匹配的前提下，让横向与垂向的龙骨能够紧紧固定在建筑物上，为提高玻璃幕墙的施工质量提供保障。然后，要进行防火保温层和防雷施工。防火保温层的安装应挑选合适的保温材料，保障防火层的密闭性，注重填充建筑主体与玻璃幕墙之间的缝隙；防雷施工则需要基于科学的防雷体系设计，让防雷体系的连接点能够与各层建筑预埋件之间可靠相连，从而达到幕墙的金属面板及外露金属部件与支承构件形成良好的电器通路，支承结构与主体结构的防雷体系连通。最后，要进行窗扇和玻璃板的安装工作。应用硅酮胶提升对玻璃节能性的保护作用，保证玻璃的密封性和节能效果。在实际施工过程中，需要针对伸缩缝、建筑与玻璃幕墙之间的空隙部分注入密封胶，提升玻璃幕墙的保温和密封效果。

3.5 玻璃幕墙施工技术的发展趋势

在充分考虑当前建筑工程发展情况的前提下，结合玻璃幕墙施工技术在工程项目中的应用效果，基于绿色节能的建筑施工设计要求，可以采用新型技术进一步提升玻璃幕墙的节能效果。例如，可以在玻璃幕墙的设计、施工中引入光电技术，基于太阳能构建建筑光伏一体化。光伏幕墙是光伏发电与建筑的深度集成，不仅保持了建筑幕墙的结构和性能，而且通过光伏组件与玻璃集成光伏幕墙组件增加了太阳能发电功能。在减少资源利用的同时，提升玻璃幕墙的整体呈现效果。

4 结语

综上所述，在工程项目中应用玻璃幕墙施工技术应深入贯彻绿色节能目标，将节能技术和工艺与玻璃幕墙的制作和施工结合起来，在达到节约资源和绿色环保目的的同时，进一步提高建筑工程的质量水平。针对当前玻璃幕墙施工中存在的问题，应加强对现有玻璃幕墙施工工艺的优化调整，积极引入并发挥新能源的作用，不断提升玻璃幕墙的质量和呈现效果。