淺談玻璃幕墻的設計

緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的1篇淺談玻璃幕墻的設計范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。

淺談玻璃幕墻的設計:淺析幕墻設計中的點支式玻璃幕墻設計

摘 要：點支式玻璃幕墻是幕墻支承體系中最簡單的一個，最大限度的通透性是這個系統最大的特點。本文通過分析，從點支式玻璃幕墻中空及夾層玻璃板的承載特點出發，結合試驗與數值計算的結果，給出了點支式中空及夾層玻璃板的垂直荷載作用下的應力、撓度的計算方法。

關鍵詞：幕墻設計 點支式玻璃幕墻設計 特點

一、點式玻璃幕墻技術的特點

由于建筑點式玻璃幕墻技術是由金屬連接件和緊固件將玻璃與支承結構連接成一個整體的組合式建筑結構，與有框（ 含隱框、半隱框） 玻璃幕墻相比，點式玻璃幕墻技術的特點：

1. 通透性好： 由于大片玻璃是通過幾個點與支承結構相連接，因此視線被遮擋的面積降低到最小，使視野開闊到最大限度。

2. 安全性好： 經過鋼化后的玻璃石通過金屬件用機械的手段固定到支承結構上，耐候密封膠只起密封作用而不考慮其他受力，即使在外來撞擊下，使單片玻璃破壞落下“玻璃雨”，也不可能出現整塊玻璃墜落的嚴重傷人事故。

3. 靈活性好： 由于在金屬連接件和緊固的設計中考慮了各種措施，使每個連接點可以自由轉動外，還允許有一定的位移，用于調節土建施工中不可避免的誤差，因此，玻璃不會產生安裝應力，并且可以適應支承結構受荷載后產生的變形，使玻璃受力狀態良好，不僅如此，用點式連接方法可以最大程度地體現建筑造型的要求。

4. 工藝感強： 點式結構可以使用許多種形式，變化無窮，有良好的工藝性、藝術性，便于設計師選擇使用。

點支式玻璃幕墻建筑體系是用金屬連接件和緊固件將建筑玻璃與金屬（ 或玻璃） 支撐結構連接成整體的新型組合式建筑結構形式（ 1） 。現行點支式玻璃幕墻下程技術規程規定分別使用下列（ 1） 、（ 2） 式計算點支單層玻璃在垂直荷載作用下，長邊邊緣應力和板心撓度。

二、中空玻璃板的承載計算

1. 承載特點。中空玻璃一般是在 2 片玻璃之間設有一干燥空氣層或惰性氣體層，常在對保溫隔熱有較高要求的建筑物中使用。一般認為中空玻璃承受垂直荷載時內、外片變形不協調，直接承載的外片變形要大些。某研究所完成的點支式中空玻璃承載性能試驗，其結果驗證了上述觀點。該試驗測量中空玻璃板承受垂直板面均布荷載時的撓度與應力。試件為2 塊1000 mm* 1000 mm 的中空玻璃板（ a、b 試件） ，內外片均厚 6mm，中空層厚 9 mm，孔心邊距 100mm。表 1 列出了試件承載時的位移。

注： 絕對位移為內外片絕對位移的平均值。

同時考慮到，氣體層并不能阻止內、外片玻璃在面內的相對滑移，即不提供面內抗剪的作用。但是，氣體可以向任何方向傳遞壓強，而內、外片玻璃的橫向受力面積基本上是相等的，故可認為外來橫向荷載被分為兩部分。一部分直接由外片承擔，另一部分由氣體層傳遞到內片上，如圖 1 所示。

2. 試驗與計算結果。按（ 5） 式將外荷載分配到雙層點支式中空玻璃板的內、外片上后，即可以使用 （ 1） 、（ 2） 式分別計算內、外片的變形與應力。本文將這種計算方法稱為剛度分配法。

表 2、表 3 列出了某研究所試驗結果與剛度分配法、現有規程所采用的等效厚度法的計算結果。

表 2、表 3 中的計算結果與試驗結果都比較接近，等效厚度算法的計算結果要保守一些。但應注意，該試驗中內、外片玻璃等厚，為驗證以上算法是否適用于內、外片不等厚的情況，可跟相關試驗的數據加以驗證。

3. 結果分析。從內、外片等厚的試驗中可得：

（ 1） 外荷載按剛度分配，d1 = d2，q1 = q2 = 0. 5q，即實際情況相當于以 d1 的抗彎剛度承擔 0.5q 的荷載。

（ 2） 如取外片厚度的 1.2 倍為等效厚度進行計算，則將整塊玻璃的抗彎剛度估計為 1.23d1 =1. 73d1，以 1. 73d1 的總剛度承擔外荷載 q，即相當于以 d1 的剛度承擔 0. 58q 的外荷載。后者結果與前者的比為0. 58 /0. 5 = 1. 16 倍，這即是在內、外片等厚的試驗中，等效厚度算法的結果稍顯保守的原因。

三、夾層玻璃板的承載計算

1. 承載特點。夾層玻璃是在兩層玻璃之間夾入聚乙烯縮丁醛（ pvb） 膠片，這樣玻璃破碎時仍會與 pvb 膠片粘在一起，可有效的避免玻璃碎落造成的人員傷害及其他損失。與中空玻璃的氣體層不同，夾層玻璃的夾膠層能夠很大程度的限制內、外片玻璃的面內相對滑移（ 如圖 4） ，所以夾

玻璃的抗彎能力要比幾何尺寸相同的中空玻璃高。某研究所完成的夾層玻璃抗彎試驗中，試件為 1000mm* i000mm方板，孔心邊距 100mm，內、外片玻璃厚度均為 6 mm，pvb 膠層為 1.14mm 厚。試驗分別測定了試件在剛加載以及持續加載半年后的位移與應力。

從試驗結果發現，夾層玻璃試件的中心位移隨著加載時間的增加而逐漸增大，但是位移在增大到一定值后，逐漸平穩。而邊緣中點的應力隨著時間的增加逐漸增大，在增大到一定值后又開始緩慢下降，逐漸又回到原來的應力值左右。

四、結語

1） 現行的點支式玻璃幕墻技術規程沿用了按照外片取用等效厚度的算法，對點支式中空、夾層玻璃進行計算。對于內、外片等厚的玻璃，該方法顯得較保守： 對于外片厚度較內片大的情況，該方法可能過高地估計玻璃板的抗彎剛度，從而得到偏小的計算結果。

2） 在工程計算中，中空玻璃承受垂直荷載時的內、外片位移差可以忽略。中空玻璃的氣體層不能限制內、外片在面內的相對滑移，但能夠傳遞壓強，達到把外荷載按照剛度分配到內、外片上的效果。本文剛度分配法得到的結果與試驗的結果十分接近。

3） 夾層玻璃的承載特點很大程度上取決于夾膠層的性質。同濟大學的相關試驗表明，在長期荷載作用下，試件的位移與應力都有一定程度的發展，位移、應力的長期測值已經接近于剛度分配法的計算結果。

4） 經過分析、計算和比較，本文提出了在玻璃幕墻的點支式中空、夾層玻璃的承載力和變形計算方法，該法簡便易行，且與現行規程中對于單層玻璃的計算方法保持一體。

淺談玻璃幕墻的設計:玻璃幕墻工程設計和施工問題

摘要：隨著社會經濟的發展，建筑形式越來越豐富，其中玻璃幕墻的應用是重要的一項內容。玻璃幕墻是建筑物外圍的一種構件，一般是通過連接懸掛的方式和主體進行連接的，所以連接的牢固性可靠性顯得至關重要。玻璃幕墻的面板，有部分是通過結構膠粘結的方式和幕墻金屬龍骨進行連接的。在設計和施工中，要注意玻璃幕墻的牢固性和安全性。文章就玻璃幕墻工程設計和施工中存在的問題和解決措施進行探討。

關鍵詞：玻璃幕墻；設計；施工；問題；措施

我國玻璃幕墻的設計和應用處于初步階段，在設計和工藝質量方面存在著一定的問題。有些幕墻工程在設計和施工方面出現問題以至于在整個工程的質量和進度方面都面臨困境，使得幕墻工程的建筑目標無法達到。

1玻璃幕墻設計和施工中存在的問題

1.1玻璃幕墻工程設計中存在的問題

在玻璃幕墻的設計方面，計算不夠精確，設計的深度方面不足。對于大多數的幕墻工程，計算書往往通過現有的軟件自動生成，設計師往往對計算的過程缺乏足夠的了解，只知其“果”，不懂其“因”，這種知識的不足直接影響到設計師對整體幕墻安全的把控。另外有些幕墻工程設計的圖紙不夠全面，對于連接件的承載能力和焊接縫的計算不夠準確和全面。玻璃幕墻的技術要求就很高，設計上的缺陷就很容易造成幕墻連接件安全處理不到位。另外對于立柱的承受強度和橫梁的強度考慮不到位，對于玻璃抗壓能力的測算不足都會為玻璃幕墻工程的施工質量留下安全隱患。

1.2玻璃幕墻施工的材料存在的問題

由于玻璃幕墻建筑結構的特殊性，在玻璃幕墻材料的選擇方面很容易出現問題。在對玻璃幕墻所用材料進行選擇時，材料的規格和型號都應該嚴格符合設計要求，有些幕墻工程為了節省成本并沒有嚴格按照設計要求進行材料選購，既影響了幕墻的整體美觀，又留下了安全隱患。比如，玻璃的配置，立柱和橫梁的型材截面、厚度等如果不滿足設計要求，那玻璃幕墻的隔熱性能和強度都會受到明顯的影響；另外鋁型材的材質牌號等，也會嚴重影響其強度。

1.3玻璃幕墻施工過程中存在的問題

在玻璃幕墻的施工方面存在的問題一般表現在施工工序的安排以及和周圍環節的協調方面。對于施工工序的安排，施工管理人員只有充分了解幕墻各個結構的特性，并安排好施工工序才能夠更好地控制施工進度并保證施工質量，有的幕墻工程在工序方面出現問題，還可能會面臨拆除的隱患。在與周圍環境的協調方面，在利用玻璃幕墻體現城市特點，美化城市的同時，如果不注意與周圍環境的協調而盲目的建設，那一定是達不到預期效果的。

2解決措施

2.1做好質量控制

做好對玻璃幕墻的施工設計可以從兩個方面入手。首先，保證幕墻施工單位的業務能力。對于施工單位的從業資格和技術經驗要進行嚴格的篩選和控制。杜絕沒有生產許可證的企業參與施工，在設計時要做好相關材料的質量要求；其次，在玻璃幕墻的設計交底和圖紙審核方面，要做好嚴格的會審，以便對設計理念、設計功能以及設計的其它要求有充分的了解。特別是幕墻的連接部分，要注意對連接預埋件的材料和性能要求做出詳細的設計要求。所以在設計交底和對材料的說明中，一定要充分了解應用材料的技術指標及其它一些圖紙中易忽略的事項，以保證玻璃幕墻工程的整體質量。

2.2玻璃幕墻工程原材料的質量控制

在玻璃幕墻的材料控制方面，可以從三個方面入手。首先，要對結構型材用料進行嚴格的選購和控制。在一般的幕墻工程中，結構材料的選用一般包括鋁合金和鋼材。對于這些材料的選購，一定要確保每一樣都要有齊全的質量證明，質檢報告，合格證明和相關的性能檢測數據。比如在選擇碳鋼和不銹鋼時，要注意其表面是否平整，是否存在裂痕等。另外對于選材的截面性質，如尺寸，顏色等要進行驗收和記錄，要選擇滿足要求的構件；其次，要嚴格控制玻璃的選購質量。玻璃是幕墻工程中極其重要的一部分。在注意玻璃的出廠質量和合格證的同時，還要注意玻璃的隔熱等性能、安全性能等指標；最后，要注意結構膠和密封膠等材料的選購與質量控制。對于施工的密封膠，要定期進行抽樣檢測以及時了解密封膠的使用效能。一般情況下，檢驗周期可定為3個月。在選擇結構膠時，要對購進膠的質檢報告，生產批號等進行必要的審查。另外大部分膠類屬于易燃品，為保證幕墻的安全性能，要盡量選擇防火抗熱的密封膠材料。

2.3做好玻璃幕墻工程施工工序的控制

做好玻璃幕墻工程施工工序的控制可以從兩個方面進行。首先，做好玻璃幕墻各個連結點的安裝施工工作。由于幕墻的連接主要是通過預埋件進行連接的，所以做好預埋件的安裝施工對于整個工程有著十分重要的意義。預埋件的位置要做好精確測算，預埋時要認真核對預埋件的規格和數量是否正確，以便滿足設計要求。立柱安裝過程中，要注意把立柱間的間距偏差減到最小，一般不大于2mm。另外，在進行主體和預埋件的連接時，一定要注意安裝的牢固性，特別是芯柱和立柱要能夠進行緊密接觸，并注意防腐蝕處理；其次，做好玻璃幕墻板材的安裝固定工作。施工時不僅要關注工程內部進行的狀況，還要注意天氣變化，因為部分施工所用的材料會在一定程度上受到氣候的影響，比如密封膠的使用，就要在合適的氣候條件下進行，以便更好地進行密封膠的嵌縫處理。在保證整齊美觀的同時，保證密封膠的厚度控制，做到無氣泡無凹坑。

2.4做好玻璃幕墻的驗收工作

玻璃幕墻的驗收工作是整個工程完成的最后一步，驗收合格才能投入使用，這一步是確保玻璃幕墻施工質量的重要保證。驗收時，要對與施工有關的各項材料和證明進行檢查，要做到材料的完備，尤其要對各種質檢報告進行嚴格檢查。另外，要做好實地考察，對幕墻玻璃的美觀度和連接處質量要進行檢查；還有各種沉降縫、密封縫都不能漏掉，要及時找到存在的缺陷，進行工程的完善。驗收環節是不容忽視的一項工作，需要認真對待，只有這樣才能夠實現對幕墻工程的保障。

3結束語

總而言之，我國的玻璃幕墻工程處于發展階段，玻璃幕墻固然美觀先進，但是不能因為表面效應忽視了設計和施工中的問題，各個參與設計施工的企業，要充分認識到幕墻工程目前存在的各種不足，在設計、材料的選購、施工過程以及驗收方面注意對工程質量的控制，不斷地完善我國玻璃幕墻的建設。相關研究部門要積極探索并完善先進的施工材料和施工工藝，推動我國玻璃幕墻工程的繁榮發展。

作者:代春義 單位:浙江中南建設集團有限公司

淺談玻璃幕墻的設計:玻璃幕墻建筑外圍設計論文

摘要：本文在節能環保為當今國際上建筑發展的總趨勢的環境下，論述建筑節能的重要途徑就是對外圍護結構進行隔熱保溫，提出在我國尤其是南方地區以玻璃幕墻為外圍護結構的建筑。

關鍵詞：幕墻節能

我國建筑能耗已占全社會總能耗的25%，建筑節能已引起政府和社會的普遍關注。依據國家《節約能源法》，1999年10月建設已頒發了《民用建筑節能管理暫行規定》，“十五”我國建筑節能的第三階段再節能30%的工作目標已開始實施。建筑節能是指節約采暖供熱、空調制冷、建筑照明的能源消耗。因此，不但我國北方采暖供熱建筑要節約能源，長江流域及以南的冬暖夏熱地區也要節約能源。

建筑門窗與建筑幕墻雖圍護結構中，熱交換和熱傳導最活躍、最敏感的部位，傳熱和失熱損失是墻體的5~6倍，門窗和幕墻的節能效果，占建筑節能的40%.因此，各級建設主管部門十分重視節能型建筑門窗及幕墻的推廣應用。

節能型門窗，是指達到建筑物所在地區建筑節能設計標準的門窗產品。是以其技術性能和節能效果來確定的，不是以其加工材料的種類來區分的。我國建筑節能對門窗性能采取兩項控制指標：即門窗的傳熱系數k值（或其倒數，熱阻值r）及門窗的空氣滲透系數（即氣密性）a值。例如：北京地區要求：k≤3w/m2&#8226；k（或r≤0.33m2&#8226；k/w），a≤0.5m3&#8226；h；只要達到這兩項技術要求即可稱為節能門窗。

建筑玻璃幕墻自上世紀80年代在我國面世以來，20多年來呈現了大規模、高速度的發展態勢，從東部沿海的大型城市，到西部邊遠的山區小鎮，幾乎都可以看到玻璃幕墻的建筑。特別是在城市的超高層建筑上，玻璃幕墻占據了絕對優勢：北京國貿中心、深圳地王大廈、上海金茂大廈、恒隆廣場……，無不采用了玻璃幕墻，正在建設中的世界最高樓——上海寰球金融廣場，也擬采用玻璃幕墻。我國的建筑玻璃幕墻，在它短短20多年的發展時間里，已經占據了極大的市場份額，目前我國每年玻璃幕墻的建筑面積達到500萬平方米左右，市場前景依然看好。

一、科技進步的巨大貢獻

一個新生事物的興盛，自有它的歷史背景和社會動因，玻璃幕墻的興起也不例外，它是我國經濟發展繁榮和建筑科學進步的產物。隨著我國國力的強盛、城市大規模建設的需要，一批批高層建筑、超高層建筑拔地而起，對這些建筑來說，維護結構采用傳統的磚墻顯然不能適應，混凝土墻體則因其過于笨重而日顯劣勢，唯有輕鋼結構配以玻璃幕墻成為最佳選擇。玻璃幕墻以其晶瑩剔透、輕巧美觀、耐候性好、密封性佳、安裝方便、維護簡便等諸多優點而在高層建筑上迅速崛起，獨領風騷。

建筑科技的進步也使大規模使用玻璃幕墻成為可能。首先，建筑科技的發展解決了高層建筑的諸多技術難題，使高樓大廈可以在現有基礎上成倍地拔高，而高層建筑的大量涌現，為玻璃幕墻的應用提供了巨大的市場需求。其次，隨著建筑材料研發的進步，已能生產出建筑上需要的各種金屬結構件，門類齊全的鋼材、鋁合金型材、幕墻接駁件等等，滿足了玻璃幕墻的安裝要求；先進的鍍膜玻璃、鋼化玻璃、中空玻璃、夾膠玻璃、熱彎玻璃，給不同場合玻璃幕墻的使用提供了多種多樣的選擇。第三，建筑施工技術的進步和完善，各種先進工藝的推廣成熟，使玻璃幕墻在高層、超高層建筑上的運用舉重若輕，玻璃幕墻的施工已沒有任何的技術障礙。隨著高層、大跨度、大空間、異型建筑的不斷增加，鋼結構支撐玻璃幕墻的應用將越來越廣泛。

二、在不斷發展中日臻完善

近20年來，我國玻璃幕墻在發展過程中日臻完善，如今已與世界先進水平同步。在這個不斷完善的過程中，中國建筑裝飾協會鋁制品委員會發揮的積極作用功不可沒。

這些年來，中國建筑裝飾協會鋁制品委員會一直走在行業前列，積極引導行業健康有序地發展。對幕墻行業存在的問題及時發表文章，引起社會重視，并為國家制定幕墻政策規范作前導。如1990年代初期，隱框玻璃幕墻在無國家標準、規范的情況下，國內出現不少假隱框幕墻，用玻璃膠代替結構膠，用鐵、木材料代替鋁材。這些假幕墻有的甚至高達百米，嚴重影響了人民群眾的生命財產安全。針對這些嚴重的問題，協會理事長發出了“帶隱患的隱框玻璃幕墻猶如城市上空定時炸彈”的呼吁，引起國家行政管理部門的重視，對隱框玻璃幕墻下達了一連串加強管理的文件。

1990年代中期，隱框玻璃幕墻發展過快過，個別高反射率的鍍膜玻璃使附近往戶的陰面經陽光反射變成陽面，對居民有不小的影響。為此協會發表了《重視隱框玻璃幕墻的光污染》文章，在國內第一次提出光污染問題，并提出用反射率低的鍍膜玻璃、或用鋁板和鍍膜玻璃間隔使用以減少光反射的建議。在協會的奔走呼號下，如今國內一些大中城市對幕墻玻璃的反射率紛紛作出了限制規定。

三、20年的應用實踐檢驗

位于上海延安路外灘的聯誼大廈，是我國最早的一幢玻璃幕墻建筑，從其將近20年的使用實踐來看，用戶反映良好，體現了玻璃幕墻建筑的諸多優越性。

1985年5月正式啟用的聯誼大廈，是一幢高檔涉外寫字樓，大樓外墻全部采用明框玻璃幕墻。該大樓的物業管理單位是滬上著名的上海市錦江物業管理公司，據大廈管理處介紹，這座玻璃幕墻建筑的管理和維護與傳統外墻相比有較多的優越性，不存在其它建筑物外墻容易發生的面磚脫落、涂料剝落、難以清洗等問題。使用18年來只進行了一次全面的重新打一遍硅膠（這是玻璃幕墻技術要求的規定），平時只是定期用擦窗機對幕墻玻璃進行清洗就可以了。偶爾有個別用戶室內裝修時不慎打碎了幕墻玻璃，因為采用的是鋼化玻璃不會散落，所以也不會對人員造成傷害，拆卸下來重換一塊亦很方便。大廈玻璃幕墻的設計理念比較超前，在每一塊大玻璃的下方，都有一扇可開啟的窗戶，通風條件相當好，即使是前一陣子\"非典\"流行時期，客戶對這里的通風條件也是感到十分的滿意。講到采光問題時，大廈管理人員介紹說，由于外墻全部是玻璃，采光面積很大，室內的光線也是很不錯的，相當亮堂。至于有些人擔心的所謂“光污染”問題，由于聯誼大廈采用的是低反射率的幕墻玻璃，錦江物業管理的這些年來，從沒碰到過與左鄰右舍在這方面的糾紛。

實踐證明，玻璃幕墻確實具有其它墻體所無法比擬的優越性能。

隨著幕墻的應用越來越廣，幕墻的種類也越來越多。

四、單元組合式建筑幕墻

單元組合幕墻是一種新型建筑幕墻結構體系，它是建立在現代高層以框剪、框筒、筒筒為代表的結構體系基礎上的新型圍護結構理論與施工工藝的重大變革。國外新單元組合建筑幕墻也只有20多年的歷史。

單元組合式幕墻完全不同于固定網格梁式傳統式的普通玻璃幕墻，它是以各個單元板塊組件為基本構件單元，直接支撐在主體結構上，把這些單元板塊組合起來構成面積的幕墻結構體系；相鄰基本單元組件的豎框（立柱）相互插接，相鄰橫框（橫梁）也相互插接，相互插接的立柱和橫梁形成組合式網格梁系；組合式梁柱插接部位用彈性密封元件封閉并可相對位移形成補償效應；基本板塊單元尺寸遠遠大于普通固定網格梁式幕墻的分格尺寸，它是以建筑主體結構特點來確定板塊單元尺寸；基本單元組件的飾面材料（包括采光玻璃、金屬板、石材板、人造化學板材等）及板塊結構全部在工廠加工預制，施工現場只進行板塊單元的組合安裝。

單元組合式幕墻提高了建筑幕墻的工廠化程度，大大縮短了圍護結構施工工期；由于基本單元周邊實現了彈性插接組合，提高了幕墻結構溫度補償、震動補償效應和抗沖擊強度，特別是消除了因溫差而引起的幕墻結構位移噪音；幕墻基本單元組件全部在工廠內加工組裝，提高了制品加工精度，改進了表面質量保護；施工現場高空作業工作減少，保證了安全生產。

單元組合式幕墻的開發和推廣應用，把我國建筑幕墻設計水平、施工技術推進到一個新臺階。這種產品技術的開發，帶動了大截面重型建筑鋁型材生產水平的提高，促進了建筑幕墻生產企業技術改造和設備更新，一批大型骨干企業在“九五”期間從德國、意大利、美國引進了一批適應單元組合式幕墻加工制造的專用重型設備和幕墻加工中心，縮小了我國幕墻建造業與國際先進水平的差距。

單元組合式幕墻在北京、上海、廣州、深圳等大中城市已取得了可貴的經驗。我國單元組合式幕墻的防水滲透性能、現場安裝施工技術得到外企和同行業的廣泛稱譽。結合工程特點、我國同時開發了半單元組合式幕墻（固定立柱、橫梁單元組合）、小單元組合式幕墻（單元板塊與網格梁系組合）等派生體系，也都取得了良好的工程效果。

五、點支式全玻幕墻

點支式全玻幕墻也稱點駁接全玻幕墻。它是全玻璃幕墻的一個新的發展分支，一改玻璃肋膠接全玻璃幕墻和懸吊式全玻幕呆板的平面造型，特出點連接結構旋律美和玻璃支撐結構體系的現代感，建立圍護結構體系新理念：它是全景式幕墻，形成建筑物內外空間的通透和融合，達到人、環境、空間和諧統一的美感；它充分發揮玻璃、點駁接、支撐系統的空間造型藝術魅力，形成輕捷、新穎的景觀效果；它是現代建筑藝術的標志之一，倍受青睞。公務員之家

點支式全玻幕墻由玻璃、點駁接件、支撐結構體系三部分組成。玻璃可用單片、中空、鋼化中空玻璃點駁接件根據玻璃結構造型有多種形式，多為鑄鋼件并經電鍍或氟碳噴涂表面防腐處理；支撐結構可用玻璃肋、鋼結構（鋼管單桿式縱橫粱、空腹式鋼桁架、拉桿式桁架、拉索式桁架等）支撐體系。主要材料的國產化率已達到80%左右。我國采用國內技術，自行設計、制造、安裝，成功的建成了一批應用國際機場候機樓、大型展覽中心、會議文化中心，大型植物園館等大面積點支式全玻幕墻工程，受到社會各界的好評和認可。

點支式全玻幕墻是我國深圳、珠海、汕頭等地全玻幕墻專業生產企業和幕墻業大型骨干企業借鑒國外先進技術創新的成果，這項技術的開發和推廣應用，為建筑幕墻工程提供了新的發展機遇和市場空間，填補了國內幕墻設計和施工技術的一項空白。

為進一步促進玻璃幕墻行業的健康發展，國家有關行政管理部門組織專家對1996年底的《玻璃幕墻工程技術規范》進行了修訂，目前新的行業標準已修訂完畢。在這份將于今年底出臺的技術規范中，取消了原來對玻璃幕墻適用高度的限制，此舉徹底放開了以往的束縛，為玻璃幕墻的進一步發展創造了一片廣闊的天地。

淺談玻璃幕墻的設計:玻璃幕墻的主要支承方式與設計原則

摘要:玻璃幕墻是現代建筑較多采用的外圍護結構之一,文章介紹了玻璃幕墻的涵義及其主要支承方式,并對玻璃幕墻的設計原則進行了探討。

關鍵詞:玻璃幕墻;支承方式;設計原則

一、玻璃幕墻的涵義

玻璃幕墻是現代建筑較多采用的外圍護結構之一,把建筑圍護結構的使用功能與裝飾功能巧妙地融為一體,使建筑更具現代感和裝飾藝術性。玻璃幕墻不僅實現了建筑外圍護結構中墻體與門窗的合二為一,而且把建筑圍護結構的使用功能與裝飾功能巧妙地融為一體,使建筑更具現代感和裝飾藝術性。玻璃節能評價的主要參數自然界中熱量的傳遞通常有三種形式:對流、輻射和傳導。由于玻璃是透明材料,通過玻璃的傳熱除上述三種形式外還有太陽能量以光輻射形式的直接透過。衡量通過玻璃進行能量傳播的參數有玻璃的傳熱系數K值、太陽能透過率、遮蔽系數、相對熱增益等。我國從上世紀80年代初開始引入玻璃幕墻,經過20多年的發展,玻璃幕墻在全國各地的建筑,特別是在一些地區的標志性公共建筑中已經使用的相當多了。

二、玻璃幕墻的主要支承方式

(一)明框玻璃幕墻

明框玻璃幕墻是金屬框架構件顯露在外表面的玻璃幕墻。它以特殊斷面的鋁合金型材為框架,玻璃面板全嵌入型材的凹槽內。其特點在于鋁合金型材本身兼有骨架結構和固定玻璃的雙重作用。

(二)隱框玻璃幕墻

隱框玻璃幕墻的金屬框隱蔽在玻璃的背面,室外看不見金屬框。隱框玻璃幕墻又可分為全隱框玻璃幕墻和半隱框玻璃幕墻兩種,半隱框玻璃幕墻可以是橫明豎隱,也可以是豎明橫隱。隱框玻璃幕墻的構造特點是:玻璃在鋁框外側,用硅酮結構密封膠把玻璃與鋁框粘結。幕墻的荷載主要靠密封膠承受。目前在西安的玻璃幕墻建筑中用的較多。

(三)點支式玻璃幕墻

1.建筑點支式玻璃幕墻的分類。按照支承結構的不同方式,點式玻璃幕墻在形式上可分為以下幾種:(1)金屬支承結構點式玻璃幕墻,這是目前采用最多的一種形式,它是用金屬材料做支承結構體系,通過金屬連接件和緊固件將面玻璃牢固地固定在它上面,十分安全可靠。充分利用金屬結構的靈活多變以滿足建筑造型的需要,人們可以透過玻璃清楚地看到支承玻璃的整個結構體系。玻璃的晶瑩剔透和金屬結構的堅固結實,增強了“虛”、“實”對比的效果。(2)全玻璃結構點式玻璃幕墻,通過金屬連接件及緊固件將玻璃支承結構(玻璃肋)與面玻璃連成整體,成為建筑圍護結構。施工簡便造價低,玻璃面和玻璃肋構成開闊的視野,使人賞心悅目,建筑物室內、外空間達到最大程度的視覺交融。(3)拉桿(索)結構點式玻璃幕墻采用不銹鋼拉桿或用與玻璃分縫相對應的鋼拉索做成幕墻的支承結構。玻璃通過金屬連接件與其固定。在建筑中充分運用機械加工的精度,使構件均為受拉桿件,因此,施工時要加以預應力,這種柔性連接可降低震動時玻璃的破損率。

2.建筑點式玻璃幕墻的主要組成部分。(1)支承體系,支承體系是將面玻璃所受的各種荷載直接傳遞到建筑主體結構上。因此,它是主要受力構件,一般是根據承受的荷載大小和建筑造型來選擇結構形式和材料,如玻璃肋、不銹鋼立柱、鋁型材柱或加上適當的防腐、防火表面處理的鋼析架、鋼立柱及不銹鋼拉桿(索)等。(2)金屬連接件。1)金屬連接件包括固定件(俗稱爪座和爪子)和扣件。固定件通常用不銹鋼或普通鋼鑄造而成,而扣件則是不銹鋼機加工件。考慮到金屬相容性,爪座必須采用與支承體系相同的材質,或使用機械固定;2)金屬連接件是建筑點式技術的精華所在。它把面玻璃固定在支承結構上不僅產生玻璃孔邊緣附加應力,而且能夠允許少量的位移來調節由于建筑安裝帶來的施工誤差,同時還有減震措施以提高抗震能力,因此設計時考慮的因素是多方面的;3)金屬連接件還產生顯著的裝飾效果,因此它除滿足功能上的要求之外,還要有優美的造型設計和精細的加工制造,起“畫龍點睛”的作用。(3)密封材料。玻璃與玻璃之間采用耐候硅酮膠密封,玻璃與金屬結構之間采用結構硅酮膠粘結。建筑點式玻璃技術中密封膠只起密封作用,不必進行強度計算。在使用前必須進行膠與接觸材料的相容性試驗,性能檢測合格,并且在有效期內使用,嚴格遵守操作規程,以確保施工質量。

三、節能型玻璃幕墻的設計原則

節能型玻璃幕墻是指其性能指標,主要是保溫隔熱性能和氣密性兩項物理性能,達到或高于現行的建筑節能設計標準要求的建筑幕墻。由于我國幅員廣闊,南北方、東西部地理氣候環境差異很大,不同的環境條件下對建筑玻璃幕墻的節能要求也不盡相同。北方地區的節能幕墻對于南方地區來講并不一定能達到節能的基本要求。因此,節能型建筑幕墻的含義中除了性能指標外還有其對應的環境指標。建筑玻璃幕墻的節能是在對建筑周邊的自然環境,如光線、溫度、風壓、氣候狀況等充分分析和了解的基礎上,針對建筑本身的朝向、高度、室內功能等特點,通過有效地系統技術和產品對室內環境起到適應和調整的過程。這個過程需要綜合多種因素考慮,需要處理多種關系,如隔熱和得熱、采光和遮陽、通風和熱交換的關系,氣密性、水密性和傳熱、隔聲的關系等等。這個過程不應僅僅依據于單一的狀態指標,如傳統的傳熱系數K值就能夠說明和解決的。因此,節能玻璃幕墻的設計應遵循如下原則:(l)科學性:需綜合、全面權衡各因素,充分考慮其功能、性能等諸多方面,合理選型(幕墻的型式和窗墻面積比)、選材和構造。幕墻的傳熱系數由建筑物的外形和所處地區的氣候條件、型材的傳熱系數和玻璃的傳熱系數等綜合確定。(2)適用性:結合環境因素與項目的具體情況,參照標準規定與地方要求,認真落實國家有關節能政策,同時要處理好建筑低能耗與高舒適度的關系。(3)經濟性:建筑玻璃幕墻只是建筑圍護結構的一部分,只是建筑節能的一個方面,節能的考慮需全盤考慮,只有達到節能與經濟的統一才能體現節能的作用與價值。(4)進行幕墻熱工設計時,必須對其復雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。

川幕墻的傳熱過程大致有3種途徑:(1)幕墻外表面與周圍空氣和外界環境間的換熱:外表面與周圍空氣間的對流換熱,外表面與外界環境間的輻射換熱,外表面與空間的各種長波(如電磁波、紅外線等產生的長波)輻射換熱。(2)幕墻內表面與室內空氣和室內環境間的換熱:內表面與室內空氣間的對流換熱,內表面與室內環境間的輻射換熱。(3)幕墻和金屬框格的傳熱:通過單層玻璃的熱流傳熱,通過金屬框格傳熱。原則上講,建筑幕墻節能設計需要建筑師與幕墻設計師(外圍護)、暖通工程師(空調采暖)、室內設計師(采光)等充分協商,盡量達到各方面的統一。

淺談玻璃幕墻的設計:玻璃幕墻與系統門窗結構可靠度設計問題探討

摘要:本文概述了玻璃幕墻與門窗可靠度設計的必要性，然后探討了幕墻與門窗所受的荷載與作用，最后對幕墻與門窗的結構特點與可靠度分析要點進行了分析。

關鍵詞:玻璃幕墻；系統門窗；可靠度設計

一、前言

玻璃幕墻與門窗產業的不斷壯大，其發展過程依然存在一些問題和不足需要改進，在科技不斷進步的新時期，加強對玻璃幕墻與系統門窗結構可靠度設計問題探討，對確保人們生活的有序進行有著重要意義。

二、玻璃幕墻與門窗可靠度設計的必要性

玻璃幕墻有著許多其他裝飾方法無法取代的優點，在建筑領域中有著十分重要的地位。鑒于這一點，在實際的建筑設計施工中應該適宜地采用玻璃幕墻結構，同時要不斷地改善其缺點，完善其中的不足之處，使其能夠更好地為建筑行業的發展推波助瀾。由于許多玻璃幕墻結構都是應用在高層建筑中，而高層建筑又受自然環境的影響比較大，所以要保證玻璃幕墻與門窗設計施工的可靠性。提高玻璃幕墻與門窗設計的可靠度，完善設計理念，對于建筑物的風格表現有十分重要的促進作用，能夠凸顯出玻璃幕墻結構在我國建筑行業發展中的重要地位，具有十分顯著的時代特征，對于美化城市環境，改善人們的生活環境都具有十分重要的作用。

三、幕墻與門窗所受的荷載與作用

1、直接作用(施加在結構上的一組集中力或分布力)

（1）自重荷載：由地球引力產生的組成幕墻與門窗結構的構件材料重力，其標準值按設計尺寸與材料重力密度標準值計算。它是一種在設計基準期內量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的永久作用。工程設計時是將自重轉化為按面積分布的平均面積恒載(N/m2)標準值。

（2）風荷載：是垂直作用于建筑幕墻、門窗表面的水平方向風的速度壓力，在設計基準期內量值隨時間變化，或其變化與平均值相比不可忽略不計的可變作用。幕墻與門窗的風荷載代表值有二種：1)標準值按《建筑荷載規范》(GB50009)計算的圍護結構風荷載標準值，它是幕墻、門窗在其設計使用期間內可能出現的最大風荷載，其按設計基準期50a一遇出現的概率為2％，即風荷載不超過該最大值的概率(保證率)為98％。2)頻遇值Wd：是幕墻、門窗在其設計使用期間內時而出現的較大風荷載值Wd=0．4Wk，風荷載超越頻遇值的總持續時間T1與設計基準期的比值為T1/T≤O．1，即概率為10％，相當于10a一遇。

2、間接作用(引起結構外加變形或約束變形的原因)

（1）地震作用：是由地震動引起的結構動態作用，根據《建筑抗震設計規范》(GB5001卜2001)規定，非結構構件的地震作用只考慮由其自身重力產生的水平方向地震作用和支座間相對位移產生的附加作用(a)常遇地震：屬于可變作用，其地震烈度50a內超越概率約為63％，重現期為50a。(b)設防烈度地震：其地震烈度50a內超越概率約為10％，重現期為475a。(c)罕遇地震：屬于偶然作用，其地震烈度50a內超越概率2~3％，重現期約2000a。

（2）溫度作用：環境溫度的變化使構件產生熱脹冷縮的長度變化，當這種變化受到約束時會產生應力。對這種可變作用，工程中根據經驗采用構造方法處理時應按其最大值考慮。《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99―98)對幕墻構件的溫度作用按其最大作用計入，即組合值系數和分項系數均取1．0，溫度作用效應的標準值按當地一年內的最大溫差計算。

圖1為單面幕墻建筑窗墻比對人體熱舒適溫度影響曲線，該圖反映了北京、上海、廣州3個地區Re=0．30，0．50，0．65，0．854種情況。圖1表明，在相同條件下，隨著窗墻比的增大，滿足人體舒適的溫度下降約1-3℃。

圖1窗墻比對tt的影響

四、幕墻與門窗的結構特點與可靠度分析要點

1、幕墻與門窗的結構特點

幕墻與門窗分別是懸掛和鑲嵌在建筑主體結構框架上的連續性的墻體結

構和局部性的啟閉部件，都是由脆性的玻璃面板和延性的金屬構件組成的完整的非承重結構體系。幕墻與門窗傳遞自重及外部荷載作用的路徑基本是一樣的：玻璃面板――橫框架――豎框架――主體結構。所不同的是幕墻的荷載作用最終是由豎框架的錨固點以點傳遞方式傳至主體結構，而門窗的荷載作用最終是由四周邊框錨固點近似以線傳遞方式傳至洞口結構。

2、幕墻與門窗結構可靠度分析要點

（1）考慮幕墻與門窗結構整體體系的可靠度、構件的可靠度二個層次，

宜按結構體系進行可靠度設計，根據結構破壞特點選定主要破壞模式，控制和調整關鍵構件的失效概率，提高整個結構可靠度設計的合理性。

（2）脆性構件(玻璃面板)的可靠度應高于延性構件(金屬框架)的可靠度。

（3）構件的抗力或承載力由低到高的順序應是：玻璃：玻璃與框架的連

接；框架；框架構件連接(門窗框與扇的配件連接)；框架與主體結構的錨固連接；支承幕墻的結構構件和門窗洞口結構構件。

（4）非結構構件的設計使用年限、安全等級、重要性及可靠度不應高于結構構件。

五、玻璃幕墻和門窗的結構設計要點

1、幕墻和門窗設計的一般要求

目前建筑幕墻類型繁多，構造形式多變，無法對其連接構造做出十分具體的規定，因此在設計原則上要求建筑幕墻與門窗應有足夠的承載力、剛度、穩定性和相對于主體結構的位移能力。其中，相對于主體結構的位移能力通過膠縫、構件間的縫隙、可微動連接(如長圓孔螺栓等)、可動連接(如鉸支座、滑動連接、搖臂機構、彈簧機構等)來實現，不一定要求處處連接均為螺栓連接。因此，規定所有連接均采用螺栓是不盡合理的。只要滿足幕墻與主體結構間有一定位移能力的要求，部分節點采用焊接是可以的。主要原因是玻璃受力不均勻，例如兩個吊夾松緊不一致，拉力不一致；兩個吊夾不在一個平面上，玻璃受平面外剪力和彎曲；玻璃下端支承橡膠墊塊厚薄高低不同等。要防止玻璃開裂，就要加強施工中的管理，消除上列各種因素。

2、防止玻璃肋失穩的措施。玻璃肋厚度小板面寬，形成的薄腹梁在風吸力作用下，自由邊緣受壓，易喪失穩定。當肋高超過12m時，宜采取防止失穩的措施，例如設置固定于自由邊緣的水平不銹鋼拉桿、設置水平玻璃肋等。在風荷載標準值作用下，玻璃肋的撓度不宜大于跨度的1/200。

3、點支承玻璃

（1）面板。在支承點附近，玻璃面板會產生很大的應力，面板應采用鋼化玻璃、鋼化夾層玻璃或鋼化中空玻璃。采用有限元方法精確分析點支承玻璃的應力在理論上是可行的，但在工程中應用有一定的難度：在孔洞或夾片支承處邊界條件難以準確給出，若約束條件稍有差異，其應力計算結果因相差很大難以應用，因此在工程設計中仍多采用公式計算。采用彈性小撓度計算公式時，應考慮折減系數。點支承面板的撓度值由風荷載標準值或重力荷載標準值計算得出，其限值取支承點問沿長邊距離的1/60。

（2）支承裝置。采用帶球鉸支承頭的鋼爪支承裝置是目前應用最多、最

為成熟的支承方式。由于支承頭穿過玻璃，必須注意密封防滲；中空玻璃還要采用多道密封措施防止漏氣。采用夾片式支承裝置，玻璃可以不用開孔，不存在漏氣問題，在廣州會展中心、天津泰豐植物園中應用效果很好。夾片中應設置水平托板和柔性墊片支承玻璃自重。背栓式支承在國內已有應用，背部開錐孔，用錐形錨栓固定的方式可以避免出現冷橋，板面美觀。背栓式連接對設備、支承裝置和施工工藝有較高的技術要求，要總結經驗，推廣應用。

六、建議與展望

1、建議我國的各種建筑幕墻與門窗技術規范，明確規定各類幕墻與門窗的設計使用年限、設計基準期和結構重要性系數、正常使用極限狀態和承載能力(抗力)極限狀態的標志和設計限值、各種極限狀態設計所對應的荷載和作用效應組合，合理規定各類幕墻與門窗的正常使用極限狀態和承載能力(抗力)極限狀態的物理性能及力學性能驗證檢測具體要求。

2、作為一種新型的建筑裝飾手段，玻璃幕墻的使用給我國建筑行業的發展注入了新的血液，賦予了新的活力，極大地推動了我國建筑行業的發展，在建筑發展的歷史進程中具有劃時代的意義。通過對玻璃幕墻與門窗結構可靠度設計過程中所應注意的問題進行探討和分析，并采取相應的措施進行糾正，可以有效地完善設計工作，減少失誤的出現，實現玻璃幕墻與門窗結構設計的合理化，提高其可靠性和建筑的安全系數，提升建筑的藝術價值，為人們的生活提供更為舒適的外界環境，同時對我國社會主義現代化建設事業的發展也具有一定的推動作用。

結束語

隨著玻璃幕墻與系統門窗的不斷完善，可靠度設計將會得到更多設計者的重視，在建筑業不斷發展的時期下，玻璃幕墻與系統門窗結構可靠度將會發揮著越來越重要的作用。