淺談建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)方法

【關(guān)鍵詞】幕墻設(shè)計(jì)；方法；研究 

　　1.當(dāng)前玻璃幕墻設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題 

　　幕墻設(shè)計(jì)與施工一體化機(jī)制，不利于幕墻工程建設(shè)與幕墻技術(shù)的進(jìn)步。幕墻設(shè)計(jì)依附于施工單位依賴于施工單位，設(shè)計(jì)為施工服務(wù)設(shè)計(jì)為施工“讓路” 已是不爭(zhēng)的事實(shí)，幕墻工程的質(zhì)量安全在目前沒(méi)有專業(yè)幕墻監(jiān)理的前況下讓人堪憂。幕墻招標(biāo)過(guò)程中， 殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)與低價(jià)的市場(chǎng)取向往往使技術(shù)含量最低的幕墻產(chǎn)品占盡優(yōu)勢(shì)，幕墻新技術(shù)新產(chǎn)品的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)失去了應(yīng)有的動(dòng)力。建議相關(guān)部門(mén)制定相關(guān)法規(guī)，對(duì)相當(dāng)規(guī)模的幕墻工程采用專項(xiàng)設(shè)計(jì)、專項(xiàng)監(jiān)理。幕墻招標(biāo)時(shí)采取設(shè)計(jì)與施工分開(kāi)招標(biāo)的方式， 由幕墻設(shè)計(jì)中標(biāo)單位與建筑設(shè)計(jì)單位配合完成幕墻的設(shè)計(jì)工作并對(duì)幕墻技術(shù)負(fù)責(zé)，并規(guī)定設(shè)計(jì)中標(biāo)單位不得參與施工投標(biāo)，以利于施工招標(biāo)的公正性。適時(shí)制定相關(guān)法規(guī)，促進(jìn)幕墻設(shè)計(jì)與施工的分離。幕墻設(shè)計(jì)限于結(jié)構(gòu)與構(gòu)造設(shè)計(jì)，缺少對(duì)建筑設(shè)計(jì)的理解與貫徹。建筑設(shè)計(jì)由原來(lái)的“適用、經(jīng)濟(jì)、美觀”的基本要求發(fā)展到“安全、綠色、可持續(xù)發(fā)展”的更高級(jí)的要求，對(duì)幕墻設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)發(fā)展也應(yīng)從“制作圖設(shè)計(jì)”“幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”發(fā)展到“建筑幕墻設(shè)計(jì)”。即幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)有整個(gè)建筑的大局觀念。幕墻設(shè)計(jì)需將建筑外觀、建筑功能、建筑效能有效地聯(lián)系起來(lái)。這一問(wèn)題，是幕墻設(shè)計(jì)水平的問(wèn)題，對(duì)幕墻設(shè)計(jì)師提出了更高的要求， 需要大家不懈的努力去提高。 

　　2.國(guó)內(nèi)外玻璃幕墻設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀 

　　圖表設(shè)計(jì)法圖表設(shè)計(jì)法是指根據(jù)風(fēng)壓（或體型系數(shù)， 風(fēng)速）及玻璃面積， 直接由設(shè)計(jì)圖表查出某一類(lèi)玻璃厚度的設(shè)計(jì)方法； 而這些設(shè)計(jì)圖表是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和玻璃在側(cè)壓作用下的破壞實(shí)驗(yàn)綜合制定的。美國(guó)和英國(guó)幾家著名的玻璃公司都各自提出了本公司的玻璃設(shè)計(jì)圖表。美國(guó)建筑法，澳大利亞建筑法規(guī)閉和加拿大建筑規(guī)范也都采用了簡(jiǎn)單方便的圖表設(shè)計(jì)法。 

　　最大應(yīng)力理論設(shè)計(jì)法以薄板的大變形理論應(yīng)力分析（在均布的， 靜壓力作用下）為依據(jù)假定玻璃表面任何一處達(dá)到極限拉應(yīng)力時(shí)即達(dá)破壞， 依據(jù)這一理論的設(shè)計(jì)方法稱為最大應(yīng)力理論設(shè)計(jì)法。PPG公司利用有限元的分析結(jié)果1979年推出了以最大應(yīng)力理論為基礎(chǔ)的玻璃設(shè)計(jì)圖表，其結(jié)果與上述以往的圖表有較大的不同， 但未被美國(guó)建筑法規(guī)所采納利用有限差分法對(duì)大變形薄板玻璃在均布側(cè)向靜壓力作用下的應(yīng)力進(jìn)行了分析， 取得了較大的進(jìn)展， 已能利用電算快速運(yùn)算并經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證，可適用于密封條或無(wú)密封條； 有襯墊或無(wú)襯墊的簡(jiǎn)支和彈性支承的單層和多層矩形和圓形平板玻璃。 

　　3.玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展方向 

　　利用遮陽(yáng)系統(tǒng)與幕墻相結(jié)合的方式來(lái)進(jìn)行節(jié)能。2010年3月，德國(guó)弗勞恩霍夫研究所對(duì)兩種建筑物表面設(shè)計(jì)做了比較：“具有外遮陽(yáng)設(shè)置的建筑物一次能源消耗比安裝了隔熱玻璃的建筑物少40%，從而大幅度降低了能耗。”所謂遮陽(yáng)系統(tǒng)，即俗稱的百葉窗，但又與家用的普通百葉有所不同，首先它的材質(zhì)為釉面烤漆工藝輥涂的鋁鎂合金，此外它由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并與所匹配的控制系統(tǒng)及可探測(cè)室外氣象狀況的探測(cè)器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，通過(guò)陽(yáng)光和溫度的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)系統(tǒng)的完全自動(dòng)化，減少了室內(nèi)冷熱負(fù)載和人造光的能耗，從而實(shí)現(xiàn)了樓宇最優(yōu)化的采光和節(jié)能效果。方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是遮陽(yáng)系統(tǒng)與雙層通道幕墻（下文將提到）還是單層幕墻戶外安裝進(jìn)行搭配使用時(shí)，整體幕墻系統(tǒng)的熱工性能均處于優(yōu)良水平。 

　　利用雙層通道幕墻產(chǎn)生的溫室效應(yīng)進(jìn)行節(jié)能雙層幕墻的應(yīng)用在我國(guó)某些大型項(xiàng)目中已經(jīng)存在，但并不十分廣泛。溫室效應(yīng)在此處是指雙層幕墻結(jié)構(gòu)形成的熱屏蔽。在冬季，雙層幕墻通道能阻止室內(nèi)的熱量流向室外，夏季它能阻止室外的熱量流向室內(nèi)，使室內(nèi)處在較為穩(wěn)定的熱環(huán)境下。雙層通道幕墻的溫室效應(yīng)主要體現(xiàn)為三種形式：其一是在溫度較高的夏天，用戶將雙層幕墻通道中的進(jìn)氣口和出氣口全部打開(kāi)，在煙囪效應(yīng)的作用下，空氣將在通道中上升。與此同時(shí)，處在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的空氣就會(huì)將熱量帶出通道，使得內(nèi)層幕墻處于較低的溫度環(huán)境中，從而阻止了熱量由室外流入室內(nèi)；其二是在低溫的冬季，用戶將雙層幕墻通道中的進(jìn)氣口和出氣口全部關(guān)閉，通道中空氣不再運(yùn)動(dòng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，陽(yáng)光照射下，通道中的空氣溫度將有很大的提升，這就使內(nèi)層幕墻處于較高的溫度環(huán)境中，從而阻止了熱量由室內(nèi)流出室外；其三是由于雙層幕墻的傳熱系數(shù)比單層幕墻的要低很多，這也一定程度上阻止了室內(nèi)外環(huán)境熱量的交換。 

　　4.玻璃幕墻的設(shè)計(jì)及其原則 

　　4.1玻璃幕墻材料的選用 

　　玻璃幕墻應(yīng)選用符合國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)節(jié)能和環(huán)保要求的玻璃幕墻材料。玻璃幕墻用材料應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定及設(shè)計(jì)要求，尚無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)有出廠合格證。幕墻常用材料主要分飾面材料、骨架材料、密封材料、五金件等。幕墻玻璃應(yīng)選用安全玻璃，安全玻璃宜采用鋼化玻璃、夾層玻璃、夾絲玻璃、防火玻璃等，應(yīng)符合《建筑用安全玻璃第3部分：夾層玻璃》GB15763.3―2009、《建筑用安全玻璃第2 部分： 

　　鋼化玻璃》GB15763.2―2009、《中空玻璃》GB/T11944、《建筑用安全玻璃第1部分：防火玻璃》GB15763.1―2009的要求。玻璃的公稱厚度應(yīng)經(jīng)過(guò)強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算后確定，單片玻璃、中空玻璃的任一片玻璃厚度不宜小于6mm。 

　　4.2幕墻骨架的選用 

　　幕墻骨架采用鋼材或鋁合金型材。除不銹鋼及耐候鋼外，金屬材料和金屬零配件應(yīng)進(jìn)行無(wú)機(jī)富鋅涂料處理、表面熱浸鍍鋅處理或采取其他有效的防腐措施，鋁合金材料應(yīng)進(jìn)行粉末噴涂、表面陽(yáng)極氧化、電泳涂漆或氟碳漆噴涂處理。鋼材表面應(yīng)具有抗腐蝕能力，并采用避免雙金屬的接觸腐蝕。主要受力構(gòu)件和連接件不宜采用壁厚小于4mm的鋼板、壁厚小于3mm鋼管、尺寸小于L45mm×4mm和L56mm×36mm×4mm的角鋼以及壁厚小于2mm的冷成型薄壁型鋼。鋁合金型材主要受力構(gòu)件和連接件的要求應(yīng)符合《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102中相應(yīng)的規(guī)定。支承防火玻璃的金屬骨架不宜采用鋁型材，應(yīng)采用鋼結(jié)構(gòu)。防火試驗(yàn)表明，鋁型材在高溫下會(huì)迅速熔化，會(huì)使玻璃失去支承而坍落，使防火墻、防火帶失效；而鋼型材可以維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間不會(huì)軟化。 

　　4.3幕墻密封材料的選用 

　　隱框和半隱框的玻璃幕墻，其玻璃與型材的黏結(jié)必須采用中性硅酮結(jié)構(gòu)密封膠；全玻璃幕墻和點(diǎn)支撐幕墻采用鍍膜玻璃時(shí)，不應(yīng)采用酸性硅酮結(jié)構(gòu)密封膠黏結(jié)。玻璃幕墻采用的密封材料必須在有效期內(nèi)使用。 

　　4.4玻璃幕墻五金件的選用 

　　玻璃幕墻采用的五金配件、錨固件、連接件等材料的承載力、使用壽命應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及設(shè)計(jì)使用要求，除不銹鋼外，均應(yīng)做防腐處理。 

　　5.結(jié)束語(yǔ) 

　　玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)要遵循科學(xué)性、適用性、經(jīng)濟(jì)性和安全性的原則，從材料節(jié)能、構(gòu)造節(jié)能、輔助措施節(jié)能三個(gè)方面統(tǒng)籌考慮，選擇合適的節(jié)能玻璃、節(jié)能型材，采用適宜的節(jié)能構(gòu)造做法，輔以適當(dāng)?shù)妮o助節(jié)能措施。