玻璃幕墻的設(shè)計注意事項

潘有槽

摘要：玻璃幕墻的設(shè)計要點，從結(jié)構(gòu)到用材解析。

關(guān)鍵詞：玻璃幕墻設(shè)計

前言

玻璃幕墻將建筑物外圍護的防風(fēng)、遮雨、采光、隔熱保溫等使用功能與建筑外墻裝飾相結(jié)合，形成融建筑技術(shù)、建筑藝術(shù)為一體的建筑外圍護結(jié)構(gòu)，已在我國高層和超高層建筑中廣泛應(yīng)用。但由于玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的特殊性，涉及材料種類多、技術(shù)要求較高，既要有正確的設(shè)計計算、規(guī)范的工藝流程，又要有配套的加工設(shè)備及高素質(zhì)的施工隊伍，因此對玻璃幕墻工程質(zhì)量控制點的掌握更為重要，結(jié)合筆者的設(shè)計工作實踐，簡要敘述玻璃幕墻工程設(shè)計的幾個注意事項。

1 從結(jié)構(gòu)模型上優(yōu)化設(shè)計

縱觀目前的設(shè)計情況，目前采用最多仍然是簡支梁結(jié)構(gòu)和雙支點梁結(jié)構(gòu)。簡支梁結(jié)構(gòu)模型跨中彎矩最大，所以最浪費材料，不經(jīng)濟。

雙支點梁結(jié)構(gòu)，支座反力較大，理論模型與實際差距較大，且增加一個埋件和連接，成本要高。

所以結(jié)合本人多年的設(shè)計建議，所有跨樓層的二層以上的玻璃幕墻，強烈推薦采用多跨連續(xù)外伸梁結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)整伸縮縫距離埋件的尺寸，來調(diào)整跨中彎矩和支座反彎矩，達到跨中彎矩和支座反彎矩等，此結(jié)構(gòu)最節(jié)約材料。伸縮距離埋件的尺寸一般可取15%～20%的層高。這樣的幕墻結(jié)構(gòu)，立柱型材可以大大節(jié)約15%～25%的重量。

埋件設(shè)計上，新建建筑一律采用提前制作預(yù)埋件設(shè)計，安全經(jīng)濟，我們一般和主體設(shè)計院進行同步設(shè)計，達到埋件與主體同步施工的目的。

幕墻分格上的優(yōu)化，一般立柱間距采用1200～1500mm的分格，整體效果美觀，安全經(jīng)濟。

2 從材料選擇上進行優(yōu)化設(shè)計

幕墻用型材應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《鋁合金建筑型材》GB/T5237中規(guī)定的高精極要求，陽極氧化膜厚度不應(yīng)低于《鋁及鋁合金陽極氧化·陽極氧化膜的總規(guī)范》GB8013中規(guī)定的從15級，結(jié)構(gòu)件型材壁厚不小于3mm。幕墻結(jié)構(gòu)一般建議采用6063-T6牌號的鋁合金型材，少用T5型材，可以降低截面，節(jié)約成本。

結(jié)構(gòu)膠要有很好的抗拉強度、剝離強度、撕裂強度和彈性模量，它同時也起到避震的作用。結(jié)構(gòu)硅酮密封膠和耐候硅酮密封等多項物理性能指標的測試，單元式幕墻、多跨連續(xù)梁幕墻應(yīng)取有代表性部位2層以上試件進行檢測。幕墻所用結(jié)構(gòu)膠、耐候膠等其它材料按規(guī)定同步進行使用前檢測，在幕墻構(gòu)件安裝之前進行。

玻璃面板的選擇，隨著玻璃幕墻設(shè)計的規(guī)范化，大板塊玻璃也已經(jīng)慢慢告別歷史的舞臺。

再由于鋼化玻璃存在內(nèi)在的硫化鎳，鋼化玻璃存在千分之1～2玻璃自爆率，這樣既影響安全同時也增加了后期的維護成本，本人根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗，建議采用半鋼化玻璃。

半鋼化玻璃無自爆率，且強度均可以滿足目前的小版塊玻璃幕墻的設(shè)計要求，這樣可以大大提高玻璃幕墻的整體安全和降低后期維護成本。

3 從構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點優(yōu)化設(shè)計

有些工程結(jié)構(gòu)施工時沒有預(yù)埋連接件、一些涉及舊建筑改造采用幕墻裝飾的工程要在結(jié)構(gòu)上設(shè)置后置件與幕墻鐵角碼相連。由于部分鐵件出現(xiàn)位移和傾斜，其糾偏連接方案沒經(jīng)設(shè)計確定，而是用鋼筋、鋼板、角鐵等材料隨意同鐵件進行焊接，甚至采用對接平焊、點焊，焊縫不飽滿且有漏焊，焊縫長度、寬度、強度遠遠達不到要求。對幕墻與結(jié)構(gòu)的連接設(shè)計應(yīng)提出具體要求，膨脹螺栓不得直接受拉，一般應(yīng)采用定型化學(xué)脹錨螺栓，并應(yīng)進行拉拔試驗后采用。

連接體與立柱安裝節(jié)點應(yīng)有三維調(diào)節(jié)余量，所以堅決要保證平板埋件的平面尺寸，便于連接件調(diào)節(jié)。

玻璃幕墻不同金屬材料接觸處應(yīng)設(shè)置絕緣墊片（一般厚度1mm）或采取其它防腐蝕措施，絕緣片的大小不小于接觸面積，以保證鋁合金立柱與不同鋼材連接件直接接觸，立柱與橫粱接觸處應(yīng)設(shè)置柔性墊片。

立柱接頭應(yīng)有一定的空隙，一般為15～20mm，并采用套筒連接法。當一根立柱有兩個以上連接點時，其上連接節(jié)點應(yīng)采用剛接構(gòu)造，下連接點采用鉸接構(gòu)造，使立柱始終處于受拉狀態(tài)，不能成為受壓構(gòu)件，以免造成立柱彎曲變形?；顒咏宇^通過芯柱連接上、下立柱，芯柱與上柱密接、滑動配合，與下柱用螺栓固定，芯柱套入上、下柱的長度為200mm。當立柱接連續(xù)梁計算時，要求活動接頭能承受彎矩，因此芯柱應(yīng)伸入上、下柱不小于2倍立柱截面高度，且芯柱應(yīng)通過加大壁厚提高其剛度，使其截面的慣性矩不小于立柱的慣性矩，以保證該處能連續(xù)傳遞彎矩，以免影響幕墻的平面度。

玻璃與硬質(zhì)材料接觸的位置，必須保證有足夠的彈性接觸材料變形空間，滿足規(guī)范要求，防止玻璃不必要的應(yīng)力集中，防止玻璃自爆。

橫向明框構(gòu)造的玻璃幕墻，必須設(shè)置橫向排水通道，一般在橫梁的兩側(cè)150mm位置設(shè)置排水孔，防止玻璃幕墻內(nèi)部積水；必須采用以排為主，以堵為輔助的設(shè)計構(gòu)造。

4 從安全、經(jīng)濟、美觀的設(shè)計設(shè)計順序進行設(shè)計

幕墻設(shè)計要給制作、安裝、監(jiān)理等各方面人員在不經(jīng)任何解釋的情況下能完全看懂，因此，圖紙應(yīng)該完整、詳盡，表達方式應(yīng)規(guī)范化?，F(xiàn)玻璃幕墻工程多由施工企業(yè)自行設(shè)計，圖紙未經(jīng)原結(jié)構(gòu)設(shè)計單位審核，有的雖經(jīng)審核，也只是從總體方案、立面效果上粗審一下，未起到技術(shù)審核把關(guān)作用。因此，設(shè)計圖紙極不規(guī)范，普遍存在設(shè)計圖紙深度不夠、設(shè)計圖紙不全的現(xiàn)象。無施工圖說明和施工要求，缺少節(jié)點大樣圖，缺少預(yù)埋件錨固節(jié)點計算、幕墻龍骨框架在豎向荷載、水平荷載作用下的應(yīng)力變形等計算。避雷、防火、防排水措施不當，沒有通過設(shè)計確定幕墻自身避雷接地系統(tǒng)的設(shè)置分布、引出線的材料和截面尺寸與主體結(jié)構(gòu)防雷系統(tǒng)可靠連接，并在設(shè)計圖、大樣圖上標注清楚，而直接利用幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接作避雷接地的連接體。設(shè)計圖中沒有標出預(yù)埋件位置，忽視三維調(diào)節(jié)處理。另外，有些工程的玻璃幕墻設(shè)計滯后于主體工程進度，結(jié)構(gòu)上未設(shè)預(yù)埋件，使玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接措施不當，影響可靠的連接。還有些工程樓面外緣沒有實體窗下墻，也沒按要求設(shè)置防撞欄桿，所有這些都給玻璃幕墻留下了不同程度的質(zhì)量和安全隱患。

5 結(jié)語

幕墻工程的質(zhì)量控制應(yīng)從選擇具有資質(zhì)及較強施工能力的專業(yè)施工隊伍開始，嚴格玻璃幕墻工程的設(shè)計審核，對材料、構(gòu)件的加工制作、安裝等設(shè)置相應(yīng)的質(zhì)量控制點，施工過程中嚴格按《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》。GJ102-2003等技術(shù)標準進行控制，消除質(zhì)量和安全隱患，確保玻璃幕墻工程的結(jié)構(gòu)安全和重要使用功能。