針對(duì)建筑幕墻的設(shè)計(jì)中存在問題的分析

王國建

摘 要：本文從設(shè)計(jì)的方方面面進(jìn)行了深入的論述，并對(duì)施工進(jìn)行了概括與總結(jié)，使建筑幕墻的的精髓明了的呈現(xiàn)在大眾面前。

關(guān)鍵詞：水平荷載；建筑物：熱反射玻璃

前言：

我國建筑幕墻工業(yè)從 1 9 7 8年開始起步， 經(jīng)過二十多年的發(fā)展，特別是九十年代的高速發(fā)展 ， 到今天， 已發(fā)展成世界第一幕墻生產(chǎn) 大國和使用大國。 我國在近年來玻璃幕墻被廣泛使用，但由于國內(nèi)無這方面的規(guī)矩可循，加之市場的管理不善，不少施工單位欠缺專業(yè)的設(shè)計(jì)和施工方面的資質(zhì)，從而造成玻璃幕墻工程的隱患的存在。 如設(shè)計(jì)、施工中未留伸縮縫，造成框架變形.玻璃破裂；玻璃選材不當(dāng)，采用一般的平板自玻璃，引起起反光、閃光.對(duì)視覺不利；鍍膜玻璃平整度差，反射的影物扭曲變形；還存在隔熱、保溫、隔音等同題。本文主要從其設(shè)計(jì)和施工方面進(jìn)行了論述。

1、 對(duì)玻璃幕墻設(shè)計(jì)安全性的重視

幕墻圖紙的設(shè)計(jì)應(yīng)該趨向完整詳細(xì)化，且表達(dá)方式規(guī)范化，以便使得制作、安裝、監(jiān)理等人員能再任何情況下讀懂，便于操作能協(xié)調(diào)進(jìn)行。現(xiàn)玻璃幕墻工程多由施工企業(yè)自行設(shè)計(jì)，圖紙未經(jīng)原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)圖紙極不規(guī)范，普遍存在設(shè)計(jì)圖紙深度不夠、設(shè)計(jì)圖紙不全的現(xiàn)象。無施工圖說明和施工要求，缺少節(jié)點(diǎn)大樣圖，缺少預(yù)埋件錨固節(jié)點(diǎn)計(jì)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(jì)算。避雷、防火、防排水措施不當(dāng)，沒有通過設(shè)計(jì)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(jì)圖、大樣圖上標(biāo)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(jì)圖中沒有標(biāo)出預(yù)埋件位置，忽視三維調(diào)節(jié)處理。此外，有些工程的玻璃幕墻設(shè)計(jì)跟不上主體工程的步伐，結(jié)構(gòu)上沒有預(yù)留埋件，使得玻璃幕墻與主體結(jié)構(gòu)的鏈接不吻合，影響鏈接的真實(shí)性，加上有些工程樓面外緣沒有實(shí)體窗下墻卻沒做好預(yù)防措施等給玻璃幕墻留下了不同層面的安全隱患。

2 設(shè)計(jì)著重結(jié)合其物理性質(zhì)的嚴(yán)謹(jǐn)性

當(dāng)前我國幕墻的設(shè)計(jì)無明確的規(guī)矩可循.而幕墻作為建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，除自重外，主要承受水平風(fēng)載的外力作用，因此設(shè)計(jì)時(shí)要保證型材有足夠的強(qiáng)度及剛度 。目前國外主要接撓度控制計(jì)算，即當(dāng)豎框承受2～3kN/m2的風(fēng)壓時(shí)，其撓度（變形量）應(yīng)小于L/180左右，對(duì)于不同地區(qū)的規(guī)范不一樣，并且滿足絕對(duì)變形不大于20mm 的要求.幕墻與建筑物連接支點(diǎn)，一般取其螺拴為最不利受力處.此處應(yīng)計(jì)算螺拴抗剪力。

加之國外許多國家規(guī)范對(duì)幕墻都有水密性能的要求。 如美國規(guī)范ASTM.E331—88標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定； 幕墻在受到3，4L/min·m 連續(xù)噴淋， 并加壓2000～3000N/m2。要求噴淋15min無任何滲漏現(xiàn)象. 因此，設(shè)計(jì)時(shí)要提供雙封或壓力平衡系統(tǒng)來維持這種水密性。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮到設(shè)計(jì)隱式排水系統(tǒng)，以排出任何有可能滲過外封閉層的水。氣密性也可以按美國的要求來衡量。

3 幕墻的選材問題

3.1幕墻結(jié)構(gòu)支點(diǎn)

通常都采用鋼結(jié)構(gòu).鐵件可預(yù)埋、鉚接。鐵件的制作、設(shè)置應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算， 關(guān)鍵是焊接的質(zhì)量與防銹處理得問題，應(yīng)作為隱蔽工程進(jìn)行檢查驗(yàn)收并作好記錄。

3.2 幕墻骨架選料

鋼、鋁、不銹鋼等料都可供選擇作為骨架材料，但由于鋁的性質(zhì)較鋼和不銹鋼更符合其使用。從物理性質(zhì)上看，鋁合盤質(zhì)輕力強(qiáng)，耐腐蝕，并可擠壓成任何截面.易于加工安裝、保養(yǎng)，價(jià)格也相對(duì)較低.因此鋁為幕墻骨架的首選。目前我國鋁幕系列材有120號(hào)、140號(hào)、155號(hào)等系列。

3.3 幕墻玻璃選用

對(duì)幕墻玻璃的選用，其功能為首要的考慮因素，其主要功能主要是擋風(fēng)、擋雨、遮陽、保溫、隔熱、隔音、安全、美觀等方面，所以對(duì)幕墻玻璃有嚴(yán)格的要求。如鏡面反射玻璃.陽光透過率僅23%～40% （6mm 厚時(shí)）， 而一般無色透明玻璃是78%；鏡面反射玻璃可得到各種色彩；中空玻璃、雙層玻璃的遮陽、隔熱等功能比較理想。從安全方面考慮，高層玻璃幕墻一般宜選用強(qiáng)化玻璃.但在貼近框架梁或窗臺(tái)墻部位.由于通風(fēng)不良，內(nèi)外溫差大，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的溫度應(yīng)力，該部位必須采用強(qiáng)化玻璃 .鋁幕墻的隔音通常比水泥及磚的還差，應(yīng)給與重視。

4 幕墻的施工

在安裝支點(diǎn)錢前應(yīng)注意的是在建筑物立面彈性以定位?？v向支點(diǎn)一般按樓層或豎料模數(shù)設(shè)置，橫向支點(diǎn)應(yīng)考慮玻璃模數(shù)及房間開間尺寸，整體要求幕墻分格均勻.高寬比倒勻稱。 支點(diǎn)上下要垂直，橫向要水平.所有支點(diǎn)確保在同一平面上， 幕墻鋁材骨架先安豎料.后安橫料，型材連接處均應(yīng)采用不銹鋼或鍍鋅機(jī)螺拴。型材切割、安裝應(yīng)按順序編號(hào)，玻璃裁制安裝時(shí)要分清鍍膜層（鍍膜層應(yīng)在幕墻的內(nèi)側(cè)），玻璃安裝應(yīng)先上后下，周邊與框內(nèi)縫隙要嚴(yán)密細(xì)致.這是對(duì)幕墻的物理性質(zhì)關(guān)鍵部位的一種保證。

幕墻的頂部理應(yīng)采用鋁扣板或鍍鋅鐵皮來封閉，以預(yù)防雨、雪、雹由可能對(duì)其造成的損害.幕墻四周也應(yīng)作封閉處理。若幕墻后有墻、粱、柱面.在幕墻施工前應(yīng)潦刷深色涂料，以便增加反射效果。

5 對(duì)伸縮縫設(shè)置問題的探究

由于物理性質(zhì)不同，幕墻所用材料的熱漲冷縮系數(shù)也不一樣，隨氣溫的變化，材料不停地伸縮移動(dòng)（如每米鋁料，溫度上升60C，約伸長1.4mm，玻璃卻為0.5mm） ，若這些移動(dòng)被抑制.材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，輕則使整個(gè)幕墻息息作響.重則造成損壞變形。所以設(shè)計(jì)和施工時(shí)必須預(yù)留伸縮縫，并在縫隙間填塞彈性好、壽命長的密封膠。 目前國外規(guī)范一般要求在兩根豎框直料間預(yù)留8～10mm寬的伸縮縫。

6對(duì)自然災(zāi)害的預(yù)防問題

防火問題：在結(jié)構(gòu)樓板和幕墻問應(yīng)有5～15cm的縫隙，須采用耐火材料上、下完全封閉，作為防火措應(yīng)以維持2h的抗火期。

抗震問題：根據(jù)各地區(qū)抗震設(shè)防要求，幕墻自身與建筑物應(yīng)有足移的穩(wěn)定性。 國外一般要求是：當(dāng)框架搖動(dòng)達(dá)到支點(diǎn)間距離1/400時(shí)，幕墻和玻璃的任何部分不應(yīng)有損壞和出現(xiàn)有害的永久變形。

避雷問題：一般規(guī)定整個(gè)幕墻（特別是高層建筑幕墻），金屬必須有效地邊接為一體.并與建筑物的防雷網(wǎng)相連。

7 幕墻節(jié)能問題

從節(jié)能角度考慮，幕墻不宜設(shè)計(jì)成全封閉型.宜設(shè)計(jì)成半封閉型，即在距每層摟地面1.4m～1.6m 處設(shè)置開啟的上懸或中懸窗、推拉窗，可利用自然通風(fēng)，縮短空調(diào)采暖期，幕墻面如朝陽宜選用熱反射玻璃，背陽宜選用吸熱玻璃.以達(dá)到節(jié)能目的。

8 幕墻的色彩問題

在現(xiàn)實(shí)生活中我們較容易發(fā)現(xiàn)，色彩有時(shí)也會(huì)影響一個(gè)人心情的起伏，同樣的幕墻的色彩也是該給與關(guān)注的關(guān)鍵性因素。不同方式形成的效果、透光度以及對(duì)室內(nèi)色彩的影響不一樣，在設(shè)計(jì)中需要根據(jù)不同的情況選擇，在應(yīng)用色彩幕墻的時(shí)候，除注意建筑的外觀效果還應(yīng)注意透射進(jìn)入室內(nèi)的光線的色彩對(duì)人的心理影響，當(dāng)然不同的人對(duì)于色彩的心理感受是不一樣的。德國建筑師紹爾布魯赫和赫頓是所有建筑師中最為偏好強(qiáng)烈的裝飾色彩的，他們的許多設(shè)計(jì)以彩色的玻璃及遮陽設(shè)施的運(yùn)用而為人矚目，他們?cè)O(shè)計(jì)的德國比貝爾赫（BIBERACH）藥理研究實(shí)驗(yàn)室、柏林消防警察局的玻璃外墻概念與彼得？祖母托爾的藝術(shù)博物館外墻有異曲同工之妙，然而它帶給人們的是另外一種感受。簡單的長方體塊、幾乎同樣大小的玻璃塊因?yàn)樯实某橄笞兓@示出如同抽象畫面的效果，所有的視線及注意力被集中于此在此，體塊構(gòu)成、陰影、層次、立面變化等傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手法幾乎被完全擱置起來。

只要我們對(duì)玻璃幕墻構(gòu)造的性質(zhì)有透徹的了解，就可以根據(jù)建筑設(shè)計(jì)的需要提出一些創(chuàng)新的想法交由專業(yè)設(shè)計(jì)師、廠商去深化設(shè)計(jì)，交由科研院所試驗(yàn)論證后具體實(shí)施。當(dāng)然非常規(guī)的幕墻形成一般和專業(yè)人員的技術(shù)實(shí)力以及工程的投資預(yù)算有較大的關(guān)系，畢竟市場上大家對(duì)常規(guī)做法的技術(shù)掌握程度較高，施工經(jīng)驗(yàn)多，同時(shí)幕墻成本也會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)量及競爭的關(guān)系大幅降低。

與時(shí)俱進(jìn)的新理念適合任何時(shí)代的發(fā)展，不進(jìn)則退。面對(duì)當(dāng)前國內(nèi)建筑市場高速發(fā)展的機(jī)遇， 我們要以更高的責(zé)任感和緊迫感來重新認(rèn)識(shí)幕墻設(shè)計(jì)。以求建立健全幕墻設(shè)計(jì)的完善體系， 從建筑師幕墻設(shè)計(jì)師的培養(yǎng)、 建筑設(shè)計(jì)的管理入手， 讓幕墻設(shè)計(jì)發(fā)揮出其應(yīng)有的價(jià)值， 來刨造建筑設(shè)計(jì)的真正完美。