對建筑幕墻的設計中存在問題之我見

林意

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

關鍵詞：玻璃幕墻；設計；安全

前 言：

幕墻是現(xiàn)代建筑所尋求到的最好的輕巧建筑形式之一，在建筑發(fā)展的漫長歷史中，建筑物對土地的依賴越來越少，他們的外維護結構變得越來越陡峭和輕巧。幕墻的設計主要是為了服務建筑物的建筑形式，尤其對一些高層塔樓來說，它們在城市的天際線中占據(jù)著主導地位。由于幕墻必須服務于整個建筑的形式與表現(xiàn)，所以關于幕墻設計的每個決定都是在這個前提下做出的。根據(jù)近年來，玻璃幕墻在我國大中城市中迅速發(fā)展起來的勢頭，對其中存在的問題，筆者作出了幾方面的探究。

1、對玻璃幕墻設計安全性的重視

幕墻圖紙的設計應該趨向完整詳細化，且表達方式規(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)調進行。現(xiàn)玻璃幕墻工程多由施工企業(yè)自行設計，圖紙未經原結構設計單位審核，有的雖經審核，也只是從總體方案、立面效果上粗審一下，未起到技術審核把關作用。因此，設計圖紙極不規(guī)范，普遍存在設計圖紙深度不夠、設計圖紙不全的現(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力變形等計算。避雷、防火、防排水措施不當，沒有通過設計確定幕墻自身避雷接地系統(tǒng)的設置分布、引出線的材料和截面尺寸與主體結構防雷系統(tǒng)可靠連接，并在設計圖、大樣圖上標注清楚，而直接利用幕墻與主體結構連接作避雷接地的連接體。設計圖中沒有標出預埋件位置，忽視三維調節(jié)處理。此外，有些工程的玻璃幕墻設計跟不上主體工程的步伐，結構上沒有預留埋件，使得玻璃幕墻與主體結構的鏈接不吻合，影響鏈接的真實性，加上有些工程樓面外緣沒有實體窗下墻卻沒做好預防措施等給玻璃幕墻留下了不同層面的安全隱患。

2、設計著重結合其物理性質的嚴謹性

當前我國幕墻的設計無明確的規(guī)矩可循.而幕墻作為建筑物的圍護結構，除自重外，主要承受水平風載的外力作用，因此設計時要保證型材有足夠的強度及剛度 。目前國外主要接撓度控制計算，即當豎框承受2～3kN/m2 的風壓時，其撓度（變形量）應小于L/180左右，對于不同地區(qū)的規(guī)范不一樣，并且滿足絕對變形不大于20mm 的要求.幕墻與建筑物連接支點，一般取其螺拴為最不利受力處.此處應計算螺拴抗剪力。

加之國外許多國家規(guī)范對幕墻都有水密性能的要求。 如美國規(guī)范ASTM.E331—88標準規(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，設計時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，設計時還需要考慮到設計隱式排水系統(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幕墻結構支點

通常都采用鋼結構.鐵件可預埋、鉚接。鐵件的制作、設置應進行嚴格計算， 關鍵是焊接的質量與防銹處理得問題，應作為隱蔽工程進行檢查驗收并作好記錄。

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，但由于鋁的性質較鋼和不銹鋼更符合其使用。從物理性質上看，鋁合盤質輕力強，耐腐蝕，并可擠壓成任何截面.易于加工安裝、保養(yǎng)，價格也相對較低.因此鋁為幕墻骨架的首選。目前我國鋁幕系列材有120號、140號、155號等系列。

3.3 幕墻玻璃選用

對幕墻玻璃的選用，其功能為首要的考慮因素，其主要功能主要是擋風、擋雨、遮陽、保溫、隔熱、隔音、安全、美觀等方面，所以對幕墻玻璃有嚴格的要求。如鏡面反射玻璃.陽光透過率僅23%～40% （6mm 厚時）， 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化玻璃.但在貼近框架梁或窗臺墻部位.由于通風不良，內外溫差大，會產生相當大的溫度應力，該部位必須采用強化玻璃 .鋁幕墻的隔音通常比水泥及磚的還差，應給與重視。

4、幕墻的施工

在安裝支點錢前應注意的是在建筑物立面彈性以定位?？v向支點一般按樓層或豎料模數(shù)設置，橫向支點應考慮玻璃模數(shù)及房間開間尺寸，整體要求幕墻分格均勻.高寬比倒勻稱。 支點上下要垂直，橫向要水平.所有支點確保在同一平面上， 幕墻鋁材骨架先安豎料.后安橫料，型材連接處均應采用不銹鋼或鍍鋅機螺拴。型材切割、安裝應按順序編號，玻璃裁制安裝時要分清鍍膜層（鍍膜層應在幕墻的內側），玻璃安裝應先上后下，周邊與框內縫隙要嚴密細致.這是對幕墻的物理性質關鍵部位的一種保證。

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

5、對伸縮縫設置問題的探究

由于物理性質不同，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（如每米鋁料，溫度上升60C，約伸長1.4mm，玻璃卻為0.5mm） ，若這些移動被抑制.材料內部會產生較大的應力，輕則使整個幕墻息息作響.重則造成損壞變形。所以設計和施工時必須預留伸縮縫，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留8～10mm寬的伸縮縫。

6、對自然災害的預防問題

防火問題：在結構樓板和幕墻問應有5～15cm的縫隙，須采用耐火材料上、下完全封閉，作為防火措應以維持2h的抗火期。

抗震問題：根據(jù)各地區(qū)抗震設防要求，幕墻自身與建筑物應有足移的穩(wěn)定性。 國外一般要求是：當框架搖動達到支點間距離1/400時，幕墻和玻璃的任何部分不應有損壞和出現(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相連。

7、幕墻節(jié)能問題

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

8、幕墻的色彩問題

在現(xiàn)實生活中我們較容易發(fā)現(xiàn)，色彩有時也會影響一個人心情的起伏，同樣的幕墻的色彩也是該給與關注的關鍵性因素。不同方式形成的效果、透光度以及對室內色彩的影響不一樣，在設計中需要根據(jù)不同的情況選擇，在應用色彩幕墻的時候，除注意建筑的外觀效果還應注意透射進入室內的光線的色彩對人的心理影響，當然不同的人對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烈的裝飾色彩的，他們的許多設計以彩色的玻璃及遮陽設施的運用而為人矚目，他們設計的德國比貝爾赫（BIBERACH）藥理研究實驗室、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為色彩的抽象變化顯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，體塊構成、陰影、層次、立面變化等傳統(tǒng)的設計手法幾乎被完全擱置起來。

只要我們對玻璃幕墻構造的性質有透徹的了解，就可以根據(jù)建筑設計的需要提出一些創(chuàng)新的想法交由專業(yè)設計師、廠商去深化設計，交由科研院所試驗論證后具體實施。當然非常規(guī)的幕墻形成一般和專業(yè)人員的技術實力以及工程的投資預算有較大的關系，畢竟市場上大家對常規(guī)做法的技術掌握程度較高，施工經驗多，同時幕墻成本也會因為產量及競爭的關系大幅降低。

城市作為政治、經濟、文化的中心和人類活動的主要區(qū)域，它的建設與發(fā)展已經成為密切影響國民經濟和社會發(fā)展的重要因素。根據(jù)矛盾的特殊性原理，具體問題具體分析，針對當前大中城市中玻璃幕墻工程中普遍存在的弊端，運用經濟和政治手段，兩手抓，兩手都要硬，從而不段推動我國建筑事業(yè)的完善，促進社會的發(fā)展。