辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計分析

季仁國

摘要：現(xiàn)代城市的建設(shè)與發(fā)展催生了現(xiàn)代建筑的發(fā)展，商業(yè)建筑成為城市建筑的主要構(gòu)成部分，尤其在較為發(fā)達(dá)的大城市，對辦公樓建筑更加重視。玻璃幕墻已經(jīng)成為現(xiàn)代辦公樓建筑建造的主要用材，而由于現(xiàn)階段大型辦公樓建筑逐漸增多，人們對辦公樓建筑的要求逐漸提高，且出現(xiàn)了對超大玻璃幕墻的應(yīng)用。如何在辦公樓建筑中合理應(yīng)用超大玻璃幕墻，成為決定辦公樓建筑質(zhì)量、美觀度的關(guān)鍵因素。本文將基于實例對辦公樓超大玻璃幕墻的設(shè)計要點進(jìn)行多角度的探討。

關(guān)鍵詞：辦公樓;超大玻璃幕墻;設(shè)計要點

玻璃幕墻為新型建筑材料，在辦公樓等建筑中被廣泛利用。通過應(yīng)用玻璃幕墻，可打造明亮、通透、舒適的辦公環(huán)境，同時玻璃幕墻整體構(gòu)造較輕，結(jié)構(gòu)性能優(yōu)越。基于此，玻璃幕墻受到建筑業(yè)界人士的喜愛，尤其在超大玻璃幕墻出現(xiàn)后，其迅速的被應(yīng)用到高級寫字樓中，營造出了高品質(zhì)的觀感。而現(xiàn)階段，我國對超大玻璃幕墻的應(yīng)用還缺乏足夠的經(jīng)驗，設(shè)計要點把握不夠精準(zhǔn)，還需要不斷加深對辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計的研究，以支撐實體建筑設(shè)計。

1 超大玻璃幕墻的可利用范圍、主要表現(xiàn)形式

在辦公樓圍護(hù)體系中，可見玻璃幕墻這一外部裝飾構(gòu)造。和傳統(tǒng)的外部裝飾構(gòu)件相比，玻璃幕墻結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、材料耐久性好且自重較輕，優(yōu)勢明顯。近年來，建筑行業(yè)興起了“設(shè)計結(jié)合自然”設(shè)計理念，同時注重打造現(xiàn)代化的辦公環(huán)境，超大玻璃幕墻在現(xiàn)代化高檔寫字樓中較為常用。結(jié)合工程經(jīng)驗可知，常規(guī)條件下建筑分格長、寬中任一單邊最大尺寸高于2米尺寸的可稱之為超大玻璃幕墻，從面積來看，整體面積超過3m2以上的幕墻也可稱之為超大玻璃幕墻。現(xiàn)階段，常用的超大玻璃幕墻包括全玻璃幕墻、點式玻璃幕墻、明框玻璃幕墻和隱框玻璃幕墻等。

2 辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計要點

2.1 基本結(jié)構(gòu)設(shè)計

玻璃幕墻本身具有良好的抗震性，且具備一定的動載效應(yīng)，上述性能的發(fā)揮均需依托主體結(jié)構(gòu)或支撐結(jié)構(gòu)實現(xiàn)有效傳遞。據(jù)此要科學(xué)進(jìn)行超大玻璃幕墻支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計需要基礎(chǔ)和重要的內(nèi)容。要關(guān)注立柱結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度，確保滿足設(shè)計荷載實際需求，并提升結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。并注重做好立柱結(jié)構(gòu)的上下銜接設(shè)計，確保有序、穩(wěn)定銜接。再者，要科學(xué)設(shè)計預(yù)埋件，包括錨筋或錨板等，應(yīng)將其設(shè)計成槽形玻璃幕墻或平板形玻璃幕墻，部分工程需要設(shè)計后置埋件，此時應(yīng)使用有金屬膨脹或化學(xué)錨栓的基本形式。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計均應(yīng)滿足超大玻璃幕墻以及整體結(jié)構(gòu)的使用年限要求。鋁材龍骨材料為當(dāng)前玻璃幕墻支撐體系的常用材料，超大玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的支撐體系主要包括與主體豎向立柱連接以及水平連接的橫梁。相對較小的為水平連接橫梁，要結(jié)合橫梁的實際情況和超大玻璃幕墻的受力特征，針對性的對支撐龍骨體系進(jìn)行設(shè)計。

2.2 玻璃面板設(shè)計

對超大玻璃幕墻面板進(jìn)行設(shè)計時，要從面板強(qiáng)度和面板剛度這兩個因素出發(fā)加以考慮，超大玻璃幕墻常用的為鋼化玻璃，在調(diào)整其強(qiáng)度時，應(yīng)依托面板玻璃厚度調(diào)整來實現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)整。對于尺寸較大的玻璃幕墻，其具有較強(qiáng)的撓度，難以實現(xiàn)有效控制，在計算時應(yīng)參照邊界支承具體條件實現(xiàn)精準(zhǔn)計算。可使用SAP2000等軟件提高計算精度和效率，進(jìn)一步得出精準(zhǔn)的玻璃面板應(yīng)力值和撓度控制值，確保設(shè)計出的超大玻璃幕墻板面合理、適用。

2.3 幕墻連接設(shè)計

在設(shè)計超大玻璃幕墻時，設(shè)計人員要時刻關(guān)注玻璃面板和橫梁接觸部位的豎向承載力，具體方法為找準(zhǔn)鋁型材的每一個連接處，并對其實施加強(qiáng)鋁角操作，提高穩(wěn)固性。將橡膠墊塊設(shè)置在玻璃和龍骨之間，確保二者實現(xiàn)良好的柔性接觸，減少應(yīng)力集中。同時要關(guān)注玻璃下方安裝的橡膠墊塊的長度，設(shè)計人員應(yīng)將其控制為100MM，可將泡沫棒填充在面板和龍骨之間，以進(jìn)一步提升其密封性能，具體可采用濕法密封。

2.4 防火設(shè)計

部分建筑幕墻沒有窗檻墻，對其進(jìn)行防火設(shè)計時，應(yīng)首先找到每個樓層的外沿部位，在此設(shè)置實體墻，保證高度高于0.8m，或者設(shè)置防火玻璃幕墻。其次，要確保幕墻耐火極限超過1h，并控制好同一玻璃單位，避免其跨越兩個防火區(qū)，據(jù)此應(yīng)做好獨立設(shè)計。在設(shè)置防火封堵系統(tǒng)時，應(yīng)確保其具有良好的耐久性、密封性和較強(qiáng)的抗變形性。要同步設(shè)置好保護(hù)面層，在其中應(yīng)使用不易燃材料和防火涂料等，防火保護(hù)面層具體應(yīng)設(shè)置在玻璃幕墻與樓板之間，此外，還應(yīng)設(shè)置在外墻洞口部分縫隙處，再者，結(jié)構(gòu)中可能存在與其他防火隔離構(gòu)件之間的縫隙，此處也應(yīng)設(shè)置防火保護(hù)面層。對于玻璃幕墻和樓層以及隔墻外部縫隙，應(yīng)做好填充處理，填充料可選用厚度大于100mm的礦棉或巖棉，且要做好礦棉或巖棉的承托，承托物應(yīng)選擇厚度大于1.5mm的鋼板。在設(shè)計防火分隔時，可設(shè)計成通透隔斷的形式，要選擇與幕墻耐火極限要求相符的防火玻璃材料，應(yīng)選擇鍍鋅鋼板實現(xiàn)對各個樓層之間水平防煙帶的封堵。

2.5 可靠性設(shè)計

辦公樓超大玻璃幕墻的設(shè)計還關(guān)系到幕墻與地面的連接設(shè)計，此時要從提高結(jié)構(gòu)安全性和可靠性的角度出發(fā)加以設(shè)計，做好接地設(shè)計，并強(qiáng)化對其安全可靠性的試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)核算，對預(yù)埋件、連接件之間的受力情況進(jìn)行驗算，確保詳細(xì)、全面。要結(jié)合幕墻結(jié)構(gòu)防雷接地要求和抗震要求控制抗震情況下的極限變形值，并做好防雷鋼筋與預(yù)埋件的牢固焊接，確保整體結(jié)構(gòu)可靠。

3 辦公樓超大玻璃幕墻設(shè)計實例分析

相城（黃橋）生物制造產(chǎn)業(yè)園寫字樓分A樓、B樓、C樓、D樓，建筑幕墻面積分別為A樓15780平方米、B樓15766平方米、C樓20164平方米、D樓10000平方米，其中地上建筑面積和地下建筑面積分別為15.97萬平方米、1.92萬平方米。本工程在設(shè)計超大玻璃幕墻時，結(jié)合工程實際情況和工程經(jīng)驗進(jìn)行了大膽創(chuàng)新，采用了框架玻璃幕墻結(jié)構(gòu)外立面增加斜向裝飾線條，裝飾線條寬度達(dá)到500mm，采用鋁合連接件（6061-T6）固定在玻璃幕墻立桿上。本工程設(shè)計的超大玻璃采用暖邊間隔條，保證立面效果的同時提高了幕墻整體傳熱性能，同時在外幕墻上涂抹彩釉，可一定程度上阻擋強(qiáng)光投射，整體更為舒適環(huán)保。

其中，外層幕墻整體為框架幕墻結(jié)構(gòu)，其整體平面為軸對稱圖形，平面投影長為長方形類，設(shè)計人員注重對其整體形態(tài)進(jìn)行調(diào)整，具體通過豎向幾何參數(shù)加以調(diào)整，即調(diào)整上部基準(zhǔn)外形、下部基準(zhǔn)外形等。外層幕墻上直接附著防火隔離墻，整體看來，幕墻系統(tǒng)為直立階梯式。內(nèi)層玻璃幕墻以標(biāo)準(zhǔn)層樓板外圍為基準(zhǔn)，具體布置為垂直圓筒形，內(nèi)層幕墻共分為7個區(qū)域，按照各個區(qū)域圓筒體半徑控制玻璃板片，確保與區(qū)域結(jié)構(gòu)整體形態(tài)相契合。

本工程項目在設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)時，在每層設(shè)置水平周邊圈梁，在每區(qū)設(shè)備層主結(jié)構(gòu)部位設(shè)置雙吊桿結(jié)構(gòu)，觀察內(nèi)外幕墻支撐結(jié)構(gòu)形式可知，整體類似“自行車輪”，和主體結(jié)構(gòu)連接的為水平徑向撐桿。在設(shè)計每層由巨柱側(cè)向支承的連續(xù)構(gòu)件時，選擇的支撐構(gòu)造為豎向中心間距為4. 45米的內(nèi)部水平圈梁，與內(nèi)部水平圈梁相連接的圈梁，應(yīng)確保能夠為外部水平圈梁提供穩(wěn)定的側(cè)向支承徑向支撐。

4 結(jié)語

通過應(yīng)用超大玻璃幕墻，能夠提高辦公樓建筑的整體質(zhì)量和觀感，營造出高品質(zhì)的辦公樓建筑。在辦公樓建筑中應(yīng)用玻璃幕墻，設(shè)計人員要掌握高層辦公樓建筑對超大玻璃幕墻的應(yīng)用需求，并進(jìn)一步了解超大玻璃幕墻的自身結(jié)構(gòu)特征，高度集成化的進(jìn)行超大玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計、防火設(shè)計和可靠性設(shè)計等，要把握設(shè)計重難點，利用現(xiàn)代化的技術(shù)和軟件提高設(shè)計精準(zhǔn)度和效率，為后續(xù)超大玻璃幕墻的施工提供精細(xì)化和全面可靠的參考。

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