探究高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

彭成泉 珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司工程師

隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，城市建設(shè)越來越受到國家的重視。在此背景下，大部分人們定居在市區(qū)，導(dǎo)致城市人流密集，土地資源更加緊張。為了提高土地利用率，建設(shè)高層建筑是較好的解決方案。與此同時(shí)，高層玻璃幕墻也被廣泛應(yīng)用。高層玻璃幕墻不僅能幫助城市建筑抵御一定的風(fēng)沙侵害，而且具有隔熱的功能，采用多層玻璃可以抵擋大部分的太陽輻射。此外，高層幕墻玻璃還增加了城市的美感，具有美化城市的作用。但是施工難度較大，在建設(shè)過程中需要結(jié)合玻璃的性能結(jié)構(gòu)和人們的使用需求合理地設(shè)計(jì)方案，完善施工技術(shù)。

1 玻璃幕墻的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 玻璃幕墻設(shè)計(jì)的靈活性

早在玻璃幕墻剛興起的時(shí)候，大部分企業(yè)都是單獨(dú)承擔(dān)設(shè)計(jì)和施工兩方面的工作，這樣不僅增加了企業(yè)的生產(chǎn)壓力，而且?guī)磔^多弊端。由于企業(yè)缺乏專業(yè)的設(shè)計(jì)人才，難以正確地根據(jù)玻璃本身的結(jié)構(gòu)特性安排合理的采光度，使得設(shè)計(jì)的玻璃功能性較差，設(shè)計(jì)缺乏美感。另外只是簡單地將玻璃合理安置，缺乏設(shè)計(jì)的靈活性，而且施工過程中也可能會出現(xiàn)材料質(zhì)量較低、使用年限較短以及安全隱患較大的弊端。但是隨著近年來我國外包產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，眾多優(yōu)秀的設(shè)計(jì)公司產(chǎn)生。在國家政策的指引下，眾多公司將幕墻玻璃的設(shè)計(jì)和施工承包給專業(yè)的公司，不僅減少了不必要的安全隱患，而且還可以結(jié)合業(yè)主的要求和當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境作出合理的設(shè)計(jì)方案，增加了設(shè)計(jì)的靈活性[1]。

1.2 玻璃幕墻使用材料的環(huán)保性

隨著我國對環(huán)境保護(hù)重視程度的提高，企業(yè)紛紛借助科技力量降低玻璃材料的污染性，采用環(huán)保材料。近年來我國幕墻設(shè)計(jì)充分借助自然環(huán)境，減少資源的消耗。例如，在隔熱方面，幕墻玻璃在原有玻璃上增添一定比例的金屬氧化物，使其充分吸收太陽光的紅外線，增加透光率的同時(shí)，加強(qiáng)了建筑的保溫功能，節(jié)省能源消耗。另外，真空玻璃的使用減少了玻璃的導(dǎo)熱性，可以起到良好的節(jié)能環(huán)保作用，新型化學(xué)物質(zhì)的使用替代原有的玻璃材料，降低其生產(chǎn)的污染性，有利于環(huán)境保護(hù)。

2 高層玻璃幕墻的設(shè)計(jì)方案

2.1 靈活采用玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)形式

玻璃幕墻主要是由骨架、附架以及玻璃3 個(gè)部分組成，其中骨架是支撐玻璃堅(jiān)固程度的重要部分。目前，玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)主要有金屬支承結(jié)構(gòu)點(diǎn)式、全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式以及拉桿結(jié)構(gòu)點(diǎn)式3 種結(jié)構(gòu)形式。每種結(jié)構(gòu)形式都有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其中金屬支承結(jié)構(gòu)采用金屬材料為骨架支撐，安全性較強(qiáng)，同時(shí)靈活的造型變化也滿足人們對建筑美感的追求。全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式成本較低，獨(dú)特的連接方式使得建筑視線開闊，給人以空間最大化的視覺體驗(yàn)。而拉桿結(jié)構(gòu)點(diǎn)式采用不銹鋼拉桿或拉索支撐幕墻，減少玻璃整體受力情況，使得玻璃在運(yùn)輸過程中降低破損率。在設(shè)計(jì)過程中要充分借助各種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，靈活地采用支架結(jié)構(gòu)，增加玻璃的功能性。

2.2 依據(jù)環(huán)境和戶主要求使用玻璃材質(zhì)

玻璃的使用具有靈活性，不同場合和采光情況對玻璃的材質(zhì)、顏色以及角度使用有區(qū)別。例如，在一些公共場所的建筑設(shè)計(jì)上，如商場、文體設(shè)施以及博物館等人流量較大的公共區(qū)域高層部位的外圍應(yīng)當(dāng)采用帶有安全夾層玻璃，并且選用堅(jiān)固的連接材料加固玻璃，防止玻璃墜落造成人員傷亡[2]。高層建筑最容易受到風(fēng)塵和輻射等環(huán)境因素的影響，因此玻璃的質(zhì)量和功能要求較高。熱反射玻璃對可見光的透射率較為適當(dāng)，同時(shí)可以較好地反射紅外線和吸收紫外線，隔熱效果較好，在較為干燥炎熱的環(huán)境下是較好的選擇。玻璃幕墻的顏色根據(jù)玻璃不同的透光率變化，往往不同的安裝角度和建筑位置會呈現(xiàn)不同的玻璃顏色，有利于充分利用自然光源的同時(shí)增加建筑的美觀度。

2.3 根據(jù)建筑受力使用恰當(dāng)?shù)闹慰蚣?/h3>

使用框架支撐玻璃墻可以有效地承擔(dān)玻璃自身的重量，減少玻璃的負(fù)荷，延長玻璃的壽命，增加高層玻璃幕墻的安全性。目前，支撐框架主要有明框、隱框、半隱框以及不規(guī)則框架等多種形式，每種框架結(jié)構(gòu)都有一定的適用范圍。其中，明框施工技術(shù)水平要求較低，可以同時(shí)固定玻璃和支撐骨架，安全性較強(qiáng)。隱框在建筑外圍看不見玻璃金屬框架，需要借助特定的膠將玻璃固定，主要靠密封膠承載玻璃的重量，技術(shù)水平要求高，操作不方便。與此相比，半隱框結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，更能體現(xiàn)建筑的美感。在設(shè)計(jì)玻璃支撐形式時(shí)要主動觀察原有建筑的高度、玻璃尺寸以及建設(shè)風(fēng)格，多角度衡量，實(shí)現(xiàn)實(shí)用與美感多元化需求。

2.4 注意玻璃幕墻的防火設(shè)計(jì)

高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，損失較大，尤其是高層玻璃幕墻在火災(zāi)下承受能力較弱，很可能導(dǎo)致玻璃脫落，危及附近建筑，傷害行人，造成更大的損失。因此在設(shè)計(jì)高層幕墻玻璃時(shí)要注重防火功能的增加以及幕墻與樓板間的防火區(qū)域建設(shè)，細(xì)化銜接處，在玻璃幕墻的填充處使用防火材料，安裝感應(yīng)系統(tǒng)，使其在火災(zāi)發(fā)生時(shí)迅速作出反應(yīng)，依靠噴頭及時(shí)為玻璃降溫，以防造成不可逆的危害[3]。

3 高層玻璃幕墻的施工技術(shù)探究

3.1 根據(jù)圖紙組合安裝單個(gè)玻璃

每一塊玻璃的拼接質(zhì)量會影響到后續(xù)施工建設(shè)質(zhì)量，施工開始前要提前做好準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格根據(jù)圖紙的尺寸要求將玻璃按照設(shè)計(jì)的效果進(jìn)行拼裝。在此過程中要精準(zhǔn)測量，減少玻璃誤差，使玻璃的支撐骨架和橫梁保持垂直，同時(shí)要注意保持支柱的穩(wěn)定。高層建筑玻璃幕墻施工技術(shù)較為復(fù)雜，涉及到諸多零部件，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。通過細(xì)致分析高層建筑玻璃幕墻的具體結(jié)構(gòu)，可以幫助相關(guān)設(shè)計(jì)人員深入地研究相關(guān)施工技術(shù)。在高層玻璃幕墻安裝過程中，首先需要相關(guān)技術(shù)操作人員調(diào)整主次龍骨位置，隨后利用專業(yè)工具調(diào)整安裝螺栓，利用膠條暫時(shí)固定玻璃幕墻，然后安裝縱向扣板和隔熱塊，接著安裝內(nèi)壓板。

圖1 高層建筑玻璃幕墻組裝與拼接結(jié)構(gòu)

3.2 施工測量放線

在高層建筑施工過程中，為了保持安裝的準(zhǔn)確性需要確定中垂線。施工過程中可以根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和實(shí)際數(shù)據(jù)預(yù)估決定出幕墻的大致位置，定好建筑轉(zhuǎn)角處銜接點(diǎn)的位置，進(jìn)行埋線，然后再結(jié)合設(shè)備具體使用情況，反復(fù)測量玻璃幕墻的安裝角度，利用專業(yè)化儀器調(diào)整玻璃幕墻角度。在此過程中需要注意天氣狀況，必須保證測量環(huán)境周圍風(fēng)力小于四級，以便保證角度測量準(zhǔn)確性。

3.3 幕墻的骨架安裝

在施工過程中要注意立柱和建筑整體高度間的聯(lián)系，根據(jù)樓層高度適當(dāng)調(diào)整立柱的垂直高度，同時(shí)也要注意空間內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)的美觀。在安裝完立柱后，將各立柱間用套管連接，同時(shí)要留有一定的銜接縫隙，避免使用過程中的溫度變化導(dǎo)致玻璃墻形狀不穩(wěn)定。安裝完立柱后需要使用橫梁將其固定，增加建筑的穩(wěn)定性。

3.4 安裝玻璃以及后期的防護(hù)措施

玻璃的安裝要根據(jù)一定的順序，放置玻璃時(shí)要留出一定的傾斜角度保持玻璃的穩(wěn)定性，防止玻璃損壞造成經(jīng)濟(jì)損失。工人在施工過程中要對之前的施工進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臋z測，一切沒問題后再進(jìn)行安裝，這樣有利于提高工程進(jìn)度，減少建設(shè)損失。此外，在安裝過程中還要注意各玻璃銜接的地方，采用特殊方式將其固定，提高施工質(zhì)量[4]。

由于高層建筑缺乏阻擋，受到的環(huán)境影響較大，在惡劣天氣下高層玻璃很容易遭受損壞，所以在玻璃安裝結(jié)束后要在其頂部加固鐵皮，同時(shí)建設(shè)后期要對玻璃頂端及時(shí)維修，加強(qiáng)防滲處理，減少雨水或者冰雹對玻璃的侵蝕。安裝結(jié)束后要留有一段檢測期，定期對玻璃的縫隙、樓板銜接處以及防火設(shè)施等進(jìn)行全方位檢測與維修，確保玻璃使用的安全。

3.5 注意施工技術(shù)安全

高層玻璃幕墻的安裝危險(xiǎn)性較大，由于高處作業(yè)對細(xì)節(jié)性要求較高，尤其是對不規(guī)則建筑物施工時(shí)，曲面銜接較多，高空操作靈活性較差，因此相關(guān)施工人員以及技術(shù)操作人員需要提前熟悉每塊玻璃的重量以及施工操作難點(diǎn)。在拼接過程中要找準(zhǔn)每塊玻璃的受力點(diǎn)，使玻璃均勻受力，同時(shí)要設(shè)計(jì)好玻璃的承重力，降低施工過程中的危險(xiǎn)系數(shù)。

4 結(jié)語

高層建筑中玻璃幕墻的應(yīng)用越來越廣泛，玻璃幕墻的應(yīng)用為日常生活增添了美感的同時(shí)，也為舒適生活盡提供了保障。但高層玻璃幕墻也有一些缺點(diǎn)，影響著人們的日常生活。應(yīng)該借助新進(jìn)的科技改進(jìn)這些缺點(diǎn)，讓高層幕墻玻璃的優(yōu)勢更好地發(fā)揮，創(chuàng)造美好生活。