高層建筑玻璃幕墻設(shè)計與施工分析

蘇甲

摘 要 玻璃幕墻的設(shè)計相較于傳統(tǒng)高層建筑的設(shè)計對于設(shè)計的質(zhì)量要求更高，并且設(shè)計的難度也較大，因此對于玻璃幕墻的設(shè)計需要相關(guān)設(shè)計人員進行不斷地探討和研究。本文旨在通過幾方面的描述來對玻璃幕墻設(shè)計要點進行闡述，首先針對高層建筑玻璃幕墻設(shè)計相較于傳統(tǒng)高層建筑墻設(shè)計的優(yōu)勢進行了對比，然后對高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計要點進行了解析，其中重點在于應(yīng)用BIM技術(shù)進行玻璃幕墻的設(shè)計，最后對全文的內(nèi)容進行總結(jié)，以供設(shè)計人員參考。

關(guān)鍵詞 高層建筑 玻璃幕墻 BIM技術(shù)

中圖分類號：TU2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）02-0106-03

現(xiàn)階段我國的高層建筑玻璃幕墻的風(fēng)格和類型多種多樣。對于玻璃質(zhì)地的幕墻而言，在設(shè)計玻璃幕墻的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)過程中，要保證具有良好的承重性，同時所能夠承受的應(yīng)力載荷也應(yīng)該滿足工藝要求，并且要不斷地進行力學(xué)性能的優(yōu)化設(shè)計，這樣才能夠保證這種類型的高層建筑玻璃幕墻具有良好的質(zhì)量。

1 高層建筑玻璃幕墻的優(yōu)勢

1.1 節(jié)能環(huán)保

高層建筑玻璃幕墻所使用的材料大多為綠色環(huán)保材料，因為綠色環(huán)保材料最為符合高層建筑玻璃幕墻的建設(shè)理念，并且高層建筑玻璃幕墻也大多以環(huán)保高層建筑的形式建設(shè)。在材料選擇、施工方式等方面的環(huán)保細節(jié)把控較強，因此不會受到單一材料的限制，多元化的材料和設(shè)備選擇也使得高層建筑玻璃幕墻能突出環(huán)保節(jié)能的特點，確保我國始終貫徹綠色可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

1.2 操作簡單

高層建筑玻璃幕墻大多以拼裝形式進行施工，因此這種高層建筑最大的優(yōu)勢就是操作較為簡單，并且對環(huán)境污染很小，在高層建筑施工中產(chǎn)生的垃圾也很少，這些都是環(huán)保類型高層建筑的特點，并且拼裝式的施工方式和較少的廢物處理也使得施工操作變得簡單易行，有效地降低了安裝人員的工作難度。

1.3 節(jié)約成本

高層建筑玻璃幕墻在建設(shè)中將工程的重點放在了節(jié)省人力、物力以及設(shè)備的使用頻率上，因此，在工程建設(shè)中間接地減少了高層建筑設(shè)計和建設(shè)中的成本，并且使得機械化和自動化的設(shè)備使用率增加，這就有效地融合了先進的科學(xué)技術(shù)手段，可以從根本上使施工效率得到有效的提升，確保高層建筑設(shè)備的參與度更高[1]。

2 高層建筑玻璃幕墻的施工特點

玻璃幕墻在實際施工過程中可以在外墻加設(shè)保溫層，這樣就能夠極大地降低室內(nèi)在進行采暖過程中對能量的過度損耗情況。預(yù)制的墻體和門窗構(gòu)件所用的材料可以擁有隔音功能，這樣只要在玻璃幕墻施工過程中將這些構(gòu)件組裝好，就能夠使得住戶得到一個安靜良好的環(huán)境。玻璃幕墻施工中所選用的建設(shè)材料和傳統(tǒng)的建設(shè)材料的不同之處在于玻璃幕墻的施工材料較為輕便，這樣就能夠節(jié)省很多在施工中所用到的人力物力，并且減少了施工能耗，在玻璃幕墻施工中使用輕質(zhì)材料能夠極大地減輕高層建筑物的整體重量并且增加高層建筑物的預(yù)應(yīng)力性能。

在玻璃幕墻施工材料的選擇上要保證材料的不易燃性，在高層建筑物發(fā)生火災(zāi)時能夠保證火勢不會迅速蔓延。并且這種施工方式并不像傳統(tǒng)的施工高層建筑中追求奢華的建設(shè)效果或者精致的建設(shè)裝飾，而是在施工的中應(yīng)用那些簡約且性能較好的材料，這樣能夠使得高層建筑物的整體典雅素凈，同時也能夠保證其不會發(fā)生變形、褪色等材料問題。在玻璃幕墻的高層建筑施工的同時也能夠進行高層建筑過程的改建，為新的電氣設(shè)備和通訊設(shè)備的使用創(chuàng)造一定的可能性。

玻璃幕墻在高層建筑施工中主要是通過選取輕便的施工材料，對建筑物的外墻進行包裹的保護作用，尤其是在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景之下，玻璃幕墻的設(shè)計不僅能提高建筑物的安全性，更能提高建筑物的美觀性，由于我國逐漸開展了城市化建設(shè)，高層建筑物不斷增多，為了保障高層建筑物在惡劣的天氣中不受風(fēng)、雨等影響而出現(xiàn)變形和結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象，玻璃幕墻的作用是很大的，合理的利用玻璃幕墻能夠增強建筑物的保溫和抗壓等能力，使人們對高層建筑物的質(zhì)量更信任，有利于保障高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

3 高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計要點

3.1 玻璃幕墻設(shè)計

玻璃幕墻在高層建筑設(shè)計中的作用非常大，尤其是在高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計中，玻璃幕墻的設(shè)計能夠直接影響到其整個施工流程和施工質(zhì)量。玻璃幕墻設(shè)計人員必須要在施工前對現(xiàn)場的實際情況進行勘察，并對高層建筑的內(nèi)部進行詳細的了解，對于施工所要達到的性能要求也需要掌握，從而在這些基礎(chǔ)上進行精確的玻璃幕墻設(shè)計。玻璃幕墻設(shè)計中涉及到的構(gòu)件有很多，例如對墻體支撐的精確設(shè)計能夠使得高層建筑的穩(wěn)定性得到有效提升。另外在玻璃幕墻生產(chǎn)的過程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以極大地優(yōu)化組件生產(chǎn)的過程[2]。

玻璃幕墻中的零件銜接是高層建筑玻璃幕墻施工的要點，并且其銜接技術(shù)設(shè)計和施工之間關(guān)系緊密，因此玻璃幕墻設(shè)計公司應(yīng)該向玻璃幕墻制造工廠提供相應(yīng)的銜接技術(shù)設(shè)計信息。為了能夠在玻璃幕墻生產(chǎn)中加強BIM技術(shù)的支持，可以從高層建筑模型中獲取一些較為有用的信息，使得高層建筑信息的利用率得到提高的同時也能夠讓玻璃幕墻加工工廠得到準確的加工數(shù)據(jù)。在BIM中提取重要的資料以供后期構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)人員進行探討和交流，并且這些資料還能夠為施工人員提供準確的施工進度把握。在應(yīng)用BIM技術(shù)的初期階段，應(yīng)該首先加強高層建筑玻璃幕墻的模型化。

3.2 玻璃幕墻拆分設(shè)計

在拆分設(shè)計平臺運營的基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)課是實現(xiàn)各專業(yè)的工作文件云共享。在本地文件和平臺中心通過同步實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交換，在專業(yè)內(nèi)部和專業(yè)之間可以將這些數(shù)據(jù)進行共享，然后互相借鑒參考。各專業(yè)之間可以將最新的設(shè)計方案無縫銜接，從而從眾多設(shè)計方案中挑選出最適合于高層建筑墻體工程現(xiàn)場的設(shè)計，然后對這些設(shè)計進行融合。專業(yè)間拆分主要是通過專業(yè)間的文件相互比較來實現(xiàn)的，在專業(yè)間實現(xiàn)文件的實時參照，并且能夠使得專業(yè)間互相監(jiān)督、互相檢查，對于碰撞檢查和參數(shù)檢查等，能夠及時地發(fā)現(xiàn)各個專業(yè)間設(shè)計存在的問題，并對這些設(shè)計問題進行有效的協(xié)調(diào)處理，進而解決。

BIM模型搭建的過程需要提供玻璃幕墻的所有參數(shù)，例如墻體參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等等。然后將裝配高層建筑施工的周邊環(huán)境和高層建筑建設(shè)所涉及的墻體模型數(shù)據(jù)、區(qū)間模型數(shù)據(jù)、高層建筑機電模型數(shù)據(jù)、高層建筑系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)和裝修環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)等等一系列的全方位數(shù)據(jù)輸入到BIM建模中，從而展開工作量的統(tǒng)計，對墻體進行綜合檢查并能夠提出多項有價值的施工管理建議[3]。

3.3 節(jié)點設(shè)計

玻璃幕墻的節(jié)點設(shè)計是高層建筑玻璃幕墻工程整體的核心，同時也是保證高層建筑玻璃幕墻質(zhì)量的重要手段。在進行節(jié)點設(shè)計的過程中，高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計者應(yīng)該注意節(jié)點設(shè)計的安全性，并且保證節(jié)點在整個高層建筑中的科學(xué)合理性。要確保施工現(xiàn)場的節(jié)點設(shè)計計算和節(jié)點設(shè)計分析符合高層建筑玻璃幕墻施工的實際工程情況，并且保證高層建筑玻璃幕墻的整體質(zhì)量。在當(dāng)下已經(jīng)出現(xiàn)了多種節(jié)點連接技術(shù)，其中最為常見的節(jié)點連接技術(shù)就是螺栓連接，并且這種連接方式是最為科學(xué)合理的。

在進行節(jié)點設(shè)計的過程中高層建筑的開發(fā)人員應(yīng)該根據(jù)施工中的具體要求來對連接模型進行合理的規(guī)劃從而制定節(jié)點。在進行節(jié)點設(shè)計的實踐中，高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計原則和普通的高層建筑設(shè)計原則基本相同，并且在實際的高層建筑施工中，應(yīng)該對節(jié)點進行多種方式的結(jié)合使用，這樣才能夠使高層建筑玻璃幕墻達到良好的施工效果。對節(jié)點的設(shè)計進行重建的時候應(yīng)該根據(jù)實際情況，對從施工現(xiàn)場返回的數(shù)據(jù)進行分析，并結(jié)合設(shè)計標(biāo)準對節(jié)點設(shè)計進行優(yōu)化。

3.4 精細化設(shè)計

因為玻璃幕墻存在一定的復(fù)雜性，所以在施工途中經(jīng)常會遇到墻的預(yù)埋件安裝和管路的安裝等，在這些玻璃幕墻的工藝進行中，以往的設(shè)計圖紙是無法達到良好的效果的，不光是傳統(tǒng)的紙質(zhì)圖紙無法達到這種效果，甚至二維圖紙中找出這些玻璃幕墻的設(shè)計問題也是很難的。在實際施工的過程中，這些問題就會集中的暴露出來，例如玻璃幕墻發(fā)生穿插等情況時有發(fā)生，這就會使得高層建筑單位不得不調(diào)整施工方案，從而避開出現(xiàn)穿插的位置。但是這種施工方案的改制會出現(xiàn)嚴重的拖慢施工效率情況，首先施工圖紙在進行改制的過程中需要施工人員和設(shè)計人員的溝通，并且圖紙在設(shè)計過后還需要審核部門進行審核，批準后才能夠予以修改，這就耗費了大量的時間，并且圖紙的更改還會造成高層建筑材料的增多現(xiàn)象，從而嚴重的拖慢了施工的進程，最終導(dǎo)致項目不能夠按期完成[4]。

利用BIM軟件進行玻璃幕墻的設(shè)計就會有效的避免出現(xiàn)這樣的問題，BIM的圖紙構(gòu)建大多屬于三維模型，這種三維模型會將軟件的自動檢測，評審工作以及模型設(shè)計中存在的問題融為一體進行解決，并且在設(shè)計人員收到問題信息后可以對設(shè)計的方案直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的玻璃幕墻庫進行整改，這就能省去很多的圖紙審核時間，并且極大地使圖紙的修改加速。在設(shè)計的方案經(jīng)過整改、修正過后，BIM軟件會進行重新檢測，并形成三維建模，并再次的提示錯誤，通過多次反復(fù)的提示和問題的設(shè)計解決可以解決所有遇到的問題。例如在房屋裝修的設(shè)計中，經(jīng)常會發(fā)生管線布置和構(gòu)件相碰撞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是高層建筑建設(shè)中管線敷設(shè)的種類眾多，有很多強電線路、弱電線路、給排水線路等等，這些線路的敷設(shè)量非常的龐大且復(fù)雜，玻璃幕墻的構(gòu)件具有一定的預(yù)制性和模塊性，因此玻璃幕墻和管道、線路的協(xié)調(diào)是很難實現(xiàn)的。但是BIM軟件可以檢測管道位置是否正確，并指示操作人員進行更正，因此這種三維建模能夠促使管線的敷設(shè)和構(gòu)建協(xié)調(diào)得更加合理，并且在監(jiān)理人員的充分參與下完成分析過程，能夠降低高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計誤差。

3.5 防火設(shè)計

隨著高層建筑物逐漸增多，火災(zāi)等危險事故的救援難度也逐漸增強，如果救援工作不到位，會嚴重威脅到人們的生命財產(chǎn)安全，所以我們要重點對玻璃幕墻進行防火設(shè)計，通過對玻璃幕墻水平方向和豎直方向進行隔離帶的設(shè)置，合理地對高層建筑物進行分區(qū)與層間防火設(shè)計，避免在火災(zāi)過程中，高溫?zé)熿F和火焰進一步擴散，嚴重地破壞建筑物的結(jié)構(gòu)，并且威脅人們的安全。在進行防火設(shè)計時，設(shè)計人員要重點從水平防火和豎向防火兩方面進行設(shè)計，水平防火也就是層間防火，需要嚴格把控防火隔離帶的設(shè)置高度和厚度，采用防火巖棉和鍍鋅鋼板等，對防火隔離帶的厚度進行填塞和承托設(shè)置。在豎向防火設(shè)計中，需要設(shè)計人員采用不可燃的材料設(shè)計防火幕墻，并且根據(jù)不同的防火區(qū)和層間進行防火墻的板塊設(shè)計。

3.6 抗風(fēng)壓設(shè)計

在現(xiàn)階段的玻璃幕墻的安全性設(shè)計中，抗風(fēng)壓設(shè)計是很重要的，尤其是在高層建筑工程中，由于建筑物逐漸增高，伴隨著風(fēng)力逐漸增強，為了保障玻璃幕墻具備一定的安全性，設(shè)計人員要著重通過合理的設(shè)計手段，強化玻璃幕墻的抗風(fēng)壓性，現(xiàn)階段，設(shè)計人員逐漸明確了在實際的生活當(dāng)中，建筑物承受的風(fēng)力情況主要是由于周圍的環(huán)境和建筑物的形狀，在提高玻璃幕墻抗風(fēng)能力的設(shè)計工作中，設(shè)計人員要事先根據(jù)建筑物的不同體型和不同的位置，調(diào)查建筑物能夠負荷的風(fēng)力情況，通過風(fēng)洞試驗等方法進行建筑物的風(fēng)荷載計算，得出風(fēng)壓不同時會對建筑物造成什么影響，設(shè)計人員還要重視玻璃幕墻的設(shè)計材料，選擇不易變形和抗壓能力強的材料，從根本上提升玻璃幕墻的抗風(fēng)壓能力，進而保障玻璃幕墻具有良好的安全性。

3.7 遮陽設(shè)計

由于現(xiàn)階段建筑物的高度逐漸增加，受光情況加劇，為了確保高層建筑物的居民不受陽光的影響，設(shè)計人員在進行玻璃幕墻的設(shè)計時，要著重提高玻璃幕墻的遮陽性，降低玻璃的遮陽系數(shù)和合理地在高層建筑物的外部安裝一些遮陽裝置，比如對建筑物的造型進行一些遮陽的設(shè)計等，尤其是在我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的當(dāng)下，設(shè)計師可以在建筑物的外部安裝一些電動的遮陽裝置讓居民可以根據(jù)光照的變化情況進行遮陽裝置的有效調(diào)節(jié)，但是現(xiàn)階段的高層建筑物在遮陽設(shè)計中仍舊存在一些問題，尤其是在降低了玻璃幕墻的遮陽系數(shù)之后，會影響玻璃的透光性，使房間變暗，因此，我們可以不斷地提高遮陽裝置的設(shè)計和安裝技術(shù)，使高層建筑物的設(shè)計方式得到不斷的創(chuàng)新與改善。

4 結(jié)語

綜上所述，加強玻璃幕墻裝修體系的合理性可以保障整體高層建筑設(shè)計方案的質(zhì)量，玻璃幕墻的合理性能夠為后續(xù)施工提供強有力的支撐，并且能夠?qū)κ┕みM行指導(dǎo)，使得玻璃幕墻可以更加的完善科學(xué)，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?，高層建筑玻璃幕墻設(shè)計的利潤和效益也正體現(xiàn)于此。

參考文獻：

[1] 何兵，張友杰，李廣，等.超高復(fù)雜異形結(jié)構(gòu)幕墻單元體的深化設(shè)計及吊裝關(guān)鍵施工技術(shù)[J].高層建筑施工，2019，41（10）：1832-1834.

[2] 陳軍材.高層建筑玻璃幕墻設(shè)計與施工技術(shù)分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2019（01）：113.

[3] 王凌艷.建筑玻璃幕墻安全及其對策研究[J].四川水泥，2016（12）：242.

[4] 毛鶴群，李曉東.建筑玻璃幕墻光反射影響評價標(biāo)準探討[J].上海船舶運輸科學(xué)研究所學(xué)報，2017（02）：63-66.