高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制

摘 要：在高層建筑中應(yīng)用玻璃幕墻，不僅有助于提高建筑的美觀性，而且還有助于提高建筑的防護(hù)效果。所以，玻璃幕墻在建筑中獲得廣泛運(yùn)用，但玻璃幕墻設(shè)計(jì)中還存有不足，應(yīng)注重玻璃幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)和質(zhì)量控制，防止發(fā)生事故。通過結(jié)合重慶中交世通大廈項(xiàng)目實(shí)際情況，分析了高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制，旨在為我國高層建筑的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑;玻璃幕墻設(shè)計(jì);質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TV697? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2022）07-0020-03

0 引言

近些年來，伴隨我國城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，各種高層建筑規(guī)模不斷拓展。而玻璃幕墻設(shè)計(jì)在高層建筑施工建設(shè)中具有廣泛運(yùn)用，玻璃幕墻設(shè)計(jì)和施工管理控制對于提高建筑工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量、觀感度意義重大。在高層玻璃幕墻的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)重視分析高層建筑項(xiàng)目的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，加強(qiáng)各種要素的整合，注重玻璃幕墻的設(shè)計(jì)。還要增強(qiáng)玻璃幕墻的質(zhì)量控制，充分提高玻璃幕墻的施工效果，有效提升玻璃幕墻的安全性和穩(wěn)定性。

1 玻璃幕墻簡述

高層建筑玻璃幕墻所應(yīng)用的材料最為常見的有兩種，即中空鋼化玻璃或是中空夾層鋼化玻璃。

中空玻璃（Insulating Glass）的組成部分包含兩片或多片浮法玻璃，玻璃之間需要用鋁合金隔框隔開，鋁合金隔框之內(nèi)需要添加干燥劑，隔框和玻璃之間利用丁基膠密封之后在采用聚硫膠（用作明框幕墻）或者結(jié)構(gòu)膠（用作隱框幕墻）作為二道密封，中空層（厚度為6 mm、9 mm、12 mm、14 mm、17 mm，其中常用的為9 mm、12 mm）可以是干燥空氣，還需要填充惰性氣體，例如：氪氣、氬氣或者特種氣體如氟化硫，中空玻璃具有較強(qiáng)的保溫、隔熱、隔聲性能。

夾層玻璃（Laminated Glass）：其中常見的夾層玻璃分為兩層玻璃中間設(shè)置一層（一般包含0.38、0.76、1.14、1.52等）或者多層玻璃多層聚乙烯醇縮丁醛（Polyvinyl butyral，PVB）膠片，利用高壓窯等相關(guān)設(shè)備通過加壓加熱組合為夾層玻璃[1]。其特點(diǎn)就是具備較強(qiáng)的安全性能，如果在外力的作用下發(fā)生破壞，可能會(huì)發(fā)生裂痕，但不會(huì)發(fā)生碎落。而且還具備很強(qiáng)的隔音和防治紫外線的基本功能。PVB有助于更好地吸收到?jīng)_擊能力，采用厚度不同的PVB和玻璃片數(shù)可制作成為防彈型玻璃，還要預(yù)防PVB發(fā)生浸水。不同形式的幕墻結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)的互相連接模式詳見表1所示。

2 工程項(xiàng)目介紹

重慶中交·世通大廈項(xiàng)目，建設(shè)用地面積23 686㎡（約35.5畝），容積率不大于3.2，項(xiàng)目總建筑面積10.72萬m2，由地下車庫地上2幢塔樓組成，包含寫字樓、公寓、商業(yè)、酒店等業(yè)態(tài)。項(xiàng)目1#樓為超高層建筑，建筑面積為7.94萬 ㎡，建筑高度158.70 m，地上35層、地下2層，為鋼筋砼框架-核心筒結(jié)構(gòu)。外裝飾采用框架式玻璃幕墻。幕墻基本情況介紹如下[2]。

項(xiàng)目1號(hào)樓立面凹槽水滴狀造型處玻璃幕墻，因圓弧半徑較大，由原方案圓弧形玻璃優(yōu)化為折線玻璃，在保證外觀的前提下減小施工難度，降低工程成本。

玻璃幕墻單片玻璃面積大小直接影響玻璃設(shè)計(jì)厚度，項(xiàng)目原方案5.1 m層高除層間防火封堵分格外設(shè)計(jì)為一片貫通整層的大玻璃，玻璃為TP15較低透光Low-E+12A+TP15 mm，通過優(yōu)化，在層間欄桿高度位置增加一道橫框，單片玻璃面積變小，厚度由TP15 mm優(yōu)化為TP10 mm。

常規(guī)玻璃幕墻為雙層中空玻璃，戶內(nèi)設(shè)計(jì)砼反坎和欄桿，項(xiàng)目1～19層為清水交房，按常規(guī)雙層TP10較低透光Low-E+12A+TP10 mm透明中空玻璃設(shè)計(jì)，戶內(nèi)欄桿采用滿足驗(yàn)收、造價(jià)較低的普通欄桿，總造價(jià)降低，19～35層為五星級酒店，層高3.85 m，戶內(nèi)需做精裝飾，設(shè)計(jì)與五星級酒店裝飾標(biāo)準(zhǔn)匹配的欄桿造價(jià)較高，影響美觀，因此在設(shè)計(jì)過程中優(yōu)化為雙層中空、靠戶內(nèi)單面夾膠玻璃，TP10較低透光Low-E+12A+TP6+1.52pvb+TP6 mm厚中空夾膠玻璃，取消室內(nèi)砼反坎和欄桿，總體成本降低，提高整體效果[3]。

全玻璃幕墻在層間設(shè)計(jì)防火封堵，且層間有龍骨支架、螺栓等，為保證幕墻整體效果，節(jié)點(diǎn)不外露，原方案為2厚鋁板做為背襯板，成本較高。施工圖設(shè)計(jì)過程中將鋁背板優(yōu)化為0.6厚的鍍鋅鋼板，既保證設(shè)計(jì)效果又降低工程成本。

3 玻璃幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 玻璃幕墻的抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)

在重慶中交·世通大廈項(xiàng)目玻璃幕墻的設(shè)計(jì)過程中，抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)作為超高層建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要的內(nèi)容。對于風(fēng)荷載而言，需充分結(jié)合《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》明確相關(guān)風(fēng)壓信息。然而由于計(jì)算軟件的限制性，導(dǎo)致項(xiàng)目風(fēng)荷載很容易受到周邊場地各種情況的影響，容易發(fā)生和計(jì)算值相差很大的狀況，而有效的解決方式就是采取風(fēng)洞試驗(yàn)法開展分析，采取模擬試驗(yàn)?zāi)Ｊ将@取不同位置在實(shí)際應(yīng)用中可承受最大的風(fēng)荷載[4]。

充分結(jié)合結(jié)構(gòu)形式能夠分成自立式塔式結(jié)構(gòu)與拉線式桅式結(jié)構(gòu)，同樣高度不同位置的體型系數(shù)很容易出現(xiàn)差異性，風(fēng)荷載也會(huì)存在差異，所以，對于非對稱幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言，應(yīng)對正風(fēng)壓與負(fù)風(fēng)壓在高層建筑工程幕墻中發(fā)揮的作用進(jìn)行充分考慮。在計(jì)算構(gòu)件的結(jié)構(gòu)中，工作人員應(yīng)詳細(xì)校核變形與強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)，針對正常應(yīng)用與極限狀態(tài)的承載力進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算。

3.2 玻璃幕墻的防火設(shè)計(jì)

在重慶中交·世通大廈項(xiàng)目玻璃幕墻的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對防護(hù)隔離帶進(jìn)行充分考慮。其一，應(yīng)在水平方向設(shè)置防火隔離帶，即層間防火。其二，還要設(shè)置豎向防火隔離帶，進(jìn)而科學(xué)合理的配合高層建筑物平面，開展防火分區(qū)的設(shè)置[5]。防火隔離帶在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)揮的重要作用就是進(jìn)行高溫濃煙與火焰?zhèn)鞑ブ械淖韪?，防止火?zāi)情況更為嚴(yán)重，發(fā)生不可估量的影響。此外，同一幕墻板塊避免其跨越兩個(gè)防火區(qū)與層間防火密封，所以，防火分區(qū)位置的防火墻應(yīng)超出兩個(gè)分格，而分格中間幕墻立柱需被設(shè)置于防火區(qū)分界線上面。從本項(xiàng)目角度來講，防火幕墻框架需采用鋁合金龍骨。

3.3 玻璃幕墻的西向遮陽設(shè)計(jì)

根據(jù)重慶市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，重慶中交·世通大廈項(xiàng)目玻璃幕墻西向遮陽設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)項(xiàng)目定位及品質(zhì)要求，充分考慮節(jié)能要求、使用功能、實(shí)施效果，因此，西向遮陽問題已成為幕墻設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。一般條件下，西向遮陽通常以下幾種方案：①采取遮陽系數(shù)較低的玻璃。運(yùn)用遮陽系數(shù)較低的玻璃具有玻璃幕墻整體整潔性的優(yōu)勢，有助于提高幕墻的整體運(yùn)用效果。然而，其在具體的應(yīng)用中還存有很多的不足之處，例如：玻璃透通性很差，直接影響采光效果。②運(yùn)用遮陽裝置。在玻璃幕墻外側(cè)安裝遮陽裝置，其中較為常見的裝置包含遮陽百葉與遮陽造型等，如中空百頁目前技術(shù)不成熟，耐久性差，且成本較高。項(xiàng)目通過多方案對比，最終設(shè)計(jì)為豎向遮陽條方式。

3.4 玻璃幕墻的安全性設(shè)計(jì)

幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性對于整體高層建筑結(jié)構(gòu)存在直接影響，所以，荷載要求除外，還要對建筑結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行充分考慮。對于安全設(shè)計(jì)而言，應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的科學(xué)優(yōu)化，并考慮保護(hù)設(shè)計(jì)。重慶中交·世通大廈項(xiàng)目玻璃幕墻配件的設(shè)計(jì)需采取耐火等級不小于二級的材料，充分保障建筑物的安全性，根據(jù)實(shí)際情況確保建筑物結(jié)構(gòu)的良好設(shè)計(jì)。幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的優(yōu)化完善，避免出現(xiàn)冰雹等惡劣的天氣條件、其他因素等影響。

在進(jìn)行幕墻的設(shè)計(jì)中，需對垂直幕墻的剛性與結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行充分考慮。幕墻脫落事故一般發(fā)生于垂直幕墻，最大限度的保障結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接的穩(wěn)固性和可靠性，特別是溫度影響嚴(yán)重和易發(fā)生爆裂的玻璃幕墻。所以在玻璃幕墻的接縫設(shè)計(jì)過程中需重視玻璃邊緣和桿件之前的縫隙，避免玻璃因擠壓應(yīng)力而遭受損壞，減少玻璃的自爆率有助于充分提高玻璃幕墻的安全性。

3.5 玻璃幕墻的經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)

在進(jìn)行玻璃幕墻的設(shè)計(jì)中，需充分了解結(jié)構(gòu)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)要求、安全性標(biāo)準(zhǔn)、荷載標(biāo)準(zhǔn)，選取適宜的設(shè)計(jì)方案。應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)方案中材料的使用情況，避免發(fā)生因設(shè)計(jì)不足而發(fā)生材料浪費(fèi)的狀況。此外，在進(jìn)行幕墻分格設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)重視幕墻原材料尺寸的分析，防止發(fā)生偏差，在提高幕墻設(shè)計(jì)美觀性效果的基礎(chǔ)上，有效提升材料的成材率。不僅如此，在幕墻設(shè)計(jì)中應(yīng)科學(xué)設(shè)計(jì)鋁型鋼材截面，防止出現(xiàn)材料浪費(fèi)的狀況，并加強(qiáng)工程造價(jià)的嚴(yán)格控制。

4 高層建筑玻璃幕墻的質(zhì)量控制策略

4.1 高層建筑玻璃幕墻中設(shè)計(jì)管理的控制

在本項(xiàng)目的施工建設(shè)過程中，玻璃幕墻設(shè)計(jì)方案和建設(shè)質(zhì)量和美觀性存在直接關(guān)聯(lián)，為具體的施工提供有效指導(dǎo)。所以，施工設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)充分結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)具體特征，注重設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的處理，并結(jié)合施工技術(shù)人員的專業(yè)水平選擇適宜的施工技術(shù)。

此外，應(yīng)詳細(xì)檢查施工圖紙，尤其是各個(gè)細(xì)節(jié)的檢查，防止因細(xì)節(jié)問題嚴(yán)重影響總體質(zhì)量和安全。此外，在工程項(xiàng)目的建設(shè)中，應(yīng)注重施工單位和設(shè)計(jì)單位的相互溝通，使用前應(yīng)嚴(yán)格審核設(shè)計(jì)方案，從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面判斷設(shè)計(jì)方案的合理性和科學(xué)性。若是大型玻璃幕墻項(xiàng)目，設(shè)計(jì)人員需在現(xiàn)場提供指導(dǎo)，有助于提升施工建設(shè)質(zhì)量和效率。

4.2 高層建筑玻璃幕墻中預(yù)埋件安裝的控制

在玻璃幕墻的施工過程中，需要對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行深入研讀，精準(zhǔn)掌控施工作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置預(yù)埋件尺寸標(biāo)準(zhǔn)要求。在預(yù)埋件的加工過程中，需應(yīng)用負(fù)公差對預(yù)埋件尺寸能否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確，如果誤差超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，就要返工處理。在安裝以前，需了解預(yù)埋件的安裝位置，并結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況選擇適宜的施工方案，并采用合理措施進(jìn)行建筑主體與預(yù)埋鋼筋的有效固定，按照建筑主體結(jié)構(gòu)鋼筋與預(yù)埋鋼筋兩者的互相焊接，科學(xué)選擇焊接模式。在具體的工程建設(shè)中，要科學(xué)選擇點(diǎn)焊方式，確保預(yù)埋件安裝位置的精準(zhǔn)性，進(jìn)而保障后期不發(fā)生移位，嚴(yán)格控制預(yù)埋件位置的偏差處于20 mm范圍之內(nèi)，高度的誤差需嚴(yán)格控制在10 mm范圍之內(nèi)。

4.3 高層建筑玻璃幕墻中幕墻安裝的控制

本項(xiàng)目需充分結(jié)合事先設(shè)計(jì)的工序安裝玻璃幕墻，在安裝玻璃之前，應(yīng)實(shí)施分格處理，應(yīng)嚴(yán)格遵照1∶1.2或是1∶1.5的模式開展分格，防止其分格成為正方形。此步驟順利完成以后應(yīng)開展焊接工序，就要稍稍調(diào)整連接件，保持40 mm的尺寸。其重要部分即玻璃幕墻安裝之前多次檢查預(yù)埋件，為其質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求提供保障，避免出現(xiàn)安全問題。

4.4 高層建筑玻璃幕墻中連接件安裝的控制

在進(jìn)行本項(xiàng)目玻璃幕墻的施工中，應(yīng)對連接件安裝技術(shù)的應(yīng)用提高重視。連接件屬于玻璃幕墻建設(shè)中尤為重要的材料，在安裝連接件之前應(yīng)保障其質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，保障確認(rèn)型號(hào)、類型、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具有一致性，在安裝連接件過程中應(yīng)確保預(yù)埋件的位置處在規(guī)定的范圍之內(nèi)。除此之外，在具體施工中如果發(fā)現(xiàn)預(yù)埋件位置與正常值發(fā)生偏離，應(yīng)及時(shí)開展糾偏處理，采取焊接或者螺栓，采用錨固處理方式，安裝三根豎料針對連接件實(shí)施調(diào)平處理。利用焊接連接預(yù)埋件與連接件時(shí)，需重視焊接模式，焊接需連續(xù)及飽滿的開展，應(yīng)有效清除焊渣。在順利完成質(zhì)量檢驗(yàn)以后，應(yīng)開展防腐處理，應(yīng)采取涂抹防銹漆方式進(jìn)行處理。

4.5 高層建筑玻璃幕墻中龍骨施工技術(shù)的應(yīng)用

在進(jìn)行本項(xiàng)目的施工建設(shè)中，龍骨施工作業(yè)直接影響著玻璃幕墻的整體效果，施工人員需在進(jìn)行龍骨的制作中，需精準(zhǔn)掌控設(shè)計(jì)圖紙的內(nèi)容，充分了解豎骨料的使用方式，按照設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)記位置確保兩個(gè)連接件中間龍骨的正確設(shè)置，并在兩者接觸的位置進(jìn)行防腐墊片的設(shè)置，對于豎骨料與連接件的緊固中采取連接螺栓，充分改善其垂直度與平衡度。立柱需采取插接或者焊接方式，在安裝完主龍骨以后，應(yīng)整體微調(diào)，需要水平方向具備三根或是三根以上的立柱，豎直方向需具備兩根或者兩根以上的立柱。相鄰立柱高度差處于3 mm以外，同一層的立柱高度差最大允許值應(yīng)為5 mm。龍骨的施工中，一般要采取吊錘或者水平尺進(jìn)行主梁垂直度的測量，充分結(jié)合測量結(jié)構(gòu)實(shí)施嚴(yán)格管控，而水平方向以定位軸線當(dāng)做水平面嚴(yán)格控制誤差，將高差控制在3 mm范圍之中，將前后方向的偏差控制在2 mm的范圍之中，將左右方向的偏差控制在3 mm的范圍之中。

5 結(jié)語

簡而言之，在高層建筑工程中應(yīng)用玻璃幕墻時(shí)，要對玻璃幕墻設(shè)計(jì)進(jìn)行全面分析，保證設(shè)計(jì)的合理性，從而滿足人們對高層建筑工程外觀的需求。因此，采用玻璃幕墻時(shí)，要提高對玻璃幕墻設(shè)計(jì)的重視度，做好設(shè)計(jì)要素分析，提升高層建筑工程中玻璃幕墻的安全性。

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收稿日期：2022-05-25

作者簡介：張玉平（1979—），男，重慶人，本科，工程師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)與施工。