浅谈玻璃幕墙设计的相关要点论文_黄泽杰

浅谈玻璃幕墙设计的相关要点论文_黄泽杰

摘要:玻璃幕墙作为一种新颖美观的墙体装饰方法,是现代主义高层建筑时代的显著特征。国内外很多标志性建筑都已经采用了玻璃幕墙技术,像纽约的联合国大厦、北京长城饭店等。基于此,为了更好地推广应用玻璃幕墙,本文就围绕玻璃幕墙的概述、种类以及玻璃幕墙设计相关的关键要点这三个方面展开分析探讨。

关键词:玻璃幕墙;种类;要点

1、玻璃幕墙的概述

玻璃幕墙作为建筑物的外围护结构,融合使用功能和装饰功能于一体。随着我国经济的高速发展,大城市中的高层或超高层建筑中,采用玻璃幕墙作为外围护结构越来越广泛,且成为一种大家乐于接受的形式。但幕墙结构的设计不像传统结构专业那样,有很多成熟的资料可参考学习,所以难免出现这样或那样的疏漏。一些幕墙结构设计,由于经验不足,在设计中常常疏忽某些重要环节,造成设计缺陷,从而带来一定的安全隐患和隐藏的经济损失。本文简要介绍了玻璃幕墙结构设计的主要类型,并就本人在幕墙施工图审查工作中发现的一些容易疏忽的设计环节进行归纳与总结,提出相应的应对措施,以期对幕墙结构设计师有所裨益,从而规避不必要的安全隐患。

2、玻璃幕墙的种类

玻璃幕墙设计的关键点是结构设计,这是因为玻璃幕墙是典型的外围护结构,因此设计人员必须根据围护结构设计要求来完成基本的设计任务。玻璃幕墙主要由两部分组成,一部分是支撑结构体系,另一部分是玻璃。与建筑主体结构相比,玻璃幕墙能够进行位移,但是位移需要控制在指定范围内,位移期间幕墙并不会承担着主体结构形成的重力。设计人员在进行设计时,需要考量重力负荷、风荷载、地震荷载等。

玻璃幕墙可分为如下三种:

2.1框支承玻璃幕墙。框支承玻璃幕墙,即玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙,其力学计算模型为:面板按四边支承板,横梁按双向受弯构件,立柱按铰接多跨梁且宜按偏心受拉构件设计,并按有关结构设计手册或专门的计算软件计算;

2.2全玻幕墙。全玻幕墙由玻璃肋和玻璃面板构成,面板为对边简支和多点简支形式,玻璃肋类似简支梁;

2.3点支承玻璃幕墙。点支承玻璃幕墙由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成。

3、玻璃幕墙设计相关的关键要点分析

3.1连接件设计关键要点

3.1.1精密计算

幕墙自重与外界需要承受的各项荷载都是经过连接件传输到横梁上,再通过横梁传输到立柱上,最终传输到建筑主体框架上。基于这样的传力路径的要求,连接件与主体结构锚固承载力之间的设计计算值必须要高于连接件自身的承载能力值。因为玻璃幕墙本身并没有过高的变形能力,而受到地震或者是风荷载的影响,建筑主体结构梁非常容易出现侧移。但是玻璃幕墙结构无法承担过于严重的位移量,所以只能够借助弹性连接件来防止建筑主体结构出现严重侧移。在此基础上,幕墙构件、立柱、横梁要能够化解一些外界荷载带来的不良影响,因此连接件势必要具备相应的适应位移的功能。现实实践中,幕墙时常会被破坏,尤其是连接点位置最容易发生破坏,导致整个建筑结构系统隐患重重。基于此,设计者必须对连接件有一个清楚的认识,要对连接件进行精密计算,在一切计算数值未确定的情况下,不允许贸然进行下一步设计。

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3.1.2连接件构造的设计以及具体方法

如果只是单纯的风荷载,连接幕墙与建筑主体的连接件并不容易发生破坏,因此幕墙自身活动能力充足,即便受到建筑主体结构位移影响,也不会造成过于严重的问题。但是如果发生地震,连接件则会受到动力影响,而产生巨大损害。为避免这一问题,设计人员有必要对连接件具体构造进行了解,而后从严设计。通常情况下,幕墙结构与主体的混凝土结构都是借助预埋件来展开连接,预埋件需要在建筑主体混凝土施工期间就埋人到指定位置。这就需要设计人员对预埋件图纸进行精确放样与布置。现实生活中,玻璃幕墙受到各种因素限制,通常都是在建筑主体结构施工结束后才开始施工,所以预埋件不能预先埋人到指定位置上。

如果没有合适条件来运用预埋件,设计人员就需要通过其他方法来进行连接,但是这些方法必须要进行试验,以此保证承载力正确。一般而言,设计者都会运用后加化学植筋螺栓来进行连接,螺栓具体需要多大直径,应用多少数量,都需要设计者通过精密计算来确定。此种方法的运用还需要对承载力展开现场试验,如果有需要还应该展开极限拉、拔等方面的试验。具体施工时,主体结构受力钢筋一定要避开,否则很有可能截断受力筋。

3.2结构胶各项参数的设计计算

设计计算时,施工人员需要对风荷载分项系数取值进行精确计算,不能疏忽大意。正常情况下,需正确辨别墙角与墙面的区别,按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2012取值。如果玻璃幕磕高度比较高,风荷载定会非常复杂,因此设计人员要预先展开风洞试验,以便确定结构胶各项参数。

3.3防火设计

幕墙周围与建筑主体结构之间存在着一定的缝隙,此夕卜,楼板、隔墙都存在缝隙,如果应用普通材料填充,将会留下很大的火灾隐患,因此必须应用防火材料。

通常情况下,设计人员会选择应用防火封堵法,即在缝隙中填充不燃或者难以燃烧的材料来构成整个防火系统,这样就能够避免火焰与烟气任意扩散,确保人员能够逃生。具体做法如下:应用岩棉或者是矿棉来填充楼板、隔墙等缝隙,岩棉应用时,需要使用镀锌钢板来进行衬托,钢板厚度至少达到1.5mm,而岩棉或者矿棉厚度则至少要达到10cm。

3.4防雷设计

建筑应用玻璃幕墙围护装饰后,防雷装置功能在一定程度上会被玻璃幕墙屏蔽,无法发挥接闪与防雷的功能。如遇雷雨天气,闪电会对玻璃幕墙直接产生影响。正是如此,设计人员必须做好玻璃幕墙的防雷设计工作。但现实实践中,设计人员并未重视玻璃幕墙的防雷设计工作或者做好了防雷设计,但是未能依照要求进行施工,所以这使得导电不够通畅,没有形成整体系统。通常建筑物的防雷装置有三部分,接闪器、引下线和接地装置。目前防止侧击雷的常见做法是在30m以上的高层建筑玻璃幕墙部位,每10m×10m的网格设置一圈均压环。将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通连成一个防雷整体,把幕墙获得的巨大雷电能量,通过建筑物的接地系统,迅速地输送到地下。

结束语:

总而言之,精心设计的幕墙系统是未来建筑的核心,安全、高效的幕墙围护结构能有效实现建筑节能、环保、生态的目标。而玻璃幕墙要想充分的发挥保温与装饰功能,必须进行精心设计。设计人员要按照系统构造、各个构件各自的受力情况来进行设计。设计过程中,设计者还应该遵循建筑节能、环境保护等原则,以此让玻璃幕墙既具有实用性,又具有美观性以及生态性。

参考文献

[1]佟克龙.关于防弹玻璃幕墙设计思路的探索[J].山西建筑,2016,(01).

[2]李宝光.幕墙设计的问题研究[J].门窗2014,(12).

[3]许学.浅析幕墙设计中存在的问题及解决对策[J].中国新技术新产品,2015,(13).

[4]李勇.幕墙设计中的一些问题及处理措施探讨[J].门窗,2014,(06).

论文作者:黄泽杰

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期

论文发表时间:2018/3/9

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