摘要:高层建筑玻璃幕墙是近几年兴起的一种建筑形式，它是近现代科学技术发展的产物。它具有现代感，美观新颖以及自重轻、材料单一，施工方便，维护方便等特点，因而在国内外高层建筑中得以广泛应用，是现代化高层建筑的基本标志之一。
关键词：高层建筑；玻璃幕墙；幕墙设计
1.高层建筑玻璃幕墙的基本概况
1.1高层建筑玻璃幕墙
玻璃幕墙不同于传统意义上的窗体结构，它是一种新型的建筑外围墙体装饰结构。玻璃幕墙的支承结构可以相对主体建筑结构进行一定范围内的位移，不分担主体建筑结构所受建筑作用力。玻璃幕墙主要由玻璃面板和支承结构体系两部分构成，玻璃面板有单层和双层玻璃两种，现代化的高层建筑玻璃幕墙主要采用由镜面玻璃和普通玻璃组合的、隔层充人干燥空气或惰性气体的中空玻璃。支承结构体系主要由钢材、铝材或不锈钢等材料组合构成。
1.2高层建筑玻璃幕墙的优缺点
玻璃幕墙是一种新型的建筑设计结构，将建筑美学和建筑节能有机地结合起来。一方面玻璃幕墙可以随灯光、天空的变化而变化，给人以动态美感；另一方面，玻璃幕墙可以有效吸收红外线，减少太阳辐射对人体造成的危害。玻璃幕墙因其美观新颖、环保节能的优点被广泛应用于高层建筑中，成为现代化建筑的主要标志之一。玻璃幕墙的使用也具有一定的危害性，首先，会造成光污染，玻璃幕墙是造成交通事故的原因之一；其次，玻璃本身作为易碎品，在某些特殊情况下会成为巨大的安全隐患；最后，玻璃幕墙是主要的候鸟杀手之一
2.高层建筑玻璃幕墙的设计要点
2.1玻璃幕墙结构设计
玻璃幕墙的结构设计影响着整个设计的支撑问题，所以玻璃幕墙的结构设计要有足够的强度和刚度，保证建筑的设计年限。在玻璃幕墙的结构设计中主要有三点要素。
立柱结构是幕墙支撑结构中的重要结构，在对立柱结构设计中要保证其强度、刚度满足设计荷载的要求，同时稳定性也是考量立柱结构的重要因素。稳定性就是要求，在设计过程中保证玻璃幕墙结构的稳定与安全。与此同时，设计师还要考虑各个设计之间的衔接联系，从整体上要保证设计风格的一致性，满足现代设计的规范要求。
2.2玻璃幕防火设计
对于玻璃幕墙的防火设计主要是针对玻璃幕墙与楼板、与外墙洞口部分间和其他防火隔离构件之间缝隙等。对于防火系统对其要求是具有良好的密封性、耐久性和较强的变形性、稳定性。同时，对于防堵材料也有一定的要求，防堵填充物应该采用难燃或者不燃材料，对保护面层的材料也应采取防火措施。在玻璃幕墙的防火设计中还要分情况处理，在没有窗槛墙保护的情况下，玻璃幕墙的应用就应当在窗口外延加大高度，设置大于0.8m的防火玻璃幕墙以保证安全，同时还要严格规范其耐火极限，单独设立防火玻璃。在防火设计中，对其他间层与玻璃幕墙之间的缝隙，其采用的填充物质厚度有着不同的要求。对于矿棉或者岩棉来说，要保证其厚度大于100mm，在用钢板进行填充时其厚度要大于1.5mm。在考虑以上情况的同时，还要满足设计的美感，注重相关材料的本身结构，利用其特质进行设计。
2.3玻璃幕墙安全可靠性设计
对于玻璃幕墙的可靠性设计，主要考察四个方面，分别为预埋件受力处理设计、连接件的结构受力设计、防雷接地设计和安全性设计。对预埋件的受理处理设计和连接件的结构受力设计，这是针对相关预埋件进行受力验算，尤其是要考察整个平面内的受力变化，对其变形性能进行测量，主要是测量出其极限变形性能；对于防雷接地设计和安全性设计，主要是针对雷雨等恶劣天气状况，通过将防雷钢筋与预埋件进行焊接，形成环状传递到大地，将建筑场地与场地外的接地系统连接到一起，保证玻璃幕墙的施工安全。
2.4玻璃幕墙保温节能设计
玻璃幕墙在墙体进行接合时会使用很多外挂构件，这时墙体周边构件、实体墙面洞口边缘、楼板或隔墙外沿间的缝隙处需要设置保温材料，以保证墙体的保温性能及室内的舒适度。同时在玻璃幕墙与墙体外挂接口处进行有效地封堵设计，防止热量的传导与疏通。此外，由于开启窗的部位留孔往往较大，又时常开启，是玻璃幕墙中的薄弱环节。因此，在设计时对开窗形式与数量的选择均应考虑到玻璃幕墙通风与保温的特点，在满足建筑防火、通风的要求下，尽量减少开窗的次数，以达到开启和关闭时均拥有良好的保温效果。
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3.建筑玻璃幕墙设计的注意事项
3.1设计风荷载取值问题
高层、超高层玻璃幕墙上设计风荷载的取值是非常重要的，它关系到幕墙的安全与经济问题，由于我国荷载规范是以50年一遇的10分钟平均风速压力作为风荷载的基本风压的，这对主体结构是适用的，但对于在瞬时风作用下易损的幕墙却并不适用，国外一般将3秒平均风速压力作为瞬时风压，而在同一地点的10分钟平均风压大约是3秒钟风压的1／2，因此按10分钟风压为基本风压的风荷载进行设计是非常不安全的。同时在美国、日本等国都对幕墙进行大量的风洞试验，并配合理论分析，以求得较严密的风压设计值供设计使用。因此，关于风荷载的取值方法及其应考虑的问题，在我国还有待于试验研究、统计，定量和完善。
3.2地震作用问题
我国是十地震多发国家，地震的危害是很大的，有时甚至造成幕墙脱落给人们的生命安全造成危险。国内外对幕墙抗震的研究不多，应加强这方面的研究。
4.高层建筑玻璃幕墙的设计方向
4.1外观造型复杂
现代玻璃幕墙的外观越来越复杂，这个需要设计有效的结构受力幕墙，保证安全，有效的设计措施，保证施工质量及工期。
如央视的“大裤衩”，造型复杂，线条造型复杂，板块繁多，使用了构件式的玻璃幕墙系统可以有效的解决这些施工问题；深圳的京基100，高400多米，线条纤细，采用了国际上最为先进的幕墙系统――单元式幕墙，可以保证工期，又能体现外立面高端大气上档次。
弹性连接是幕墙必须具备的构造性能之一，主要来源于平面内变形性能及抗震的要求，以保证玻璃幕墙板块具有相对的位移能力。设计人员需要在设计时就保证其能够充分发挥应有的安全防护作用，同时对连接系统认真计算，以满足强度上的设计标准，此外还应对弹性连接进行设计，满足强度及变形要求，确保安全性。
4.2绿色节能方向
目前我国节能标准已逐渐变得越来越严格，能耗比也越来越严格，这就要求玻璃的幕墙设计向绿色节能的方向发展，各种高性能的玻璃，断热材料，能使幕墙的K值大幅度降低，通常情况下，如果玻璃幕墙设计科学合理的话，都能达到很好的降低能耗和节能的作用，在这方面绿色技术得到了很好的体现。
4.3智能方向
采用智能化的玻璃幕墙，通过传感和自控系统，自动控制建筑外部装饰条的角度，百叶的变换，能更好的实现遮阳，通风及采光的效果，避免了建筑在运用空调等电子系统时出现较大的能源消耗量，有效地保持了低能源绿色的水平。在建筑设计中，合理的运用玻璃幕墙绿色技术，科学的选择玻璃幕墙，使用建筑构造合理和控制方式稳定的建筑程序，才能保证有效的达到降低能源消耗的效果。
4.4单元式幕墙方向
单元式幕墙符合当今环保的主题思想，在技术上，采用物理的“等压原理”设计，解决了由于压力差造成的幕墙接缝漏水等问题。该系统有组装精度高、抗震能力强、可同步施工、防水防渗、自洁等多项特点。单元式幕墙是在专业工厂中进行制作、加工完成。在对材料的筛选、制作工艺过程的控制、制作环境的控制、操作人员的技能培训、单元板块的养护时间、环境的控制、出厂的检验控制上是目前其他类型幕墙不可比拟的。单元式幕墙的单元件（板块）高度为楼层高度，传力简捷。现在高层建筑施工工期要求越来越短，普通的构件式幕墙已难以满足这么紧凑的工期，工人施工成本也越来越高，单元式幕墙安装方便，施工速度快，可以分段施工，故可以有效的解决这些问题，越来越受到建设单位的热衷。
5.结语
在高层建筑玻璃幕墙设计中一定要注重结合建筑物的实际情况，建筑外围结构的形式，科学合理地设置幕墙的比例，保证幕墙的安全性和可靠性，同时发挥其美化建筑物外围结构的功能，体现建筑物的不同风格和特点。
参考文献
[1]孟令军．论述高层建筑玻璃幕墙设计方法[J].城市建筑.2013(24)：53．
[2]黄海庆．浅谈高层建筑玻璃幕墙设计的方向[J].中华民居(下旬刊).2014(2)：105．
论文作者:陈建军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/12
标签：玻璃幕墙论文; 幕墙论文; 结构论文; 高层建筑论文; 建筑论文; 风压论文; 荷载论文; 《基层建设》2017年第18期论文;