高层建筑玻璃幕墙设计方法评述

高层建筑玻璃幕墙设计方法评述

发表时间：2016-07-14T15:03:20.797Z 来源：《基层建设》2016年8期作者：钟水根

[导读] 本文主要分析了玻璃幕墙的设计原则，探讨了高层建筑玻璃幕墙的设计要点，并探讨了设计的几个主要注意事项。

广田方特幕墙科技有限公司广东深圳 518000

摘要：本文主要分析了玻璃幕墙的设计原则，探讨了高层建筑玻璃幕墙的设计要点，并探讨了设计的几个主要注意事项。

关键词：高层建筑；玻璃幕墙；构造；缝隙

前言

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。

1玻璃幕墙的设计原则

玻璃幕墙作为非承重结构构件，不承受建筑物裁荷，只承担自重，风压，温度变化引起的应力以及施工与地震时的作用力等。高层和超高层建筑在风压和温差作用下，会产生变形和位移，特别是钢结构更为敏感，应如何采取连接构造措施，使幕墙适应主体结构的变形而不致损坏或脱落，并能保证气密、水密等功能是十分重要的。在地震区还应遵循非结构构件的设防原则，即在发生中等地震时，其破坏与变形不致影响建筑物的使用功能，只需经过小修或不必修理即可继续使用。在发生大地震时，其破坏与变形不致直接危害人的生命。因此，玻璃幕墙设计的基本原则是，在设计荷载与设计变位值范围内，做到幕墙不损坏、不脱落，玻璃幕墙的金属框，也需根据构造情况按框材两端简支或固定验算其强度或刚度。

2高层建筑玻璃幕墙的设计

我国高层建筑采用玻璃幕墙起步较晚，目前只有少数几幢建筑采用，且多由国外施工部门负责加工和安装。在引进，分析国外经验基础上，配合其他建筑规范，在高层建筑钢结构设计与施工规程中，对非承重幕墙与钢框架连接的设计与施工，作出一些规定，这些规定的原则也同样适用干高层建筑的玻璃幕墙。参照这些条文，对玻璃幕墙的设计与施工要求，可综述如下：

2.1高层建筑玻璃幕墙设计安全性

不同于普通的幕墙设计和一般的填充墙体，玻璃幕墙具有一定的位移能力。需要能够支承来源于自然环境中的一些较大的变形压力，如强风、海啸、地震等自然灾害带来的形变压力。而玻璃本身作为易碎品，相对容易破裂，不合理的玻璃幕墙设计会带来巨大的安全隐患，因此，在高层建筑玻璃幕墙设计中首先要保证其安全性。

为了保证其安全性，必须做到以下几点内容：其一，按照国家高层建筑玻璃幕墙设计标准对玻璃面板和支承结构体系进行结构力学分析和计算，保证其在较大形变环境中的安全可靠性；其二，根据建筑设计的安全性要求选择最适合的受力结构体系，如双跨梁、连续超静定双跨梁等；其三，选择适合主体建筑结构的幕墙设计方案，使幕墙能够适应主体结构的特点进行构造变形，在自然灾害发生时尽可能保证安全可靠。

2.2玻璃幕墙的防火设计

玻璃幕墙功能优劣的衡量指标关键在于防火性能设计，对于窗间墙的填充材料选用不燃烧材料，如其墙面采用耐火极限不低于2.0h的非燃烧材料时，其墙内填充材料可选用难燃烧材料。在每层楼板边缘与幕墙建的缝隙都用防火岩棉板填充，外加镀锌板装饰，这样既保温，同时又防止一旦失火，火从缝隙向楼上蔓延，形成自下而上的拔火风道造成大面积火灾。

2.3玻璃幕墙的抗震设计

玻璃幕墙的抗震设计需考虑对幕墙本身所依附的建筑物主框架的变形限制。幕墙本身设防要求采用在设防烈度地震作用及其组合荷载作用下的面板不被损坏和幕墙框格杆件无残余变形。幕墙应依据所依附的建筑物主框架在幕墙平面内的变形确定幕墙的变形承载能力并加以限制。

2.4玻璃幕墙抗风压设计

保证玻璃幕墙具有相应的抗风压能力是十分重要的。建筑幕墙在与其相垂直的风压作用下，应能保证其正常性能没有任何损坏，因此，必须采用专门的设计软件。并建立相应的设计模型，对外装饰所用构建及板块在抗风压变形进行设计，从而从整体分析幕墙体系外部环境的影响，达到玻璃幕墙装饰项目受力合理、强度高、安全可靠的目的。

2.5高层建筑玻璃幕墙的受力结构形式

为了达到美观新颖的要求，高层建筑玻璃幕墙经常采用造型极为复杂的外观设计。复杂的外观设计必须建立在安全有效的结构受力体系基础上．不能为了追求外观形式的新颖而忽视了安全性要求。

目前，我国许多建筑企业为了降低成本，直接采用了固定式连接模式，这带来了巨大的安全隐患。弹性连接是玻璃幕墙的必备构造之一．尤其是在造型复杂的玻璃幕墙体系中，必须有与之相适应的弹性连接，以保证其抵抗强风、海啸、地震等自然灾害的形变性能。设计者应该充分结合主体建筑和玻璃面板的结构特点。对玻璃幕墙受力结构的弹性连接进行相关的设计．满足强度和变形的基本要求，确保其在自然灾害下的安全性。

2.6高层建筑玻璃幕墙设计节能环保性

节能环保的建筑设计是现代化建设的需要，因此，节能环保是高层建筑玻璃幕墙设计的一个主要注意点，也是衡量高层建筑玻璃幕墙质量的一个重要指标。建筑设计环保节能是指通过改进建筑设计，尽可能使用最少的能源消耗建设出同样质量或更高质量的建筑。我国建筑设计标准对高层建筑玻璃幕墙的节能环保指标进行了相关的规定。要求幕墙设计尽可能减少资源的消耗，降低对环境的污染。首先要在控制成本的情况下尽可能使用环保材料；其次要改进玻璃幕墙的绿色化设计，尽可能滤过有害光线，改进其遮光性能；最后，可以通过投射图案等方法防止鸟类误撞造成的伤亡，保护自然资源。

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30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。

3.3可靠性分析问题

基于可靠性的设计方法是先进的设计方法．将可靠性理论引入玻璃幕墙设计方法的研究，无疑具有重要的理论意义和实际意义。因此，对玻璃幕墙进行静力可靠度、动力可靠度，时变可靠度的研究和分析将是非常值得研究的问题。它们必将推动玻璃幕墙设计方法和发展。

4结语

综上所述，我国建筑玻璃幕墙施工技术处在初级阶段，施工过程中的质量问题会对整个建筑工程产生不良影响。所以，在进行玻璃幕墙施工时，要确保其功能完善、外形美观，必须对玻璃幕墙进行合理设计，具体施工时要严格按照图纸和施工要求进行，确保材料质量和性能，保证玻璃幕墙使用性能的充分发挥。

参考文献：

[1]张铮.高层建筑构件式玻璃幕墙安装施工工艺研究[J].科技资讯.2012（16）：88.

[2]贾贝多.简述高层建筑幕墙的施工技术[J].建材与装饰.2008（6）：223～224.

[3]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．

[4]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．