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摘要:通过对建筑幕墙能抵抗地震灾害、保温隔热、质轻高强、高舒适性、节约能源等方面的浅析,探讨了建筑幕墙未来的发展趋势,以推广建筑幕墙的应用,从而较好地达到绿色建筑所要求的标准。
关键词:建筑幕墙,抗震,质轻高强,保温隔热,高舒适性
中图分类号： TU352 文献标识码： A
一、问题的提出
生态文明=绿色建筑+良好环境。绿色建筑就是要求在建筑物的全生命周期中,实现高效率的利用能源、土地、水、材料等。建筑幕墙具有抗震性好、保温隔热、密封隔音、结构精巧、美观高雅、轻质高强、高舒适性、节约能源等特点。它以其独特的性能可较好的达到绿色建筑所要求的建筑标准。
二、建筑幕墙的构成
建筑幕墙由面板(玻璃、铝板、石板、陶瓷板等)和支撑结构(铝横梁立柱、钢结构、玻璃肋等)组成完整的结构体系。幕墙是不分担主体结构所受的荷载和作用的围护结构。幕墙在自身平面内可以承受较大的变形,或相对于主体结构可以有足够的位移能力。幕墙采用螺栓、摇臂、弹簧机构与主体结构连接。
三、幕墙的抗震性能好
四川汶川8.0级大地震以及1995年日本阪神大地震、1999年中国台湾集大地震。砌体填充墙、常规玻璃窗在大地震中损毁严重,而用各种建筑幕墙(即使是玻璃幕墙)作为外围护结构的建筑,震后大多保存完好。中国建筑科学研究院结构所进行过七个各类型建筑幕墙的振台试验,结论证明:即使当台面输入加速到0.9g(相当于10度大震),结构位移达到1/60以上时,幕墙也没有损坏,保持良好的性能。
砌体填充墙在1/1000位移时开裂,1/3000位移时破坏,即使在小地震下也会产生破损,中震下会严重破坏。原因是它在自身平面内变形能力很差,又被填充在主体结构内,不能有相对的位移,被迫一起振动,最终导致破坏,因此在地震中震害。
JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程第4.9.5条规定:150 m以上的高层建筑外墙宜采用各类建筑幕墙。这就从建筑结构的角度表明:高层建筑也需要幕墙。土地越来越少,高楼大厦越来越多,只有建筑幕墙才能保证抗震安全。
四、幕墙质轻高强
玻璃幕墙的重量值相当于砖墙的1/10,混凝土板墙的1/7;铝板幕墙更轻,370厚砖墙760 kg/m2,200 mm厚空心砖墙250 kg/m2,而玻璃幕墙只有35 kg/m2-40 kg/m2，铝板幕墙只有20 kg/m2-25 kg/m2。一座150 m高,外墙面为2000 m2的高层建筑,采用幕墙可减轻墙体自重5000 t-12000 t。这就大大减少了主体结构的材料用量,也减轻了基础的荷载,从而降低了基础的造价,节约了材料。而我们常用的建筑材料,如:钢材、水泥、砖都是高耗能、高造价的材料。在提倡绿色建筑的今天,建筑幕墙越来越成为建筑师的新宠。
五、幕墙保温隔热性好
按国家建筑节能政策要求,2000年之前,新设计的采暖居住建筑应在已采暖居住建筑基础上再节能30%,2010年在此基础上再节能30%。目前一些节能措施已用于建筑上,如5+6+5的中空玻璃,K值约2.6 W/(m2· K)-3.5 W/(m2· K),而普通白玻璃6 mm的K值约5 W/(m2· K),除中空玻璃外,还有Low-E中空玻璃,K值为1.6 W/(m2·K)-1.8 W/(m2·K)。Low-E中空玻璃,冬天可有效的阻止室内暖空气的热辐射向外泄漏,夏天可防止外面的热辐射进入室内。
另外,当外界温度变化时,结构会热胀冷缩。如果不采取措施,夏天会把结构挤弯、压碎,冬天会把结构拉裂、拉断。因此长的建筑要设温度缝,把建筑分成几段,可是高的建筑不可能用水平缝切成几段,而建筑幕墙就能解决高楼大厦的温度变化问题。因为玻璃具有保温隔热性,玻璃钢型材的导热系数是钢材的1/50,是铝材的1/650,玻璃钢型材热变形温度为200℃,在冷热温差变化较大的环境下,不易与建筑物及玻璃分缝,可大大提高玻璃门窗的密封性能。所以用建筑幕墙将整个建筑结构包封起来,让结构处在室内,温度变化就不会对结构产生危害,保证主体结构的安全,而传统的砖墙、砌块墙是填在梁柱平面内的,梁柱有部分露在室外大气中,直接受到温度变化的影响,不利于保温隔热。
六、幕墙具有高舒适性能
随着社会的发展、进步,人们不满足简单的生理需求,而不断的追求高品位的生活质量。从长远来看,所有能够给人们提供方便,创造舒适环境的技术和产品都可以和幕墻相结合。其中给人视觉带来舒适的内容,包括色彩的搭配、使用以及光线的控制等,而感觉舒适的内容包括使用方法、空气的质量、噪声低等。目前已有一些产品和技术正在用于建筑上,如:双层幕墙结构,利用屏蔽作用以降低噪声,利用遮阳系统调节室内光线的强弱,利用通道或过滤装置净化空气,改变空气流速和方向,还可在双层幕墙内放置加湿器等,进一步改善空气的质量。
七、结语
建筑幕墙以华丽的外观、丰富的色彩、较好的通透性体现出现代化办公的气息,成为现代建筑的象征。虽然目前建筑幕墙的主要作用是遮风、挡雨、采光、保温隔热,是一种建筑的外围护结构,但从长远来看,建筑幕墙必将向多功能方向发展,利用建筑幕墙的结构增加功能,降低总成本、减少资源的浪费,它的前途是光明的。
关键词:建筑幕墙,抗震,质轻高强,保温隔热,高舒适性
中图分类号： TU352 文献标识码： A
一、问题的提出
生态文明=绿色建筑+良好环境。绿色建筑就是要求在建筑物的全生命周期中,实现高效率的利用能源、土地、水、材料等。建筑幕墙具有抗震性好、保温隔热、密封隔音、结构精巧、美观高雅、轻质高强、高舒适性、节约能源等特点。它以其独特的性能可较好的达到绿色建筑所要求的建筑标准。
二、建筑幕墙的构成
建筑幕墙由面板(玻璃、铝板、石板、陶瓷板等)和支撑结构(铝横梁立柱、钢结构、玻璃肋等)组成完整的结构体系。幕墙是不分担主体结构所受的荷载和作用的围护结构。幕墙在自身平面内可以承受较大的变形,或相对于主体结构可以有足够的位移能力。幕墙采用螺栓、摇臂、弹簧机构与主体结构连接。
三、幕墙的抗震性能好
四川汶川8.0级大地震以及1995年日本阪神大地震、1999年中国台湾集大地震。砌体填充墙、常规玻璃窗在大地震中损毁严重,而用各种建筑幕墙(即使是玻璃幕墙)作为外围护结构的建筑,震后大多保存完好。中国建筑科学研究院结构所进行过七个各类型建筑幕墙的振台试验,结论证明:即使当台面输入加速到0.9g(相当于10度大震),结构位移达到1/60以上时,幕墙也没有损坏,保持良好的性能。
砌体填充墙在1/1000位移时开裂,1/3000位移时破坏,即使在小地震下也会产生破损,中震下会严重破坏。原因是它在自身平面内变形能力很差,又被填充在主体结构内,不能有相对的位移,被迫一起振动,最终导致破坏,因此在地震中震害。
JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程第4.9.5条规定:150 m以上的高层建筑外墙宜采用各类建筑幕墙。这就从建筑结构的角度表明:高层建筑也需要幕墙。土地越来越少,高楼大厦越来越多,只有建筑幕墙才能保证抗震安全。
四、幕墙质轻高强
玻璃幕墙的重量值相当于砖墙的1/10,混凝土板墙的1/7;铝板幕墙更轻,370厚砖墙760 kg/m2,200 mm厚空心砖墙250 kg/m2,而玻璃幕墙只有35 kg/m2-40 kg/m2，铝板幕墙只有20 kg/m2-25 kg/m2。一座150 m高,外墙面为2000 m2的高层建筑,采用幕墙可减轻墙体自重5000 t-12000 t。这就大大减少了主体结构的材料用量,也减轻了基础的荷载,从而降低了基础的造价,节约了材料。而我们常用的建筑材料,如:钢材、水泥、砖都是高耗能、高造价的材料。在提倡绿色建筑的今天,建筑幕墙越来越成为建筑师的新宠。
五、幕墙保温隔热性好
按国家建筑节能政策要求,2000年之前,新设计的采暖居住建筑应在已采暖居住建筑基础上再节能30%,2010年在此基础上再节能30%。目前一些节能措施已用于建筑上,如5+6+5的中空玻璃,K值约2.6 W/(m2· K)-3.5 W/(m2· K),而普通白玻璃6 mm的K值约5 W/(m2· K),除中空玻璃外,还有Low-E中空玻璃,K值为1.6 W/(m2·K)-1.8 W/(m2·K)。Low-E中空玻璃,冬天可有效的阻止室内暖空气的热辐射向外泄漏,夏天可防止外面的热辐射进入室内。
另外,当外界温度变化时,结构会热胀冷缩。如果不采取措施,夏天会把结构挤弯、压碎,冬天会把结构拉裂、拉断。因此长的建筑要设温度缝,把建筑分成几段,可是高的建筑不可能用水平缝切成几段,而建筑幕墙就能解决高楼大厦的温度变化问题。因为玻璃具有保温隔热性,玻璃钢型材的导热系数是钢材的1/50,是铝材的1/650,玻璃钢型材热变形温度为200℃,在冷热温差变化较大的环境下,不易与建筑物及玻璃分缝,可大大提高玻璃门窗的密封性能。所以用建筑幕墙将整个建筑结构包封起来,让结构处在室内,温度变化就不会对结构产生危害,保证主体结构的安全,而传统的砖墙、砌块墙是填在梁柱平面内的,梁柱有部分露在室外大气中,直接受到温度变化的影响,不利于保温隔热。
六、幕墙具有高舒适性能
随着社会的发展、进步,人们不满足简单的生理需求,而不断的追求高品位的生活质量。从长远来看,所有能够给人们提供方便,创造舒适环境的技术和产品都可以和幕墻相结合。其中给人视觉带来舒适的内容,包括色彩的搭配、使用以及光线的控制等,而感觉舒适的内容包括使用方法、空气的质量、噪声低等。目前已有一些产品和技术正在用于建筑上,如:双层幕墙结构,利用屏蔽作用以降低噪声,利用遮阳系统调节室内光线的强弱,利用通道或过滤装置净化空气,改变空气流速和方向,还可在双层幕墙内放置加湿器等,进一步改善空气的质量。
七、结语
建筑幕墙以华丽的外观、丰富的色彩、较好的通透性体现出现代化办公的气息,成为现代建筑的象征。虽然目前建筑幕墙的主要作用是遮风、挡雨、采光、保温隔热,是一种建筑的外围护结构,但从长远来看,建筑幕墙必将向多功能方向发展,利用建筑幕墙的结构增加功能,降低总成本、减少资源的浪费,它的前途是光明的。