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摘要：随着社会的进步，更多的装饰技术得到了广泛应用，人们的生活居住条件发生了巨大的改变，其中玻璃幕墙装饰随处可见。迄今为止，我国的建筑幕墙工业已经有二十多年的发展历史，幕墙设计取得了巨大的成就。本文将主要围绕建筑工程中的玻璃幕墙设计展开论述。
关键词：建筑工程；玻璃幕墙；设计原则；防火设计；结构设计
目前，玻璃幕墙技术得到了广泛的推广和应用，特别是在现代建筑工程中，其应用更加的丰富，但是玻璃幕墙的施工是建筑工程中的一大难题，尤其是高空作业，其具有一定的危险性，所以，在建筑施工过程中，需要格外注重装饰的质量。下面将对玻璃幕墙的设计原则、幕墙建筑设计、结构设计与全玻幕墙设计进行详细地阐述。
一、玻璃幕墙设计原则
由于玻璃幕墙安装的位置比较特殊，所以在设计玻璃幕墙时需要充分地考虑风力、自身的重力、以及温度等因素，从而保证玻璃幕墙的稳定性、牢固性。在设计玻璃幕墙是主要遵从以下几个原则：第一，玻璃幕墙的悬挂点以及支撑点的选择，为了提高玻璃幕墙的稳定性，其悬挂点或支撑点应选择在建筑物的主体上；第二，幕墙和建筑连接件的选择，要考虑到连接件的承载力与拉力强度，并且当期受力发生改变时应该具备一定的移位能力，同时，连接件的性能不能收到外界因素的影响，比如温度或者湿度等客观因素；第三，对于不具备抗震能力的玻璃幕墙而言，在使用的过程中不能因受到风力的影响而破碎，连接件应该充分发挥其缓冲的作用，在其不具备抗震能力时幕墙也能正常使用；第四，对于具备抗震能力的玻璃幕墙而言，在长期使用的过程中，不会出现任何破碎或者磨损。
二、幕墙建筑设计
（一）幕墙的换气和通风
以往在设计玻璃幕墙时，人们注重以人工换气、通风为主，不提倡开启或者尽可能少设置开启扇，从而降低能源消耗，避免开启扇遭到破坏，也使立体比较美观，因此，JGJ102—96 明确规定开启扇面积不能大于幕墙面积的15%。自2003年受到非典影响之后，玻璃幕墙界的许多人士进行反思，从而形成了加强玻璃幕墙通风、换气的共识，许多业主也要求将部分的固定玻璃改为开启扇。在JGJ102—2003 新修订的版本中，取消了开启扇面积不能大于15%的规定，根据建筑的具体情况设置开启扇。在采取双层通风目前时，室内可以通过热通道获取新风，外幕墙有进风口进风，所以不需要设置开启扇，这样能够保证在自然通风的同时也保证了幕墙的外观与安全。
（二）防火防烟设计
1.防火玻璃在幕墙中的应用
一般情况下，幕墙使用的防火玻璃是单片防火玻璃及其制品，比如空中玻璃。目前市场较为频繁的是单片防火玻璃。单片防火玻璃可以在以下场合使用：一是防火墙两侧的玻璃面板；二是楼层间的水平隔烟层；三是楼层的盖度低于800mm，没有设置实体窗下墙时，楼板上的面板；四是楼层中的透明防火墙。支承防火玻璃的金属骨架应该采用钢结构，不能采用铝型材。根据防火试验可知，铝型材在高温的条件下会迅速熔化，从而使玻璃失去了支承而坍落，最终导致防火墙和防火带失效；而钢型材能够维持在很长的时间内不软化。
2.双层通风幕墙的防火问题
双层通风幕墙主要是通过热通道里的气流来调节热通道的温度，减少了室内与外界的温差，从而满足了节能的要求，所以应该采用多层风道的通风方式。但是目前我国的消防规范规定楼层间需要设置封闭隔烟层，所以热通道只能是一个层高。为了有效地避免本楼层的排风口排出的空气被上层的进风口吸入形成气流短路，应该在充分满足防火隔烟要求的前提下，采取以下通风方式：第一，增加排风口和上层进风口之间的竖向距离；第二，采取本跨进风、邻跨排风的S形的通风路线方式。如果外幕墙使用透明玻璃，并且要求是高度透明时，楼层间的隔烟层可以采用单片防火玻璃。
3.高度很大的内天井与内庭的防火问题
目前，有的建筑物设置了较高的内庭或者天井，比如北京电视台的内庭高度为180m，为了有效地防止火灾或者烟雾在楼层里扩散、蔓延，天井周边主要采取单层防火玻璃围成井筒，并且采用了型钢骨架。
4.实体墙面上的防火封堵
厨房中经常有大面积的混凝土墙体，塔楼部分也有连续多层的混凝土墙体，在实体墙上面建造金属幕墙和石材幕墻，楼层间的防烟层的施工难度增加，这时可以在门窗口的周围安装衔实的防封堵。
（三）双层通风幕墙的选用
双层通风幕墙能够节能40-60%，降噪声可以达到35-40dB，所以双层通风幕墙具有良好的建筑性能。根据全围会计师培训中心北京基地的测量结果可知，当K 值达到1.0和1.1时，降噪声可以达到37dB，都能够提高建筑性能等级l-2 级。但是双层通风目前的工程造价非常高，技术也较为复杂，并且占用了建筑面积的3-5%，从而增加了投资成本。同时，外幕墙也降低了房间的私密性，增加了人为的互相干扰。因此，双层通风幕墙应该经过技术与经济的比较之后再采用。
三、结构设计的一般问题
（一）幕墙设计的一般要求
目前，建筑幕墙的种类非常多，构造形式复杂多变，所以无法对其连接构造做出明确的规定，在设计幕墙时，要求建筑抹幕墙具备足够的承载力、刚度、稳定性以及移位能力。其中，相对于主体结构的移位能力主要是通过胶缝、构件之间的缝隙、可微动连接、可动连接来实现，并且要求连接处都采用螺栓连接方式。所以规定所有的连接都采用螺栓是不合理的。只有满足幕墙和主体结构之间有一定位移能力的要求，有的节点可以采用焊接方式。
（二）钢铝型材的混合使用
在跨度比较大的情形下，可以采用钢型材和铝型材混合的构件，但是在实际操作过程中存在以下难点：一是为了保证钢型材和铝型材共同受力，应该保证二者受理之后产生相同的变形，这就要求钢型材需要紧密插入到铝型材中，或是两者使用密排螺栓、铆钉进行连接，这两种方式的操作难度都比较大；二是型钢和铝型材之间的电化学绝缘困难。所以，比较方便的方式是采用钢型材，外包装饰使用铝板。
（三）结构的稳定性问题
目前，幕墙支承的跨度不断增加，受压与受弯构件的稳定性问题变得更加的突出，如果考虑不全面，则会破坏目前结构的稳定性，其危险性非常大。全玻璃幕墙的玻璃肋非常薄，在风力的作用下容易出现受弯梁的平面外屈曲，比如，某建筑工程的玻璃肋的高度达到16m，自由边缘全长无平面外支承，存在很大的安全隐患。因此，高度达到8m以上的玻璃肋应该充分考虑稳定性问题，在必要的情况下应该采取防止平面外失稳的措施。应该加强对单根支承钢结构在平面外的稳定性，压杆与压弯杆件的无支承长度不能高于长细比为150 的规定。作为估算，圆钢管的无支承长度不能超过直径的50 倍。平面桁架以及张拉索杆结构的平面外的设计布置防止失稳的撑杆、拉杆或者桁架。
四、全玻幕墙
（一）全玻幕墙的支承方式
规定一个统一的高度，超出高度的部分采用吊挂的方式是不合理的。根据不同的玻璃厚度确定不同的高度。规定如果厚度不超过l2mm，下端支承玻璃的最大高度是4m：15mm 时为5m；19mm 时为6m 是比较合理的。
（二）防止玻璃肋失稳的措施
玻璃肋的厚度小于板面宽，形成的薄腹梁在风吸力的作用下，自由边缘受到挤压，稳定性降低。当玻璃肋的高超过12m 时，应该采用防止失稳的措施，比如，在设置固定于自由边缘的水平不锈钢拉杆，或者设置水平玻璃肋等。在风荷载标准值的作用下，玻璃肋的高度不能高于跨度的1/200。
五、小结
综上所述，随着社会与经济的快速发展，再加上国内建筑市场快速发展的机遇，应该以高度的责任感来重新认识玻璃幕墙设计。应该注重培养高素质的幕墙设计师，完善幕墙设计管理，让幕墙能够充分地发挥其价值。
参考文献：
[1]周杰.隐框玻璃幕墙设计之我见.农家科技（下旬刊），2012.11（22）：110-111
[2]刘利.单元体玻璃幕墙设计重难点分析.中国建筑金属结构，2013.11（33）：190-191
[3]董军.复杂环境中玻璃幕墙设计风压风洞实验.自然灾害学报，2011.11（11）：178-179
关键词：建筑工程；玻璃幕墙；设计原则；防火设计；结构设计
目前，玻璃幕墙技术得到了广泛的推广和应用，特别是在现代建筑工程中，其应用更加的丰富，但是玻璃幕墙的施工是建筑工程中的一大难题，尤其是高空作业，其具有一定的危险性，所以，在建筑施工过程中，需要格外注重装饰的质量。下面将对玻璃幕墙的设计原则、幕墙建筑设计、结构设计与全玻幕墙设计进行详细地阐述。
一、玻璃幕墙设计原则
由于玻璃幕墙安装的位置比较特殊，所以在设计玻璃幕墙时需要充分地考虑风力、自身的重力、以及温度等因素，从而保证玻璃幕墙的稳定性、牢固性。在设计玻璃幕墙是主要遵从以下几个原则：第一，玻璃幕墙的悬挂点以及支撑点的选择，为了提高玻璃幕墙的稳定性，其悬挂点或支撑点应选择在建筑物的主体上；第二，幕墙和建筑连接件的选择，要考虑到连接件的承载力与拉力强度，并且当期受力发生改变时应该具备一定的移位能力，同时，连接件的性能不能收到外界因素的影响，比如温度或者湿度等客观因素；第三，对于不具备抗震能力的玻璃幕墙而言，在使用的过程中不能因受到风力的影响而破碎，连接件应该充分发挥其缓冲的作用，在其不具备抗震能力时幕墙也能正常使用；第四，对于具备抗震能力的玻璃幕墙而言，在长期使用的过程中，不会出现任何破碎或者磨损。
二、幕墙建筑设计
（一）幕墙的换气和通风
以往在设计玻璃幕墙时，人们注重以人工换气、通风为主，不提倡开启或者尽可能少设置开启扇，从而降低能源消耗，避免开启扇遭到破坏，也使立体比较美观，因此，JGJ102—96 明确规定开启扇面积不能大于幕墙面积的15%。自2003年受到非典影响之后，玻璃幕墙界的许多人士进行反思，从而形成了加强玻璃幕墙通风、换气的共识，许多业主也要求将部分的固定玻璃改为开启扇。在JGJ102—2003 新修订的版本中，取消了开启扇面积不能大于15%的规定，根据建筑的具体情况设置开启扇。在采取双层通风目前时，室内可以通过热通道获取新风，外幕墙有进风口进风，所以不需要设置开启扇，这样能够保证在自然通风的同时也保证了幕墙的外观与安全。
（二）防火防烟设计
1.防火玻璃在幕墙中的应用
一般情况下，幕墙使用的防火玻璃是单片防火玻璃及其制品，比如空中玻璃。目前市场较为频繁的是单片防火玻璃。单片防火玻璃可以在以下场合使用：一是防火墙两侧的玻璃面板；二是楼层间的水平隔烟层；三是楼层的盖度低于800mm，没有设置实体窗下墙时，楼板上的面板；四是楼层中的透明防火墙。支承防火玻璃的金属骨架应该采用钢结构，不能采用铝型材。根据防火试验可知，铝型材在高温的条件下会迅速熔化，从而使玻璃失去了支承而坍落，最终导致防火墙和防火带失效；而钢型材能够维持在很长的时间内不软化。
2.双层通风幕墙的防火问题
双层通风幕墙主要是通过热通道里的气流来调节热通道的温度，减少了室内与外界的温差，从而满足了节能的要求，所以应该采用多层风道的通风方式。但是目前我国的消防规范规定楼层间需要设置封闭隔烟层，所以热通道只能是一个层高。为了有效地避免本楼层的排风口排出的空气被上层的进风口吸入形成气流短路，应该在充分满足防火隔烟要求的前提下，采取以下通风方式：第一，增加排风口和上层进风口之间的竖向距离；第二，采取本跨进风、邻跨排风的S形的通风路线方式。如果外幕墙使用透明玻璃，并且要求是高度透明时，楼层间的隔烟层可以采用单片防火玻璃。
3.高度很大的内天井与内庭的防火问题
目前，有的建筑物设置了较高的内庭或者天井，比如北京电视台的内庭高度为180m，为了有效地防止火灾或者烟雾在楼层里扩散、蔓延，天井周边主要采取单层防火玻璃围成井筒，并且采用了型钢骨架。
4.实体墙面上的防火封堵
厨房中经常有大面积的混凝土墙体，塔楼部分也有连续多层的混凝土墙体，在实体墙上面建造金属幕墙和石材幕墻，楼层间的防烟层的施工难度增加，这时可以在门窗口的周围安装衔实的防封堵。
（三）双层通风幕墙的选用
双层通风幕墙能够节能40-60%，降噪声可以达到35-40dB，所以双层通风幕墙具有良好的建筑性能。根据全围会计师培训中心北京基地的测量结果可知，当K 值达到1.0和1.1时，降噪声可以达到37dB，都能够提高建筑性能等级l-2 级。但是双层通风目前的工程造价非常高，技术也较为复杂，并且占用了建筑面积的3-5%，从而增加了投资成本。同时，外幕墙也降低了房间的私密性，增加了人为的互相干扰。因此，双层通风幕墙应该经过技术与经济的比较之后再采用。
三、结构设计的一般问题
（一）幕墙设计的一般要求
目前，建筑幕墙的种类非常多，构造形式复杂多变，所以无法对其连接构造做出明确的规定，在设计幕墙时，要求建筑抹幕墙具备足够的承载力、刚度、稳定性以及移位能力。其中，相对于主体结构的移位能力主要是通过胶缝、构件之间的缝隙、可微动连接、可动连接来实现，并且要求连接处都采用螺栓连接方式。所以规定所有的连接都采用螺栓是不合理的。只有满足幕墙和主体结构之间有一定位移能力的要求，有的节点可以采用焊接方式。
（二）钢铝型材的混合使用
在跨度比较大的情形下，可以采用钢型材和铝型材混合的构件，但是在实际操作过程中存在以下难点：一是为了保证钢型材和铝型材共同受力，应该保证二者受理之后产生相同的变形，这就要求钢型材需要紧密插入到铝型材中，或是两者使用密排螺栓、铆钉进行连接，这两种方式的操作难度都比较大；二是型钢和铝型材之间的电化学绝缘困难。所以，比较方便的方式是采用钢型材，外包装饰使用铝板。
（三）结构的稳定性问题
目前，幕墙支承的跨度不断增加，受压与受弯构件的稳定性问题变得更加的突出，如果考虑不全面，则会破坏目前结构的稳定性，其危险性非常大。全玻璃幕墙的玻璃肋非常薄，在风力的作用下容易出现受弯梁的平面外屈曲，比如，某建筑工程的玻璃肋的高度达到16m，自由边缘全长无平面外支承，存在很大的安全隐患。因此，高度达到8m以上的玻璃肋应该充分考虑稳定性问题，在必要的情况下应该采取防止平面外失稳的措施。应该加强对单根支承钢结构在平面外的稳定性，压杆与压弯杆件的无支承长度不能高于长细比为150 的规定。作为估算，圆钢管的无支承长度不能超过直径的50 倍。平面桁架以及张拉索杆结构的平面外的设计布置防止失稳的撑杆、拉杆或者桁架。
四、全玻幕墙
（一）全玻幕墙的支承方式
规定一个统一的高度，超出高度的部分采用吊挂的方式是不合理的。根据不同的玻璃厚度确定不同的高度。规定如果厚度不超过l2mm，下端支承玻璃的最大高度是4m：15mm 时为5m；19mm 时为6m 是比较合理的。
（二）防止玻璃肋失稳的措施
玻璃肋的厚度小于板面宽，形成的薄腹梁在风吸力的作用下，自由边缘受到挤压，稳定性降低。当玻璃肋的高超过12m 时，应该采用防止失稳的措施，比如，在设置固定于自由边缘的水平不锈钢拉杆，或者设置水平玻璃肋等。在风荷载标准值的作用下，玻璃肋的高度不能高于跨度的1/200。
五、小结
综上所述，随着社会与经济的快速发展，再加上国内建筑市场快速发展的机遇，应该以高度的责任感来重新认识玻璃幕墙设计。应该注重培养高素质的幕墙设计师，完善幕墙设计管理，让幕墙能够充分地发挥其价值。
参考文献：
[1]周杰.隐框玻璃幕墙设计之我见.农家科技（下旬刊），2012.11（22）：110-111
[2]刘利.单元体玻璃幕墙设计重难点分析.中国建筑金属结构，2013.11（33）：190-191
[3]董军.复杂环境中玻璃幕墙设计风压风洞实验.自然灾害学报，2011.11（11）：178-179