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摘要：通过对玻璃幕墙设计过程中遇到的一些问题的分析，讨论玻璃幕墙设计过程的原则及相关注意点。
关键词：玻璃幕墙、明框、隐框、连接件
Abstract: through the analysis of some of the problems encountered in the process of the design of glass curtain wall, glass curtain wall design process is discussed the principle and related points for attention.
Keywords: glass curtain wall, frame, hidden frame, connecting piece
TU2
当今社会经济的高速发展，给我国的幕墙行业带来了翻天覆地的变化。随着国家城市工业化的不断深入，土地资源日趋短缺，高层建筑、地标性建筑越来越多，为了能够更好的展现现代建筑文化、建筑个性、建筑艺术，建筑幕墙已经从最初的建筑外围护结构安全性设计，拓展为结合建筑美学、功能设计、材料理化、系统设计、机械工艺设计、热工、光电、机电控制等多学科化、集成化的专业设计。
一、建筑幕墙的定义及种类：
建筑幕墙是由面板和支承结构体系（支承装置和支承结构）组成的、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。
关于建筑幕墙的产品分类，《建筑幕墙规范》（GBT21086-2007）规定：
按主要支承结构形式分类：构件式、单元式、点支承、全玻、双层、天幕；
按密闭形式分类：封闭式、开放式；
按面板材料分类：玻璃幕墙、金属板幕墙、石材幕墙、人造板材幕墙、组合面板幕墙；
二、玻璃幕墙的选型
为考虑外装饰面的美观、通透感、造价以及节能等要求，大多数建筑物采取框架式玻璃幕墙作为外立面的主要装修方式。
根据建筑物的艺术要求（建筑物的造型）、建筑物的功能、当地的地形和气候条件以及经济技术条件，选取不同的玻璃幕墙类型，玻璃幕墙主要有以下几种类型：
1、全明框玻璃幕墙
“明框”指将玻璃板镶嵌在明框内，构成四边都露出铝框幕墙构件，再将其镶在横梁、立柱上，横梁立柱可见，形成了水平和垂直的格线。如图1所示：
图1明框玻璃幕墙外视节点效果图
2、 半隐框玻璃幕墙
“半隐框”是将玻璃两边对嵌在铝框上，另外两对用结构胶粘结在铝矿上，立柱外露横梁被挡住称为竖明横隐，形成垂直的格线；横梁外露立柱被挡称为横明竖隐，形成水平的格线。如图2、3所示：
图2 横明竖隐玻璃幕墙外视节点效果图图3 竖明横隐玻璃幕墙外视节点效果图
3、隐框玻璃形式
“隐框”是指将玻璃用结构胶粘结在铝框上，使铝框隐藏在玻璃后面，形成大面积的全玻璃镜面，玻璃之间的间隙形成不太明显的格线，如图4所示：
图4 隐框玻璃幕墙外视节点效果图
三、玻璃幕墙设计原则及特点
玻璃幕墙是建筑物的外围护构件，其设计原则：通过先进节能的幕墙技术，量身定做的幕墙系统，构造设计，材料理化，细部处理，工艺设计，提供建筑设计纵深及提高品效，打造合理及舒适的装饰环境、光环境、热环境、声环境、风和空气环境，在建筑表皮的功能、结构、细部、材料、成本以及系统性能等各方面提供直接、准确的保障，使其抗风压变形性能、水密性能、气密性能、热工性能、空气声隔声性能、平面内变形性能和抗震要求以及耐撞击性能等均满足规范要求。设计时应根据建筑物所在的地理位置，气候条件，建筑物的高度，体型和环境，建筑物的功能和重要性等，对玻璃幕墙的各项性能分别提出等级要求。
框架式玻璃幕墙的主要特点如下：
1、施工手段灵活，工艺较为成熟，经过较多工程实践经验，是目前采用较多的幕墙结构形式。
2、主体适应能力强，安装顺序基本不受主体结构的影响。
3、采用密封胶接缝处理，水密性、气密性好，具有较好的保温、隔音降噪能力，具有一定的抗层间位移能力。
4、面板材料单元组件工厂制作，结构胶使用性能有保证。
5、大量安装工序现场进行，要求现场管理工作量大。
6、密封胶施工要求严格，前期清洗、打胶过程对工人素质要求高，安装打胶控制点多，工序多，要求工程现场管理质量高。
四、玻璃幕墙设计中的注意点
幕墙的构造设计，直接关系到幕墙的使用功能，设计时应对以下问题予以注意：
1、玻璃面板应选用安全玻璃，尽量采用夹层玻璃、均质钢化玻璃或超白玻璃，降低钢化玻璃自爆率。
2、合理选择立柱力学模型，优化选材，降低造价。
3、尽量选择绿色、环保节能建材，在满足经济性的基础上提升工程的档次，使用寿命、外观效果。
4、幕墙构件的面板与边框所形成的空腔应采用等压设计，使空腔内气压与室外气压相同，防止室外空气压力将雨水压人腔内，以提高幕墙抗雨水渗透的功能。
5、应在可能产生渗水的部位或可能产渗水的部位可能产生结露的部位预留泄水孔道，集水后由通道排出。
6、板材与边框连结处必须用硅酮密封胶进行处理，密封材料应能在长期压力下保持良好的弹性。
7、注意防震缝、伸缩缝处理，通常面板不应跨越防震缝和伸缩缝。目前有两种设计方法：一是采用活动盖板，避免连接部位损坏；二是允许缝上的玻璃板局部损坏，只要及时修补既可。后者表面不露痕迹，较为美观。
8、开启扇挂钩入槽要足够深，且需设计防脱限位装置，防止开启扇脱落事故发生。
9、由于幕墙位移和温度变化，幕墙各部位会因磨擦产生噪音，影响建筑物的使用质量，所以应在磨擦部位设置垫片以减少磨擦噪音。
10、各种五金件、连接件设计要防止不同金属相接触产生电化学腐蚀。
11、立柱与主体结构之间需采用螺栓连接，通过三维调整消除主体结构施工误差的不利影响。
12、层间防火、隔烟措施，冷桥部位的保温措施要考虑周全。
五、玻璃幕墙设计中易疏忽的设计环节
1、连接件的设计
幕墙的传力路径为：面板的自重和所承受的风荷载、地震作用等通过连接件传给横梁→立柱→通过锚接点以点传递方式传至建筑物主框架。所以，连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。幕墙本身变形能力较小，在水平地震或风荷载作用下，主体结构梁容易产生侧移。幕墙构件与立柱、横梁的连接要能可靠地传递风荷载、地震作用、自重作用及主体结构水平位移产生的影响，所以连接件须具有一定的适应位移的能力。
2、設计图中未交代或不重视连接件的构造设计和措施
（1）风荷载作用下，幕墙与主体结构之间的连接件发生拔出、折断等严重破坏的情况比较少见，只要保证其足够的活动能力，使幕墙结构避免受主体结构过大位移的影响，一般不会出现这样的问题。但在地震作用下，幕墙和连接件会受到强烈的动力作用，相对而言更容易发生破坏。防止或减轻震害的主要途径是加强构造措施、精心设计、从严掌握。特别是甲类和乙类建筑，必须提高一度采取抗震设防措施。
（2）幕墙结构与主体砼结构通过预埋件来进行连接，预埋件应在主体结构砼施工时埋入，且位置应准确。当无条件采用预埋件时，应采用其他可靠的连接措施，并通过试验确定其承载力。通常可采用后加化学锚栓、化学植筋或后扩底锚栓连接，锚筋或锚栓直径和数量应通过承载力计算确定，且应进行承载力现场试验，必要时应进行极限拉、拔试验。施工操作时，应避开主体结构的受力钢筋及防止截断其受力筋。
3、 结构胶未进行设计计算，设计图中未标注胶宽度和厚度。
4、设计计算中，风荷载体型系数取值有些不准确
主要疏忽：未区分负压区墙角，凹凸部位，取值 1.2 偏小，应取 1.6。对高度＞ 200m 或体型、风荷载环境复杂时，宜进行风洞试验。
5、 玻璃幕墙的防火、隔烟设计不到位
幕墙四周与主体结构之间的缝隙、与每层楼板、隔墙处的缝隙仅用普通装饰材料进行封闭，没有采用防火保温材料进行填塞，未能满足消防要求，如楼层发生火灾时不能有效对火势进行隔断。防火、隔烟设计应分楼面、竖向耐火墙的设计和层间防烟封堵设计。一般的做法是通过在缝隙间填塞不燃或难燃材料或由此形成的系统，以达到防止火焰和高温烟气在建筑内部扩散的目的，其耐候时间及宽度、高度均应满足相关规范要求。
6、 玻璃幕墙的防雷设计易疏漏
有些幕墙设计中未作防雷设计，或虽做了防雷设计，其设计和技术措施不到位。幕墙工程不必单独设置接闪器和单独接地，但必须与主体结构防雷系统可靠连接。立柱要与主体均压环连接，连接扁钢不小于5mmX40mm，圆钢直径不小于12mm。立柱每隔10m应连通一根，上下柱连接铜线截面积不宜小于25mm2；铝线截面积不宜小于30mm2。兼作接闪器的女儿墙压顶板宜用3mm厚的铝板，截面积不小于50mm2。
六、结语
随着社会的不断发展以及人们对自然的渴望与追求，玻璃幕墙必将成为建筑物外立面装饰的主流选择，在设计过程中我们不但要考虑它的装饰效果，更要考虑它的安全性、绿色环保性等，使其更好的为社会服务，提升城市的整体建筑形象。
参考文献
[1] 《建筑幕墙规范》（GBT21086-2007）
[2]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）
[3] 王洪涛，江勇，建筑幕墙构造与设计.中国建筑工业出版社.2011
[4] 《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210—2001）
[5]《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）
关键词：玻璃幕墙、明框、隐框、连接件
Abstract: through the analysis of some of the problems encountered in the process of the design of glass curtain wall, glass curtain wall design process is discussed the principle and related points for attention.
Keywords: glass curtain wall, frame, hidden frame, connecting piece
TU2
当今社会经济的高速发展，给我国的幕墙行业带来了翻天覆地的变化。随着国家城市工业化的不断深入，土地资源日趋短缺，高层建筑、地标性建筑越来越多，为了能够更好的展现现代建筑文化、建筑个性、建筑艺术，建筑幕墙已经从最初的建筑外围护结构安全性设计，拓展为结合建筑美学、功能设计、材料理化、系统设计、机械工艺设计、热工、光电、机电控制等多学科化、集成化的专业设计。
一、建筑幕墙的定义及种类：
建筑幕墙是由面板和支承结构体系（支承装置和支承结构）组成的、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。
关于建筑幕墙的产品分类，《建筑幕墙规范》（GBT21086-2007）规定：
按主要支承结构形式分类：构件式、单元式、点支承、全玻、双层、天幕；
按密闭形式分类：封闭式、开放式；
按面板材料分类：玻璃幕墙、金属板幕墙、石材幕墙、人造板材幕墙、组合面板幕墙；
二、玻璃幕墙的选型
为考虑外装饰面的美观、通透感、造价以及节能等要求，大多数建筑物采取框架式玻璃幕墙作为外立面的主要装修方式。
根据建筑物的艺术要求（建筑物的造型）、建筑物的功能、当地的地形和气候条件以及经济技术条件，选取不同的玻璃幕墙类型，玻璃幕墙主要有以下几种类型：
1、全明框玻璃幕墙
“明框”指将玻璃板镶嵌在明框内，构成四边都露出铝框幕墙构件，再将其镶在横梁、立柱上，横梁立柱可见，形成了水平和垂直的格线。如图1所示：
图1明框玻璃幕墙外视节点效果图
2、 半隐框玻璃幕墙
“半隐框”是将玻璃两边对嵌在铝框上，另外两对用结构胶粘结在铝矿上，立柱外露横梁被挡住称为竖明横隐，形成垂直的格线；横梁外露立柱被挡称为横明竖隐，形成水平的格线。如图2、3所示：
图2 横明竖隐玻璃幕墙外视节点效果图图3 竖明横隐玻璃幕墙外视节点效果图
3、隐框玻璃形式
“隐框”是指将玻璃用结构胶粘结在铝框上，使铝框隐藏在玻璃后面，形成大面积的全玻璃镜面，玻璃之间的间隙形成不太明显的格线，如图4所示：
图4 隐框玻璃幕墙外视节点效果图
三、玻璃幕墙设计原则及特点
玻璃幕墙是建筑物的外围护构件，其设计原则：通过先进节能的幕墙技术，量身定做的幕墙系统，构造设计，材料理化，细部处理，工艺设计，提供建筑设计纵深及提高品效，打造合理及舒适的装饰环境、光环境、热环境、声环境、风和空气环境，在建筑表皮的功能、结构、细部、材料、成本以及系统性能等各方面提供直接、准确的保障，使其抗风压变形性能、水密性能、气密性能、热工性能、空气声隔声性能、平面内变形性能和抗震要求以及耐撞击性能等均满足规范要求。设计时应根据建筑物所在的地理位置，气候条件，建筑物的高度，体型和环境，建筑物的功能和重要性等，对玻璃幕墙的各项性能分别提出等级要求。
框架式玻璃幕墙的主要特点如下：
1、施工手段灵活，工艺较为成熟，经过较多工程实践经验，是目前采用较多的幕墙结构形式。
2、主体适应能力强，安装顺序基本不受主体结构的影响。
3、采用密封胶接缝处理，水密性、气密性好，具有较好的保温、隔音降噪能力，具有一定的抗层间位移能力。
4、面板材料单元组件工厂制作，结构胶使用性能有保证。
5、大量安装工序现场进行，要求现场管理工作量大。
6、密封胶施工要求严格，前期清洗、打胶过程对工人素质要求高，安装打胶控制点多，工序多，要求工程现场管理质量高。
四、玻璃幕墙设计中的注意点
幕墙的构造设计，直接关系到幕墙的使用功能，设计时应对以下问题予以注意：
1、玻璃面板应选用安全玻璃，尽量采用夹层玻璃、均质钢化玻璃或超白玻璃，降低钢化玻璃自爆率。
2、合理选择立柱力学模型，优化选材，降低造价。
3、尽量选择绿色、环保节能建材，在满足经济性的基础上提升工程的档次，使用寿命、外观效果。
4、幕墙构件的面板与边框所形成的空腔应采用等压设计，使空腔内气压与室外气压相同，防止室外空气压力将雨水压人腔内，以提高幕墙抗雨水渗透的功能。
5、应在可能产生渗水的部位或可能产渗水的部位可能产生结露的部位预留泄水孔道，集水后由通道排出。
6、板材与边框连结处必须用硅酮密封胶进行处理，密封材料应能在长期压力下保持良好的弹性。
7、注意防震缝、伸缩缝处理，通常面板不应跨越防震缝和伸缩缝。目前有两种设计方法：一是采用活动盖板，避免连接部位损坏；二是允许缝上的玻璃板局部损坏，只要及时修补既可。后者表面不露痕迹，较为美观。
8、开启扇挂钩入槽要足够深，且需设计防脱限位装置，防止开启扇脱落事故发生。
9、由于幕墙位移和温度变化，幕墙各部位会因磨擦产生噪音，影响建筑物的使用质量，所以应在磨擦部位设置垫片以减少磨擦噪音。
10、各种五金件、连接件设计要防止不同金属相接触产生电化学腐蚀。
11、立柱与主体结构之间需采用螺栓连接，通过三维调整消除主体结构施工误差的不利影响。
12、层间防火、隔烟措施，冷桥部位的保温措施要考虑周全。
五、玻璃幕墙设计中易疏忽的设计环节
1、连接件的设计
幕墙的传力路径为：面板的自重和所承受的风荷载、地震作用等通过连接件传给横梁→立柱→通过锚接点以点传递方式传至建筑物主框架。所以，连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。幕墙本身变形能力较小，在水平地震或风荷载作用下，主体结构梁容易产生侧移。幕墙构件与立柱、横梁的连接要能可靠地传递风荷载、地震作用、自重作用及主体结构水平位移产生的影响，所以连接件须具有一定的适应位移的能力。
2、設计图中未交代或不重视连接件的构造设计和措施
（1）风荷载作用下，幕墙与主体结构之间的连接件发生拔出、折断等严重破坏的情况比较少见，只要保证其足够的活动能力，使幕墙结构避免受主体结构过大位移的影响，一般不会出现这样的问题。但在地震作用下，幕墙和连接件会受到强烈的动力作用，相对而言更容易发生破坏。防止或减轻震害的主要途径是加强构造措施、精心设计、从严掌握。特别是甲类和乙类建筑，必须提高一度采取抗震设防措施。
（2）幕墙结构与主体砼结构通过预埋件来进行连接，预埋件应在主体结构砼施工时埋入，且位置应准确。当无条件采用预埋件时，应采用其他可靠的连接措施，并通过试验确定其承载力。通常可采用后加化学锚栓、化学植筋或后扩底锚栓连接，锚筋或锚栓直径和数量应通过承载力计算确定，且应进行承载力现场试验，必要时应进行极限拉、拔试验。施工操作时，应避开主体结构的受力钢筋及防止截断其受力筋。
3、 结构胶未进行设计计算，设计图中未标注胶宽度和厚度。
4、设计计算中，风荷载体型系数取值有些不准确
主要疏忽：未区分负压区墙角，凹凸部位，取值 1.2 偏小，应取 1.6。对高度＞ 200m 或体型、风荷载环境复杂时，宜进行风洞试验。
5、 玻璃幕墙的防火、隔烟设计不到位
幕墙四周与主体结构之间的缝隙、与每层楼板、隔墙处的缝隙仅用普通装饰材料进行封闭，没有采用防火保温材料进行填塞，未能满足消防要求，如楼层发生火灾时不能有效对火势进行隔断。防火、隔烟设计应分楼面、竖向耐火墙的设计和层间防烟封堵设计。一般的做法是通过在缝隙间填塞不燃或难燃材料或由此形成的系统，以达到防止火焰和高温烟气在建筑内部扩散的目的，其耐候时间及宽度、高度均应满足相关规范要求。
6、 玻璃幕墙的防雷设计易疏漏
有些幕墙设计中未作防雷设计，或虽做了防雷设计，其设计和技术措施不到位。幕墙工程不必单独设置接闪器和单独接地，但必须与主体结构防雷系统可靠连接。立柱要与主体均压环连接，连接扁钢不小于5mmX40mm，圆钢直径不小于12mm。立柱每隔10m应连通一根，上下柱连接铜线截面积不宜小于25mm2；铝线截面积不宜小于30mm2。兼作接闪器的女儿墙压顶板宜用3mm厚的铝板，截面积不小于50mm2。
六、结语
随着社会的不断发展以及人们对自然的渴望与追求，玻璃幕墙必将成为建筑物外立面装饰的主流选择，在设计过程中我们不但要考虑它的装饰效果，更要考虑它的安全性、绿色环保性等，使其更好的为社会服务，提升城市的整体建筑形象。
参考文献
[1] 《建筑幕墙规范》（GBT21086-2007）
[2]《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）
[3] 王洪涛，江勇，建筑幕墙构造与设计.中国建筑工业出版社.2011
[4] 《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210—2001）
[5]《建筑玻璃应用技术规程》（JGJ113-2009）