论文部分内容阅读
【摘 要】随着建筑施工技术水平的不断提升，建筑结构形式种类越来越丰富。就建筑外墙这方面来讲，就有多种结构设计方式，而目前在城市建筑外墙设计施工中，最常用的还是幕墙这种设计方式。而在当前节能建筑的大力应用与推广下，建筑玻璃幕墙的节能设计问题成为了设计人员在进行幕墙设计时思考的主要问题。本文中笔者结合自己的设计体会与工作实践经验，对建筑玻璃幕墙和门窗的节能设计进行了简要探讨。
【关键词】建筑；玻璃幕墙；门窗；节能设计
引言：
在现代建筑的幕墙节能设计中，采用玻璃作为幕墙施工材料时，必要要对其玻璃幕墙的墙窗比做出合理设计，按照相应的设计原则，综合考虑设计的经济性、节能性、可行性与科学性，不断优化设计，提高建筑玻璃幕墙的经济节能效益。
1、传统建筑玻璃幕墙存在的弊端
上世纪八十年代以来，我国的建筑行业进入快速发展时期，玻璃幕墙在我国各类建筑中得到快速而广泛的应用和不断地创新。玻璃幕墙的应用使得新时代的建筑更加明快、愈来愈符合现代人的生活品味和审美要求。但是，玻璃幕墙的使用在满足人们某些方面需求的同时自身也存在许多缺点，引发许多问题。
首先是光污染问题。在大中型城市中，高层建筑和写字楼在设计上大面积采用玻璃幕墙的现象尤为普遍，这样的设计在视觉上给人带来高端大气华丽的冲击效果，但是这种设计也一定程度上给人的健康带来影响，人们长时间面对这样的光线反射干扰，很容易引发心理或生理上的不适，甚至诱发疾病。同时，大面积的光线反射也是造成交通事故的主要原因。
其次，玻璃幕墙的耗能也非常严重。据相关统计数据显示，在一线城市，玻璃幕墙由于冬季散热夏季吸热的自身特性成为建筑能耗的主要部分。最后，玻璃幕墙存在着安全方面的隐患。若按照现行的玻璃幕墙使用技术规范，其寿命年限最多也只有25年，玻璃幕墙在设计施工过程中所使用的硅胶等辅助材料的保质期则更短。另外，玻璃幕墙对不确定的自然灾害如风暴地震等的抵御能力相对更加脆弱。
上述这些因素是传统玻璃幕墙的主要弊端，随着科技的进步，也就要求新的节能环保安全的玻璃幕墙设计出现。
2、建筑节能型玻璃幕墙与门窗的设计原则
由于建筑的玻璃幕墙是利用玻璃作为基本施工材料的，而玻璃又具备着一定的自身特性，能够有很强的光线反射能力以及阳光透射能力。使得以往的建筑玻璃幕墙最大的弊端就是光污染严重和保温性能差等问题。而在今天，节能建筑理念的应用为玻璃幕墙的设计提出了新的要求和设计原则。即要求在设计玻璃幕墙时，要充分结合建筑附近相邻的建筑结构特点以及自然环境条件，并对当地的气候特点进行全面了解，继而在合理科学的确定建筑的朝向、高度以及结构形式等设计内容。建筑节能型玻璃幕墙与门窗在设计过程中应该遵循以下原则。
2.1严格遵守相关法律政策
基于玻璃幕墙的建筑结构形式对社会与环境有很大的影响，我国对玻璃幕墙的设计施工提出了一定的规范要求，并以法律政策的形式明确表示出来。因此在节能设计时，必须严格遵守国家法律法规以及地方政策的要求，这是在设计中首要考虑的条件。
2.2科学性原则
在实际的施工设计中，玻璃幕墙的节能设计需要考虑到多种因素，因而设计过程较为复杂。不但要充分考虑到建筑的功能作用要求，还要考虑到当地的地理条件与自然气候因素，同时也要对当地的社会文化，人文经济等等诸多因素进行全面综合的考虑，科学合理的设计幕墙的结构形式与窗墙比，优化设计方案，严格遵守科学性原则，确保建筑主体与幕墙能够实现和谐统一。
2.3经济适用性原则
建筑玻璃幕端的设计与应用主要是为了能够提高建筑的外观性，但在设计的同时，最重要的还是要注意其适用性。因此要按照相应的政策法规以及建筑自身的功能作用，按照资源优化配置的原则，设计出最经济适用又节能环保的幕墙施工设计方案。
2.4安全性原则
遵守安全性原则，在幕墙以及门窗设计中应该将安全放在重中之重，在设计中应考虑风雪荷载、地震可能产生的影响以及高温低温影响等安全系数，在此前提下实行设计方案。
2.5节能环保原则
建筑能耗目前在我国城市的能源消耗中占四分之一，而在未來这个比例可能还会增大。在现代建筑中，幕墙和门窗所起到的已经不仅仅是装饰的作用，将来它将成为建筑功能建设的一部分。人们对于节能环保要求的不断提高，使得节能环保日益成为衡量幕墙、门窗品质的一个重要标准。因此，今后建筑玻璃幕墙以及门窗的设计，无论是从选材还是到形式的构建，节能环保将是不可忽略的重要原则之首。
2.6稳定美观、结构合理的原则
在环保节能与安全的基础上，建筑玻璃幕墙和门窗的设计还需要考虑美观与稳定。
建筑在很大程度上体现和代表了一座城市的形象，合理的幕墙门窗设计是一座建筑流畅和谐的重要组成部分，而合理稳定的结构一方面保证了幕墙门窗的稳固和安全，另一方面也具有端庄而不失灵动的美感。
2.7便于拆换维修的原则
建筑玻璃幕墙和门窗都有固定的使用期限和寿命，并且在日常使用中难免产生损坏，这就要求在幕墙、门窗设计时考虑到今后的拆换和维修的方便与否，并且在该过程中确保幕墙、门窗的整体功能和外观不受影响。此外，从设计到选材再到施工过程中，还要考虑幕墙门窗的经济效益，用合理的资源实现其最大的效用。
3、新型玻璃幕墙与门窗节能设计要点
3.1玻璃幕墙的设计标准
根据国家相关部门颁布出台的GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》，我国对于玻璃幕墙的标准规定是玻璃幕墙的窗墙比不能超过0.7。目前，玻璃幕墙所采用的材质主要包括镀膜中空玻璃、单层玻璃和透明中空玻璃以及中空低辐射玻璃。在我国严寒寒冷地区，玻璃幕墙应该采用中空低辐射的玻璃，而且需要有不能小于12mm厚度的气体层。 3.2门窗的设计标准
对于建筑门窗的设计标准要求，常见的建筑门窗有采用单层玻璃和普通中空玻璃的铝合金窗以及塑料窗、铝合金隔热窗等。不同性质的门窗隔热系数不同，而根据我国对于建筑门窗的标准要求，在严寒寒冷的地区，门窗的传热系应当低于2.2W/（m2.K）。对于夏热冬暖的温带性气候地区，建筑门窗的传热系数应该在6.5W/（m2.K）以下。以这些参数为标准对建筑玻璃幕墙和门窗进行设计，是遵循节能的首要前提，也是比较重要和关键的一个方面。
3.3建筑玻璃幕墙与门窗节能设计方法分析
在设计玻璃幕墙和门窗时，建筑设计应该综合考虑建筑所在的周围环境，根据其所处的具体情况进行分析，制定合理的设计方案。例如需要考虑的因素有建筑所处地区的气候条件、朝向、建筑本身所具有的特征和要求、温度光线以及风力等自然环境，这是总体上的设计要求方法。
具体来讲，首先，对建筑所需要的门窗幕墙节能设计进行计算，根据我国标准边界条件计算确定边界条件，同时进行玻璃的光学热工性能计算，继而通过对门窗幕墙所使用的材质的传热系数、可见光透比以及遮阳系数等性能的计算分析，确定出最适合的建筑玻璃幕墙和门窗的节能设计所需要的材料。在设计中，减少玻璃幕墙的使用以及选用合理的玻璃幕墙和门窗材料是节能设计最直接、见效，最明显的方式。
其次，在节能设计中，型材的选择也起到尤为关键的作用，在建筑幕墙和门窗设计中，可以着重选择隔热性能较好的型材，如在门窗设计中选择断桥隔热铝合金型材就能够提高铝合金门窗的保温隔热功能。在玻璃幕墙设计中也是如此，应该尽量选择节能玻璃，并且应该减少开启窗的数量，同时，要做好密封以及通风的工作。
最后，在建筑幕墙和门窗节能设计的道路上，探索先进的节能技术，传统玻璃幕墙和门窗在冬季采暖热量的损失以及夏季制冷中热量的进入是能源消耗的主要途径。而未来的幕墙门窗节能设计则是针对上述耗能问题为出发点的，整合传统幕墙门窗设计的优势，摒弃它们的不足，建立和达到幕墙热工效应的多元化和智能化。例如，目前国外使用的光电幕墙即是这种新型幕墙的一种，它极大地解决了保温、隔热、消噪、节能的问题，满足了节能设计的要求。这类建筑幕墙和门窗的设计趋势也将是我国未来建筑节能设计的主要方向。
结语：
建筑节能在现在能源资源短缺的年代具有非常重要的意义，通过合理的选材、设计出节能型的幕墙和门窗，对于提升建筑节能具有十分重大的帮助，这需要充分探索节能型材質和先进的设计方案，并在实际的生活中让这些技术真正为节能环保而服务。
参考文献：
[1]陈伟.高层建筑玻璃幕墙防雷施工探讨与应用[J].福建建设科技，2011，01：35-37.
[2]李春宇.基于玻璃幕墙节能设计的探讨[J].科学之友，2011，02：155-156.
[3]吉业.再论单层玻璃幕墙与双层通风玻璃幕墙[J].门窗，2011，03：12-14.
[4]徐浩，高伟业，王惠民.浅谈公共建筑门窗与幕墙节能改造技术[J].门窗，2011，03：59-61.
[5]李正农，罗叠峰，史文海，梁笑寒.沿海高层建筑玻璃幕墙风致应力现场实测研究[J].中国科学：技术科学，2011，11：1439-1448.
[6]季慧.建筑玻璃结构的抗震性能研究现状与进展[J].结构工程师，2011，06：141-146.
【关键词】建筑；玻璃幕墙；门窗；节能设计
引言：
在现代建筑的幕墙节能设计中，采用玻璃作为幕墙施工材料时，必要要对其玻璃幕墙的墙窗比做出合理设计，按照相应的设计原则，综合考虑设计的经济性、节能性、可行性与科学性，不断优化设计，提高建筑玻璃幕墙的经济节能效益。
1、传统建筑玻璃幕墙存在的弊端
上世纪八十年代以来，我国的建筑行业进入快速发展时期，玻璃幕墙在我国各类建筑中得到快速而广泛的应用和不断地创新。玻璃幕墙的应用使得新时代的建筑更加明快、愈来愈符合现代人的生活品味和审美要求。但是，玻璃幕墙的使用在满足人们某些方面需求的同时自身也存在许多缺点，引发许多问题。
首先是光污染问题。在大中型城市中，高层建筑和写字楼在设计上大面积采用玻璃幕墙的现象尤为普遍，这样的设计在视觉上给人带来高端大气华丽的冲击效果，但是这种设计也一定程度上给人的健康带来影响，人们长时间面对这样的光线反射干扰，很容易引发心理或生理上的不适，甚至诱发疾病。同时，大面积的光线反射也是造成交通事故的主要原因。
其次，玻璃幕墙的耗能也非常严重。据相关统计数据显示，在一线城市，玻璃幕墙由于冬季散热夏季吸热的自身特性成为建筑能耗的主要部分。最后，玻璃幕墙存在着安全方面的隐患。若按照现行的玻璃幕墙使用技术规范，其寿命年限最多也只有25年，玻璃幕墙在设计施工过程中所使用的硅胶等辅助材料的保质期则更短。另外，玻璃幕墙对不确定的自然灾害如风暴地震等的抵御能力相对更加脆弱。
上述这些因素是传统玻璃幕墙的主要弊端，随着科技的进步，也就要求新的节能环保安全的玻璃幕墙设计出现。
2、建筑节能型玻璃幕墙与门窗的设计原则
由于建筑的玻璃幕墙是利用玻璃作为基本施工材料的，而玻璃又具备着一定的自身特性，能够有很强的光线反射能力以及阳光透射能力。使得以往的建筑玻璃幕墙最大的弊端就是光污染严重和保温性能差等问题。而在今天，节能建筑理念的应用为玻璃幕墙的设计提出了新的要求和设计原则。即要求在设计玻璃幕墙时，要充分结合建筑附近相邻的建筑结构特点以及自然环境条件，并对当地的气候特点进行全面了解，继而在合理科学的确定建筑的朝向、高度以及结构形式等设计内容。建筑节能型玻璃幕墙与门窗在设计过程中应该遵循以下原则。
2.1严格遵守相关法律政策
基于玻璃幕墙的建筑结构形式对社会与环境有很大的影响，我国对玻璃幕墙的设计施工提出了一定的规范要求，并以法律政策的形式明确表示出来。因此在节能设计时，必须严格遵守国家法律法规以及地方政策的要求，这是在设计中首要考虑的条件。
2.2科学性原则
在实际的施工设计中，玻璃幕墙的节能设计需要考虑到多种因素，因而设计过程较为复杂。不但要充分考虑到建筑的功能作用要求，还要考虑到当地的地理条件与自然气候因素，同时也要对当地的社会文化，人文经济等等诸多因素进行全面综合的考虑，科学合理的设计幕墙的结构形式与窗墙比，优化设计方案，严格遵守科学性原则，确保建筑主体与幕墙能够实现和谐统一。
2.3经济适用性原则
建筑玻璃幕端的设计与应用主要是为了能够提高建筑的外观性，但在设计的同时，最重要的还是要注意其适用性。因此要按照相应的政策法规以及建筑自身的功能作用，按照资源优化配置的原则，设计出最经济适用又节能环保的幕墙施工设计方案。
2.4安全性原则
遵守安全性原则，在幕墙以及门窗设计中应该将安全放在重中之重，在设计中应考虑风雪荷载、地震可能产生的影响以及高温低温影响等安全系数，在此前提下实行设计方案。
2.5节能环保原则
建筑能耗目前在我国城市的能源消耗中占四分之一，而在未來这个比例可能还会增大。在现代建筑中，幕墙和门窗所起到的已经不仅仅是装饰的作用，将来它将成为建筑功能建设的一部分。人们对于节能环保要求的不断提高，使得节能环保日益成为衡量幕墙、门窗品质的一个重要标准。因此，今后建筑玻璃幕墙以及门窗的设计，无论是从选材还是到形式的构建，节能环保将是不可忽略的重要原则之首。
2.6稳定美观、结构合理的原则
在环保节能与安全的基础上，建筑玻璃幕墙和门窗的设计还需要考虑美观与稳定。
建筑在很大程度上体现和代表了一座城市的形象，合理的幕墙门窗设计是一座建筑流畅和谐的重要组成部分，而合理稳定的结构一方面保证了幕墙门窗的稳固和安全，另一方面也具有端庄而不失灵动的美感。
2.7便于拆换维修的原则
建筑玻璃幕墙和门窗都有固定的使用期限和寿命，并且在日常使用中难免产生损坏，这就要求在幕墙、门窗设计时考虑到今后的拆换和维修的方便与否，并且在该过程中确保幕墙、门窗的整体功能和外观不受影响。此外，从设计到选材再到施工过程中，还要考虑幕墙门窗的经济效益，用合理的资源实现其最大的效用。
3、新型玻璃幕墙与门窗节能设计要点
3.1玻璃幕墙的设计标准
根据国家相关部门颁布出台的GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》，我国对于玻璃幕墙的标准规定是玻璃幕墙的窗墙比不能超过0.7。目前，玻璃幕墙所采用的材质主要包括镀膜中空玻璃、单层玻璃和透明中空玻璃以及中空低辐射玻璃。在我国严寒寒冷地区，玻璃幕墙应该采用中空低辐射的玻璃，而且需要有不能小于12mm厚度的气体层。 3.2门窗的设计标准
对于建筑门窗的设计标准要求，常见的建筑门窗有采用单层玻璃和普通中空玻璃的铝合金窗以及塑料窗、铝合金隔热窗等。不同性质的门窗隔热系数不同，而根据我国对于建筑门窗的标准要求，在严寒寒冷的地区，门窗的传热系应当低于2.2W/（m2.K）。对于夏热冬暖的温带性气候地区，建筑门窗的传热系数应该在6.5W/（m2.K）以下。以这些参数为标准对建筑玻璃幕墙和门窗进行设计，是遵循节能的首要前提，也是比较重要和关键的一个方面。
3.3建筑玻璃幕墙与门窗节能设计方法分析
在设计玻璃幕墙和门窗时，建筑设计应该综合考虑建筑所在的周围环境，根据其所处的具体情况进行分析，制定合理的设计方案。例如需要考虑的因素有建筑所处地区的气候条件、朝向、建筑本身所具有的特征和要求、温度光线以及风力等自然环境，这是总体上的设计要求方法。
具体来讲，首先，对建筑所需要的门窗幕墙节能设计进行计算，根据我国标准边界条件计算确定边界条件，同时进行玻璃的光学热工性能计算，继而通过对门窗幕墙所使用的材质的传热系数、可见光透比以及遮阳系数等性能的计算分析，确定出最适合的建筑玻璃幕墙和门窗的节能设计所需要的材料。在设计中，减少玻璃幕墙的使用以及选用合理的玻璃幕墙和门窗材料是节能设计最直接、见效，最明显的方式。
其次，在节能设计中，型材的选择也起到尤为关键的作用，在建筑幕墙和门窗设计中，可以着重选择隔热性能较好的型材，如在门窗设计中选择断桥隔热铝合金型材就能够提高铝合金门窗的保温隔热功能。在玻璃幕墙设计中也是如此，应该尽量选择节能玻璃，并且应该减少开启窗的数量，同时，要做好密封以及通风的工作。
最后，在建筑幕墙和门窗节能设计的道路上，探索先进的节能技术，传统玻璃幕墙和门窗在冬季采暖热量的损失以及夏季制冷中热量的进入是能源消耗的主要途径。而未来的幕墙门窗节能设计则是针对上述耗能问题为出发点的，整合传统幕墙门窗设计的优势，摒弃它们的不足，建立和达到幕墙热工效应的多元化和智能化。例如，目前国外使用的光电幕墙即是这种新型幕墙的一种，它极大地解决了保温、隔热、消噪、节能的问题，满足了节能设计的要求。这类建筑幕墙和门窗的设计趋势也将是我国未来建筑节能设计的主要方向。
结语：
建筑节能在现在能源资源短缺的年代具有非常重要的意义，通过合理的选材、设计出节能型的幕墙和门窗，对于提升建筑节能具有十分重大的帮助，这需要充分探索节能型材質和先进的设计方案，并在实际的生活中让这些技术真正为节能环保而服务。
参考文献：
[1]陈伟.高层建筑玻璃幕墙防雷施工探讨与应用[J].福建建设科技，2011，01：35-37.
[2]李春宇.基于玻璃幕墙节能设计的探讨[J].科学之友，2011，02：155-156.
[3]吉业.再论单层玻璃幕墙与双层通风玻璃幕墙[J].门窗，2011，03：12-14.
[4]徐浩，高伟业，王惠民.浅谈公共建筑门窗与幕墙节能改造技术[J].门窗，2011，03：59-61.
[5]李正农，罗叠峰，史文海，梁笑寒.沿海高层建筑玻璃幕墙风致应力现场实测研究[J].中国科学：技术科学，2011，11：1439-1448.
[6]季慧.建筑玻璃结构的抗震性能研究现状与进展[J].结构工程师，2011，06：141-146.