高层建筑玻璃幕墙设计的方向

摘 要：现代建筑技术的发展越来越快,建筑物越来越高,玻璃幕墙的技术要求也不断更新.新型材料的不断出现,施工技术工艺的成熟,现代绿色节能的要求,现代的高层建筑不断向更高,更环保,更智能,更有艺术感方向发展.

关 键 词：高层建筑；玻璃幕墙；安全；节能

随着我国高层建筑美学概念的发展,玻璃幕墙作为现代科技与建筑水平发展的重要标志,简单美观又富有时代的气息,深受广大建筑业和房屋建造者的喜爱,在高层建筑设计中得到了广泛的应用.从目前看来,玻璃幕墙的使用量越来越大,由于玻璃是易碎品,容易发生破裂,同时玻璃幕墙作为建筑的外部设计框架,在光污染方面的问题也比较突出.因此,必须结合建筑物特点,对玻璃幕墙进行科学合理的设计.

1.玻璃幕墙的结构特点

建筑幕墙是由支撑结构体系及面板组成的,可相对主体结构有一定位移能力,不分担主体结构所受作用的建筑护结构或装饰性结构.玻璃幕墙是面板材料为玻璃的建筑幕墙.支撑结构体系可以是铝材、钢材或不锈钢材；玻璃可以是普通平板玻璃,夹网平板玻璃、夹层玻璃、钢化镀膜玻璃、钢化中空Low-e玻璃等.

高层建筑玻璃幕墙的结构形式根据施工方式可以分为构件式玻璃幕墙及单元式玻璃幕墙,玻璃面板与龙骨通过结构胶或者连接件固结而成.风荷载通过玻璃传递到横竖龙骨上,横竖龙骨的轴向竖向作用力再通过与主体连接的构件传递到主体结构上,受力传递路径明确,具有良好的安全性.

由于玻璃幕墙作为高层建筑的围护结构,既应具有严格的水密、气密与防寒隔热等性能的要求,又必须防止它因风力、地震、温度变化以及由于安装或加工工艺不当而造成破裂、掉落等安全事故,因此在进行高层建筑玻璃幕墙设计时常会涉及到隔热“防火”气密“抗震”避雷等相关技术,这与人身安全密切相连,因此,玻璃幕墙的设计制作与安装必须由具有相应资质的企业承包,并以此来保证建筑工程项目的质量安全.

2.高层建筑玻璃幕墙设计的重点

2.1建筑玻璃幕墙结构安全性

玻璃幕墙有着区别于其他墙体设计的优点,就是它不同于一般的幕墙设计和填充墙,能够自己独自承担来自外界的像风力、地震动荡等较大的变形,有着较强的位移能力.为了保证玻璃幕墙结构安全性,首先先按照国家标准规范,对建筑幕墙的玻璃面板及龙骨进行结构力学核算,保证在最不利的荷载条件下玻璃面板及龙骨均有安全性及可靠性.根据主体结构特点合理的使用最优的受力体系,如简支梁,双跨梁,连续超静定简支,连续超静定双跨梁等,可以降低成本的同时保证结构的安全.玻璃幕墙的设计构造,使得玻璃幕墙能适应主体结构的构造变形,在地震荷载的作用下,能保证小震不坏,中震可修,大震不倒.

2.2高层玻璃幕墙的节能性

我国的《绿色建筑技术导则》中对建筑中的玻璃幕墙的所谓绿色指标进行了规定,要求高层玻璃幕墙要降低能源的消耗,使用绿色环保材料,从而实现光、热、声在玻璃幕墙中的协调扩散,同时也在一定程度上改善了空气质量.在进行高层玻璃幕墙设计时,设计人员需要对玻璃幕墙的绿色技术设计投入更多的重视,使其能够更好地发挥保温隔热的性能,有效过滤太阳光线,拥有遮阳和透光的功效,维持室内空气流通和扩散,只有这样才可以保证高层玻璃幕墙更广泛地应用到建筑设计中,实现玻璃幕墙的绿色设计构建.

2.3玻璃幕墙的质量控制

高层建筑不但需要美观,也需要坚固耐用,安全.高层建筑幕墙设计中需要考虑各种荷载因素,材料因素,选用合理的玻璃,合理的铝材,严格的材料表面处理方法.如现在有些高层建筑会发生钢化玻璃的事件.具体原因是钢化玻璃中含有硫化镍使得玻璃.在玻璃加工过程中需要对钢化玻璃进行均质处理,选用超白玻璃原片进行深加工,均能有效降低玻璃率,也可以采用中空夹胶玻璃,避免出现玻璃雨.铝材的表面处理可以采用三涂氟碳喷涂,具有耐腐蚀,抗氧化等作用,保证玻璃幕墙坚久耐用.

3.高层建筑玻璃幕墙的设计方向

3.1外观造型复杂

现代玻璃幕墙的外观越来越复杂,这个需要设计有效的结构受力幕墙,保证安全,有效的设计措施,保证施工质量及工期.

如央视的“大裤衩”,造型复杂,线条造型复杂,板块繁多,使用了构件式的玻璃幕墙系统可以有效的解决这些施工问题；深圳的京基100,高400多米,线条纤细,采用了国际上最为先进的幕墙系统——单元式幕墙,可以保证工期,又能体现外立面高端大气上档次.

弹性连接是幕墙必须具备的构造性能之一,主要来源于平面内变形性能及抗震的要求,以保证玻璃幕墙板块具有相对的位移能力.但是建筑物的结构与构造设计,限制了玻璃幕墙的设计,缺少对建筑设计的正确理解,许多厂家为了降低造价,都是采用简单的固定式连接而给使用者带来安全上的隐患.因此,设计人员需要在设计时就保证其能够充分发挥应有的安全防护作用,同时对连接系统认真计算,以满足强度上的设计标准,此外还应对弹性连接进行设计,满足强度及变形要求,确保安全性.

3.2绿色节能方向

目前我国对玻璃建筑设计重要性的认识,对节能玻璃幕墙的知识知之甚少,设计单位往往在建筑施工已开始时才进行玻璃幕墙设计,这直接导致了玻璃幕墙设计的滞后,以及用材质量降低.但目前我国节能标准已逐渐变得越来越严格,能耗比也越来越严格,这就要求玻璃的幕墙设计向绿色节能的方向发展,各种高性能的玻璃,断热材料,能使幕墙的K值大幅度降低,通常情况下,如果玻璃幕墙设计科学合理的话,都能达到很好的降低能耗和节能的作用,在这方面绿色技术得到了很好的体现.

3.3智能方向

采用智能化的玻璃幕墙,通过传感和自控系统,自动控制建筑外部装饰条的角度,百叶的变换,能更好的实现遮阳,通风及采光的效果,避免了建筑在运用空调等电子系统时出现较大的能源消耗量,有效地保持了低能源绿色的水平.在建筑设计中,合理的运用玻璃幕墙绿色技术,科学的选择玻璃幕墙,使用建筑构造合理和控制方式稳定的建筑程序,才能保证有效的达到降低能源消耗的效果.

3.4单元式幕墙方向

单元式幕墙符合当今环保的主题思想,在技术上,采用物理的“等压原理”设计,解决了由于压力差造成的幕墙接缝漏水等问题.该系统有组装精度高、抗震能力强、可同步施工、防水防渗、自洁等多项特点.单元式幕墙是在专业工厂中进行制作、加工完成.在对材料的筛选、制作工艺过程的控制、制作环境的控制、操作人员的技能培训、单元板块的养护时间、环境的控制、出厂的检验控制上是目前其他类型幕墙不可比拟的.单元式幕墙的单元件（板块）高度为楼层高度,传力简捷.现在高层建筑施工工期要求越来越短,普通的构件式幕墙已难以满足这么紧凑的工期,工人施工成本也越来越高,单元式幕墙安装方便,施工速度快,可以分段施工,故可以有效的解决这些问题,越来越受到建设单位的热衷.

4.结语

我国正处于社会主义转型时期,努力实现产业化升级,由资源消耗大国向资源利用强国的转变,这也使得玻璃幕墙建筑设计向绿色设计转型,在高层建筑玻璃幕墙工程中,要注重玻璃幕墙的比例设计,结构应科学合理、安全可靠,同时要呈现建筑物的特点与风格,保证功能完善,实现生态文明建设和生态环境的有效保护.