建筑玻璃幕墻設計方法淺談

[摘要]由于其玻璃幕墻結構形式更優(yōu)，裝飾效果好，結構簡單，自重小，很快使它成為現(xiàn)代建筑幕墻的主要形式。本文簡要分析了建筑玻璃幕墻的設計方法。

[關鍵詞]建筑；玻璃幕墻；設計方法

1、玻璃幕墻的主要設計形式

玻璃幕墻按照玻璃和鋁邊框的結合形式分為四種不同的類型：

（1）明框玻璃幕墻：明框玻璃幕墻主要是指幕墻中四周的鋁框固定結構裸露在玻璃外，這種結構，玻璃鑲嵌在鋁框內(nèi)部，整個幕墻依靠橫梁承擔荷載，橫梁和立柱裸露在外，玻璃墻面被鋁框明顯的分割成塊狀，整體觀賞性較差，裝飾效果不好。明框玻璃幕墻是一種傳統(tǒng)的幕墻形式，其施工比較簡單，穩(wěn)定性好，應用比較廣泛。

（2）隱框玻璃幕墻：隱框玻璃幕墻是現(xiàn)如今使用最廣泛的玻璃幕墻形式，其發(fā)展與硅酮結構密封膠的發(fā)明使用不可分割，硅酮結構密封膠將玻璃和鋁框固定在一起，在一般情況下，不需要在外側設置金屬構件，就可以滿足玻璃的安全穩(wěn)定性，由于玻璃安裝在鋁框之上，可以較好的遮擋墻后的鋁框，且玻璃幕墻的玻璃采用的是鍍膜玻璃，這種玻璃具有單向透像的特性，在不透像的一側看不到玻璃墻背后的鋁框構架，因此隱框玻璃幕墻從外觀上看，形成了一個完整的玻璃平面，裝飾效果良好。

（3）半隱框玻璃幕墻：半隱框玻璃幕墻是明框、隱框玻璃幕墻的結合，兼具兩者的優(yōu)點。其結構設計是將玻璃的其中一對對邊用明框玻璃幕墻的手法進行鑲嵌，另一對對邊采用隱框玻璃幕墻的方法進行粘結。此種幕墻根據(jù)立柱與橫梁的隱蔽情況分為豎框橫隱玻璃幕墻和豎隱橫框玻璃幕墻兩種，半隱框玻璃幕墻的力學性能更加穩(wěn)定，在審美上具有多變的特性。

（4）全玻璃幕±嗇=隨著玻璃生產(chǎn)技術的發(fā)展，各種質量輕、高強度、透明度高的玻璃不斷誕生，其為全玻璃幕墻形式的出現(xiàn)創(chuàng)造了可能?，F(xiàn)如今，全玻璃幕墻主要用于游覽裝飾，不僅設置在建筑物的外圍，也同樣設置于建筑物的地面或者頂層。其受力結構采用玻璃梁（肋）代替了傳統(tǒng)的鋁框結構，更多的利用玻璃的透明特征去追求建筑物與自然的連接，使建筑物結構清晰透明，美學性能達到極致。

2、建筑玻璃幕墻的設計方法

2.1幕墻的設計要求

玻璃幕墻的主要設計形式是框格結構，其設計要求是指對其框格的組成、受力的組成進行分析。對于隱框玻璃幕墻和半隱框玻璃幕墻還要對其使用的硅酮結構膠的粘結性能進行分析，保證粘結力能將玻璃牢固的粘結在附框上，滿足承載力的需求。玻璃幕墻的設計要滿足以下五條：

1）玻璃幕墻是一種建筑物的外圍護結構，其主要功能是圍護和裝飾，對建筑物的主體基本沒有大的影響，因此其只需按照圍護結構進行計算設計，承載力滿足幕墻自重、風荷載和地震的要求，不必考慮對建筑主體的承載和作用。

2）玻璃幕墻應具有一定的位移能力，使其有足夠的空間去減緩外力的破壞作用，減少幕墻因變形而造成的損害。

3）幕墻墻體和連接構件的剛度、承載力要好，當幕墻受到大的不可抗力的摧毀時，也要保證玻璃不可破碎，幕墻整體結構不脫落。

4）在地震多發(fā)區(qū)，要做好幕墻的防震設計，幕墻玻璃采用具有不破碎特征的纖維玻璃，幕墻骨架不能脫落，在受到地震作用后還可以進行修補使用。

2.2玻璃幕墻的結構設計

幕墻的支撐結構體系是十分重要的，玻璃幕墻的自重、動荷載效應、風荷載效應、抗震性能等都是在主體結構與幕墻的支撐結構體系之間展開傳遞的，所以這對建筑幕墻的支撐結構就要求應具備一定的剛度和強度，還應對其后期的維護工作提供一定的便利條件，對其耐久性要滿足25a的設計使用年限。①在幕墻的所有支撐結構中，立柱的結構設計是最重要的，應注意立柱的強度及剛度滿足設計荷載的要求，并具有相應的穩(wěn)定性，其上下銜接設計也是很重要的，應滿足現(xiàn)行的設計規(guī)范要求。②預埋件的設計也是不可忽視的，預埋件一般為錨板或者錨筋，形狀大多數(shù)采用平板形和槽形兩類。錨板鋼材一般采用Q235B，并應在其表面進行鍍鋅處理，鍍鋅厚度一般>40um，并應具有防腐蝕的功效，并把錨板與鋼筋焊接后預埋在設計的相應部位，一般錨板或者錨筋的焊接方式采取坡口塞焊的形式，如果錨筋直徑>φ20mm的話，那么應采取穿孔塞焊的焊接方式。

2.3玻璃幕墻的防火設計

1）應對以下部位進行防火封堵設計：玻璃幕墻與樓板之間的縫隙、與外墻洞口部分之間的縫隙、與其他防火隔離構件之間的縫隙等。防火封堵系統(tǒng)應具有良好密封性、耐久性和較強的變形性，在規(guī)定的火災時間內(nèi)不應發(fā)生變形過大、脫落等現(xiàn)象，應由一定的穩(wěn)定性。封堵的填充料應采用難燃或者不燃材料，對相應的保護面層材料應采用防火涂料等材料加以處理。

2）對于沒有窗檻墻的建筑幕墻，應在每個樓層的外沿部位設置高度≥0.8m的實體墻或者防火玻璃幕墻，要求其耐火極限≥1h，并要求同一玻璃單位不得跨越兩個防火區(qū)，應單獨設立。

2.4玻璃幕墻的受力設計

1）幕墻結構安全度：幕墻的安全度與荷載的大小和材料的強度有關，在兩者設計計算時所采用的規(guī)范必須相同，否則就會導致設計的安全度偏低。

2）承載力設計：承載力設計的表達方式主要分兩種：內(nèi)力表達方式和應力表達方式。由于玻璃幕墻所受外力復雜，設計中多采用應力表達式法。

3）荷載與作用效應的組合：幕墻同時會受到多種荷載的作用，必須考慮幕墻在綜合荷載下的受力情況，其承載力設計值要小于材料的強度實際值，并運用彈性計算方法對各種荷載進行組合計算。

4）風荷載設計：風荷載是幕墻的主要受力形式，其是一種直接作用在幕墻上的垂直力，按照規(guī)范要求，風的作用力在2.0kN/m～5.0kN/m之間，幕墻在其作用下會產(chǎn)生較大的彎矩，因此要著重防止幕墻的彎曲。

結語：

建筑玻璃幕墻的應用使得建筑外立面的整體效果顯得現(xiàn)代化，給人以高貴典雅的感覺，帶給人們視覺沖擊的效果。在進行高層建筑玻璃幕墻的設計過程中，應根據(jù)工程特點選擇合理的結構形式，確保玻璃幕墻的結構設計滿足強度及剛度的設計規(guī)范要求，并應對幕墻的防火進行詳細的設計，保證玻璃幕墻的安全可靠性。