高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)與質(zhì)量控制分析

劉永生

【摘要】近年來(lái)，我國(guó)城市化進(jìn)程加快，各類高層建筑的規(guī)模逐步擴(kuò)大。在新建建筑工程的建設(shè)中，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有著廣泛的范圍。對(duì)高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探究，在設(shè)計(jì)中要突出玻璃幕墻光影表現(xiàn)效果，合理設(shè)計(jì)玻璃配比，構(gòu)建多樣化的藝術(shù)造型，要注重結(jié)合項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)狀選取對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方式。分析了玻璃幕墻工程建設(shè)中常見的質(zhì)量問(wèn)題，并從安裝預(yù)埋件、連接件安裝與龍骨施工等方面，提出了針對(duì)性的質(zhì)量控制措施，旨在提高項(xiàng)目施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;玻璃幕墻;設(shè)計(jì)要點(diǎn);質(zhì)量控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.083

在高層玻璃幕墻設(shè)計(jì)與施工中，要注重對(duì)項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)狀與建設(shè)要求進(jìn)行分析，整合多項(xiàng)要素，擬定完善的設(shè)計(jì)與施工方案。在施工中對(duì)預(yù)埋件安裝、龍骨架施工、連接件安裝等集中管控。做好施工管理，全面提升玻璃幕墻施工成效，提高玻璃幕墻穩(wěn)定性、安全性，全面適應(yīng)項(xiàng)目預(yù)期建設(shè)要求。

1、玻璃幕墻概述

高層建筑玻璃幕墻一般采用中空鋼化玻璃或者中空夾層鋼化玻璃。

中空玻璃（Insulating Glass） 由兩片或多片浮法玻璃組合而成，玻璃之間用鋁合金隔框隔開，鋁合金隔框內(nèi)填充有干燥劑，隔框與玻璃之間用丁基膠密封后再用聚硫膠（用于明框幕墻）或結(jié)構(gòu)膠（用于隱框幕墻）作二道密封，中空層（厚度為：6、9、12、14、17mm，常用9、12mm）可以是干燥空氣，也可以充惰性氣體（如氬氣、氪氣）或特種氣體（如氟化硫），中空玻璃有很好的保溫及隔聲性能。

夾層玻璃（Laminated Glass）：最常用的夾層玻璃為兩層玻璃中間放置一層（0.38 、0.76、1.14、1.52等）或多層玻璃多層聚乙烯醇縮丁醛（PVB）膠片，經(jīng)高壓窯等設(shè)備的加壓加熱工序組合而成的夾層玻璃。其最大的特點(diǎn)為安全性，當(dāng)遭受外力破壞后只產(chǎn)生裂痕但不會(huì)碎落。還具有良好的隔聲和防紫外線的功能。PVB能吸收沖擊能量，用不同厚度的PVB和玻璃片數(shù)可制成防彈玻璃。PVB不能浸水。

2、高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)原則

2.1 合理性

玻璃幕墻是高層建筑工程裝飾性結(jié)構(gòu)和外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于高層建筑工程來(lái)說(shuō)，采用的幕墻的形式和類型都會(huì)對(duì)高層建筑整體立面效果造成一定影響，這也就會(huì)對(duì)幕墻的節(jié)能效果和工程整體造價(jià)產(chǎn)生影響。在設(shè)計(jì)玻璃幕墻時(shí)，要考慮高層建筑工程的整體節(jié)能效果和造價(jià)?？偠灾?，高層建筑工程造價(jià)和節(jié)能都受玻璃幕墻設(shè)計(jì)影響，

玻璃幕墻的節(jié)能效果與高層建筑的造型、幕墻類型、玻璃傳熱系數(shù)、工程所在區(qū)域氣候環(huán)境各項(xiàng)因素都有著密切關(guān)系，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)必須遵循合理性原則，全面考慮各項(xiàng)因素，科學(xué)選擇玻璃幕墻類型和形式，完成對(duì)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)。

2.2 適用性

設(shè)計(jì)高層建筑工程玻璃幕墻時(shí)，要全面了解高層建筑工程所在區(qū)域的自然環(huán)境以及工程具體情況，做好相應(yīng)分析工作。例如，在冬季較為寒冷區(qū)域內(nèi)進(jìn)行玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，要采用具有良好保溫性能的幕墻系統(tǒng)，而在夏季較為炎熱地區(qū)進(jìn)行玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，要采取外遮陽(yáng)且隔熱性良好的幕墻系統(tǒng)。對(duì)于玻璃幕墻來(lái)說(shuō)，要進(jìn)行幕墻材料和系統(tǒng)選擇，確保選擇的材料和幕墻都能夠被合理應(yīng)用到高層建筑工程中，進(jìn)而使高層建筑工程整體質(zhì)量得到進(jìn)一步提高，滿足應(yīng)用需求。

2.3 經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性

經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性是設(shè)計(jì)高層建筑工程幕墻時(shí)必須考慮的一項(xiàng)內(nèi)容，這主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)的玻璃幕墻性能會(huì)對(duì)高層建筑工程內(nèi)部的具體能耗造成一定影響。 需要注意的是，若設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)玻璃幕墻時(shí)只注重節(jié)能，而不考慮經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，一味采購(gòu)價(jià)格昂貴的節(jié)能材料，忽視高層建筑工程的整體建設(shè)成本，這可能還會(huì)導(dǎo)致工程總成本過(guò)高;如果只注重經(jīng)濟(jì)性，而不注重節(jié)能性，則會(huì)導(dǎo)致玻璃幕墻的作用無(wú)法得到合理發(fā)揮?？梢?，在設(shè)計(jì)高層建筑工程玻璃幕墻時(shí)，要綜合分析玻璃幕墻的經(jīng)濟(jì)性與節(jié)能性，最終設(shè)計(jì)出一個(gè)滿足需求的方案。

3、玻璃幕墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1發(fā)揮玻璃光影效果

在設(shè)計(jì)期間需進(jìn)行多方面論證，結(jié)合玻璃幕墻自身具備的特性，保證玻璃幕墻達(dá)到抗壓能力的前提下，具有良好的光影藝術(shù)效果，最大程度發(fā)揮玻璃在建筑外觀方面的美化作用。設(shè)計(jì)人員需要認(rèn)真調(diào)研建筑周邊環(huán)境，考慮玻璃幕墻對(duì)其他建筑的反射影響，收集工程項(xiàng)目的建筑參數(shù)，對(duì)環(huán)境要素進(jìn)行整理與分析，從宏觀層面進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，在保證建筑具備美觀特質(zhì)的同時(shí)避免出現(xiàn)光污染。

3.2合理設(shè)計(jì)玻璃配比

為提升建筑整體觀感效果，必須對(duì)建筑外立面進(jìn)行科學(xué)的比例劃分，確保玻璃尺寸科學(xué)合理，與其他材質(zhì)無(wú)縫對(duì)接，提升建筑整體的觀感效果，使建筑具備良好的協(xié)調(diào)性。

3.3設(shè)計(jì)多樣的藝術(shù)造型

需要考慮玻璃幕墻承重方面的需求，對(duì)建筑材料進(jìn)行科學(xué)的預(yù)判，從施工經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等層面出發(fā)，選擇合適的建筑材料，借助多種材料搭配提升建筑造型的觀賞性。

4、玻璃幕墻結(jié)構(gòu)

玻璃幕墻是由支撐結(jié)構(gòu)體系與玻璃面板組成的、可相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)或裝飾性結(jié)構(gòu)。主要荷載有自重、地震荷載和風(fēng)荷載，其中又以風(fēng)荷載影響較大。風(fēng)荷載的傳遞途徑為面板-橫梁（立柱）-轉(zhuǎn)接系統(tǒng)-埋件-主體結(jié)構(gòu)。其中，幕墻龍骨可以根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目要求選擇不同型材配置構(gòu)成，采用連接件固定裝飾玻璃。在幕墻龍骨設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮到幕墻承重支撐體是否滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)玻璃幕墻載荷分布狀態(tài)進(jìn)行分析，確保幕墻龍骨可以承受玻璃和幕墻所受到的荷載，通過(guò)自身結(jié)構(gòu)傳遞給支撐體系，再由支撐體系將荷載反饋于主體結(jié)構(gòu)中。玻璃幕墻可以達(dá)到美化建筑外立面的效果，同時(shí)其還擁有維護(hù)建筑的功能。另外，玻璃幕墻可靠性與安全性體現(xiàn)于抗風(fēng)壓性能、氣密性能、水密性能、平面內(nèi)變形性能、抗震性能、防火性能、耐撞擊性、承重力性等方面。

5、玻璃幕墻工程質(zhì)量存在的問(wèn)題

5.1使用材料問(wèn)題

玻璃幕墻施工期間，必須選擇符合國(guó)家規(guī)范要求的材料，如果選擇不合格的材料，將會(huì)使幕墻的使用壽命大幅縮短，還可能會(huì)影響到玻璃幕墻整體質(zhì)量，讓用戶難以獲得良好的居住體驗(yàn)。部分工程設(shè)計(jì)使用鋼化玻璃，但是卻在實(shí)際施工中以次充好，使用普通的鍍膜玻璃或是半鋼化玻璃，由于普通的鍍膜玻璃及半鋼化玻璃強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，會(huì)存在一定的安全隱患。部分工程為了縮減工程成本，選擇剛度不足的不銹鋼滑撐作為開啟扇應(yīng)用材料，嚴(yán)重降低了玻璃幕墻的整體質(zhì)量。

5.2構(gòu)件制作質(zhì)量問(wèn)題

構(gòu)件是玻璃幕墻施工的重要材料，可能由于鋁合金型材及切割精度沒(méi)有達(dá)到制作標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致構(gòu)件質(zhì)量無(wú)法達(dá)到規(guī)定要求。鋁合金型材相鄰構(gòu)件裝配間隙存在過(guò)小或過(guò)大的情況，部分玻璃幕墻在玻璃切割后，因?yàn)榈菇菦](méi)有按照技術(shù)要求處理或操作人員技能水平不足，容易在此過(guò)程中造成邊角應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致玻璃破碎。

6、玻璃幕墻工程質(zhì)量控制策略

6.1預(yù)埋件的安裝

建筑玻璃幕墻施工期間，應(yīng)深入研讀設(shè)計(jì)圖紙，掌握施工作業(yè)要求，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)預(yù)埋件尺寸要求進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)核。在預(yù)埋件加工過(guò)程中，需要確定預(yù)埋件尺寸是否達(dá)到規(guī)定要求，如果誤差超出規(guī)定范圍，需要重新返工。安裝前，應(yīng)確定預(yù)埋件安裝的位置，按照施工方案并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行多方面考量，建筑主體與預(yù)埋鋼筋兩者應(yīng)該進(jìn)行合理的固定，根據(jù)建筑主體結(jié)構(gòu)鋼筋與預(yù)埋鋼筋兩者的焊接牢固程度，靈活的選擇焊接方式，在一般的工程中，以點(diǎn)焊的形式居多。應(yīng)保證預(yù)埋件安裝位置精準(zhǔn)并在后期不會(huì)發(fā)生移位，將預(yù)埋件位置偏差維持在20mm范圍內(nèi)，高度誤差控制在10mm范圍內(nèi)。最后，混凝土振搗施工是預(yù)埋件安裝技術(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，為保證相關(guān)工作順利進(jìn)行，需要確保錨板底部混凝土已經(jīng)振搗密實(shí)。采用后錨固處理的方式，同時(shí)確保錨栓尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)，并且錨固深度也要滿足設(shè)計(jì)要求。

6.2連接件的安裝

高層建筑玻璃幕墻施工期間，應(yīng)該重視連接件安裝技術(shù)的應(yīng)用。連接件是玻璃幕墻的重要材料，需要在連接件安裝前確保其質(zhì)量符合要求，同時(shí)確認(rèn)型號(hào)以及種類與設(shè)計(jì)要求一致，在連接件安裝期間必須保證預(yù)埋件位置在規(guī)定的范圍內(nèi)。此外，在施工過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)預(yù)埋件位置偏離正常值，需要進(jìn)行糾偏處理，采用焊接或螺栓，使用錨固處理手段，安裝3根立柱對(duì)連接件進(jìn)行調(diào)平處理。采用焊接連接預(yù)埋件和連接件的過(guò)程中，應(yīng)該注意焊接方式，焊接應(yīng)連續(xù)、飽滿，需及時(shí)敲掉焊渣。還應(yīng)該在完成質(zhì)量檢驗(yàn)工作后，對(duì)其進(jìn)行防腐處理，可以采用涂抹防銹漆的方式。

6.3龍骨施工技術(shù)

龍骨施工作業(yè)將會(huì)直接影響到玻璃幕墻的整體效果，施工人員需要在龍骨制作期間，熟悉設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容，了解立柱的連接方式，并按照設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)記的位置使龍骨正確的安置在2個(gè)連接件中間，并在兩者接觸的部位放置防腐墊片，使用連接螺栓緊固立柱與連接件，調(diào)整垂直度與平整度。立柱可以采用插接或焊接形式，在立柱安裝結(jié)束后，需要對(duì)整體進(jìn)行微調(diào)，在此過(guò)程中要求水平方向具有3根或3根以上立柱，豎直方向具有2根或2根以上立柱。相鄰的立柱高度差在3mm之內(nèi)，同一層的立柱高度差最大允許值為5mm。龍骨施工過(guò)程中，通常采用吊垂或是水平尺測(cè)量主梁的垂直度，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行科學(xué)管控，而水平方向以定位軸線作為水平面進(jìn)行誤差控制，將高差控制在3mm范圍內(nèi)，將前后方向的偏差控制在2mm范圍內(nèi)，將左右方向的偏差控制在3mm范圍內(nèi)。

結(jié)語(yǔ)：

高層建筑玻璃幕墻可以美化建筑外立面，同時(shí)還能穩(wěn)定建筑的局部結(jié)構(gòu)，玻璃幕墻具有操作簡(jiǎn)潔且施工表現(xiàn)優(yōu)異的特點(diǎn)，因此成為高層建筑項(xiàng)目常用的作業(yè)方式。在工程進(jìn)行前，必須收集工程所在地的相關(guān)參數(shù)作為建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)，根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)要求靈活的尋找工程特征，確定結(jié)構(gòu)作業(yè)方式，在滿足工程設(shè)計(jì)規(guī)范及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度的基礎(chǔ)上，通過(guò)合理的作業(yè)方式，提升玻璃幕墻的可靠性、安全性，確保玻璃幕墻施工可以順利進(jìn)行，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)移交工程項(xiàng)目。

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