高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)與施工分析

蘇 甲

（上海恒利益建裝潢工程有限公司，上海 200120）

現(xiàn)階段我國(guó)的高層建筑玻璃幕墻的風(fēng)格和類(lèi)型多種多樣。對(duì)于玻璃質(zhì)地的幕墻而言，在設(shè)計(jì)玻璃幕墻的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)過(guò)程中，要保證具有良好的承重性，同時(shí)所能夠承受的應(yīng)力載荷也應(yīng)該滿足工藝要求，并且要不斷地進(jìn)行力學(xué)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣才能夠保證這種類(lèi)型的高層建筑玻璃幕墻具有良好的質(zhì)量。

1 高層建筑玻璃幕墻的優(yōu)勢(shì)

1.1 節(jié)能環(huán)保

高層建筑玻璃幕墻所使用的材料大多為綠色環(huán)保材料，因?yàn)榫G色環(huán)保材料最為符合高層建筑玻璃幕墻的建設(shè)理念，并且高層建筑玻璃幕墻也大多以環(huán)保高層建筑的形式建設(shè)。在材料選擇、施工方式等方面的環(huán)保細(xì)節(jié)把控較強(qiáng)，因此不會(huì)受到單一材料的限制，多元化的材料和設(shè)備選擇也使得高層建筑玻璃幕墻能突出環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，確保我國(guó)始終貫徹綠色可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

1.2 操作簡(jiǎn)單

高層建筑玻璃幕墻大多以拼裝形式進(jìn)行施工，因此這種高層建筑最大的優(yōu)勢(shì)就是操作較為簡(jiǎn)單，并且對(duì)環(huán)境污染很小，在高層建筑施工中產(chǎn)生的垃圾也很少，這些都是環(huán)保類(lèi)型高層建筑的特點(diǎn)，并且拼裝式的施工方式和較少的廢物處理也使得施工操作變得簡(jiǎn)單易行，有效地降低了安裝人員的工作難度。

1.3 節(jié)約成本

高層建筑玻璃幕墻在建設(shè)中將工程的重點(diǎn)放在了節(jié)省人力、物力以及設(shè)備的使用頻率上，因此，在工程建設(shè)中間接地減少了高層建筑設(shè)計(jì)和建設(shè)中的成本，并且使得機(jī)械化和自動(dòng)化的設(shè)備使用率增加，這就有效地融合了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，可以從根本上使施工效率得到有效的提升，確保高層建筑設(shè)備的參與度更高[1]。

2 高層建筑玻璃幕墻的施工特點(diǎn)

玻璃幕墻在實(shí)際施工過(guò)程中可以在外墻加設(shè)保溫層，這樣就能夠極大地降低室內(nèi)在進(jìn)行采暖過(guò)程中對(duì)能量的過(guò)度損耗情況。預(yù)制的墻體和門(mén)窗構(gòu)件所用的材料可以擁有隔音功能，這樣只要在玻璃幕墻施工過(guò)程中將這些構(gòu)件組裝好，就能夠使得住戶得到一個(gè)安靜良好的環(huán)境。玻璃幕墻施工中所選用的建設(shè)材料和傳統(tǒng)的建設(shè)材料的不同之處在于玻璃幕墻的施工材料較為輕便，這樣就能夠節(jié)省很多在施工中所用到的人力物力，并且減少了施工能耗，在玻璃幕墻施工中使用輕質(zhì)材料能夠極大地減輕高層建筑物的整體重量并且增加高層建筑物的預(yù)應(yīng)力性能。

在玻璃幕墻施工材料的選擇上要保證材料的不易燃性，在高層建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠保證火勢(shì)不會(huì)迅速蔓延。并且這種施工方式并不像傳統(tǒng)的施工高層建筑中追求奢華的建設(shè)效果或者精致的建設(shè)裝飾，而是在施工的中應(yīng)用那些簡(jiǎn)約且性能較好的材料，這樣能夠使得高層建筑物的整體典雅素凈，同時(shí)也能夠保證其不會(huì)發(fā)生變形、褪色等材料問(wèn)題。在玻璃幕墻的高層建筑施工的同時(shí)也能夠進(jìn)行高層建筑過(guò)程的改建，為新的電氣設(shè)備和通訊設(shè)備的使用創(chuàng)造一定的可能性。

玻璃幕墻在高層建筑施工中主要是通過(guò)選取輕便的施工材料，對(duì)建筑物的外墻進(jìn)行包裹的保護(hù)作用，尤其是在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景之下，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)不僅能提高建筑物的安全性，更能提高建筑物的美觀性，由于我國(guó)逐漸開(kāi)展了城市化建設(shè)，高層建筑物不斷增多，為了保障高層建筑物在惡劣的天氣中不受風(fēng)、雨等影響而出現(xiàn)變形和結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象，玻璃幕墻的作用是很大的，合理的利用玻璃幕墻能夠增強(qiáng)建筑物的保溫和抗壓等能力，使人們對(duì)高層建筑物的質(zhì)量更信任，有利于保障高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

3 高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 玻璃幕墻設(shè)計(jì)

玻璃幕墻在高層建筑設(shè)計(jì)中的作用非常大，尤其是在高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)中，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)能夠直接影響到其整個(gè)施工流程和施工質(zhì)量。玻璃幕墻設(shè)計(jì)人員必須要在施工前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行勘察，并對(duì)高層建筑的內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)的了解，對(duì)于施工所要達(dá)到的性能要求也需要掌握，從而在這些基礎(chǔ)上進(jìn)行精確的玻璃幕墻設(shè)計(jì)。玻璃幕墻設(shè)計(jì)中涉及到的構(gòu)件有很多，例如對(duì)墻體支撐的精確設(shè)計(jì)能夠使得高層建筑的穩(wěn)定性得到有效提升。另外在玻璃幕墻生產(chǎn)的過(guò)程中應(yīng)用BIM技術(shù)可以極大地優(yōu)化組件生產(chǎn)的過(guò)程[2]。

玻璃幕墻中的零件銜接是高層建筑玻璃幕墻施工的要點(diǎn)，并且其銜接技術(shù)設(shè)計(jì)和施工之間關(guān)系緊密，因此玻璃幕墻設(shè)計(jì)公司應(yīng)該向玻璃幕墻制造工廠提供相應(yīng)的銜接技術(shù)設(shè)計(jì)信息。為了能夠在玻璃幕墻生產(chǎn)中加強(qiáng)BIM技術(shù)的支持，可以從高層建筑模型中獲取一些較為有用的信息，使得高層建筑信息的利用率得到提高的同時(shí)也能夠讓玻璃幕墻加工工廠得到準(zhǔn)確的加工數(shù)據(jù)。在BIM中提取重要的資料以供后期構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)人員進(jìn)行探討和交流，并且這些資料還能夠?yàn)槭┕と藛T提供準(zhǔn)確的施工進(jìn)度把握。在應(yīng)用BIM技術(shù)的初期階段，應(yīng)該首先加強(qiáng)高層建筑玻璃幕墻的模型化。

3.2 玻璃幕墻拆分設(shè)計(jì)

在拆分設(shè)計(jì)平臺(tái)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)上，BIM技術(shù)課是實(shí)現(xiàn)各專(zhuān)業(yè)的工作文件云共享。在本地文件和平臺(tái)中心通過(guò)同步實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，在專(zhuān)業(yè)內(nèi)部和專(zhuān)業(yè)之間可以將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，然后互相借鑒參考。各專(zhuān)業(yè)之間可以將最新的設(shè)計(jì)方案無(wú)縫銜接，從而從眾多設(shè)計(jì)方案中挑選出最適合于高層建筑墻體工程現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)，然后對(duì)這些設(shè)計(jì)進(jìn)行融合。專(zhuān)業(yè)間拆分主要是通過(guò)專(zhuān)業(yè)間的文件相互比較來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在專(zhuān)業(yè)間實(shí)現(xiàn)文件的實(shí)時(shí)參照，并且能夠使得專(zhuān)業(yè)間互相監(jiān)督、互相檢查，對(duì)于碰撞檢查和參數(shù)檢查等，能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)各個(gè)專(zhuān)業(yè)間設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，并對(duì)這些設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)處理，進(jìn)而解決。

BIM模型搭建的過(guò)程需要提供玻璃幕墻的所有參數(shù)，例如墻體參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)等等。然后將裝配高層建筑施工的周邊環(huán)境和高層建筑建設(shè)所涉及的墻體模型數(shù)據(jù)、區(qū)間模型數(shù)據(jù)、高層建筑機(jī)電模型數(shù)據(jù)、高層建筑系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)和裝修環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)等等一系列的全方位數(shù)據(jù)輸入到BIM建模中，從而展開(kāi)工作量的統(tǒng)計(jì)，對(duì)墻體進(jìn)行綜合檢查并能夠提出多項(xiàng)有價(jià)值的施工管理建議[3]。

3.3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

玻璃幕墻的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是高層建筑玻璃幕墻工程整體的核心，同時(shí)也是保證高層建筑玻璃幕墻質(zhì)量的重要手段。在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)者應(yīng)該注意節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的安全性，并且保證節(jié)點(diǎn)在整個(gè)高層建筑中的科學(xué)合理性。要確保施工現(xiàn)場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)分析符合高層建筑玻璃幕墻施工的實(shí)際工程情況，并且保證高層建筑玻璃幕墻的整體質(zhì)量。在當(dāng)下已經(jīng)出現(xiàn)了多種節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，其中最為常見(jiàn)的節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)就是螺栓連接，并且這種連接方式是最為科學(xué)合理的。

在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中高層建筑的開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該根據(jù)施工中的具體要求來(lái)對(duì)連接模型進(jìn)行合理的規(guī)劃從而制定節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)原則和普通的高層建筑設(shè)計(jì)原則基本相同，并且在實(shí)際的高層建筑施工中，應(yīng)該對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多種方式的結(jié)合使用，這樣才能夠使高層建筑玻璃幕墻達(dá)到良好的施工效果。對(duì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行重建的時(shí)候應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)從施工現(xiàn)場(chǎng)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 精細(xì)化設(shè)計(jì)

因?yàn)椴Ａ粔Υ嬖谝欢ǖ膹?fù)雜性，所以在施工途中經(jīng)常會(huì)遇到墻的預(yù)埋件安裝和管路的安裝等，在這些玻璃幕墻的工藝進(jìn)行中，以往的設(shè)計(jì)圖紙是無(wú)法達(dá)到良好的效果的，不光是傳統(tǒng)的紙質(zhì)圖紙無(wú)法達(dá)到這種效果，甚至二維圖紙中找出這些玻璃幕墻的設(shè)計(jì)問(wèn)題也是很難的。在實(shí)際施工的過(guò)程中，這些問(wèn)題就會(huì)集中的暴露出來(lái)，例如玻璃幕墻發(fā)生穿插等情況時(shí)有發(fā)生，這就會(huì)使得高層建筑單位不得不調(diào)整施工方案，從而避開(kāi)出現(xiàn)穿插的位置。但是這種施工方案的改制會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的拖慢施工效率情況，首先施工圖紙?jiān)谶M(jìn)行改制的過(guò)程中需要施工人員和設(shè)計(jì)人員的溝通，并且圖紙?jiān)谠O(shè)計(jì)過(guò)后還需要審核部門(mén)進(jìn)行審核，批準(zhǔn)后才能夠予以修改，這就耗費(fèi)了大量的時(shí)間，并且圖紙的更改還會(huì)造成高層建筑材料的增多現(xiàn)象，從而嚴(yán)重的拖慢了施工的進(jìn)程，最終導(dǎo)致項(xiàng)目不能夠按期完成[4]。

利用BIM軟件進(jìn)行玻璃幕墻的設(shè)計(jì)就會(huì)有效的避免出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，BIM的圖紙構(gòu)建大多屬于三維模型，這種三維模型會(huì)將軟件的自動(dòng)檢測(cè)，評(píng)審工作以及模型設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題融為一體進(jìn)行解決，并且在設(shè)計(jì)人員收到問(wèn)題信息后可以對(duì)設(shè)計(jì)的方案直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的玻璃幕墻庫(kù)進(jìn)行整改，這就能省去很多的圖紙審核時(shí)間，并且極大地使圖紙的修改加速。在設(shè)計(jì)的方案經(jīng)過(guò)整改、修正過(guò)后，BIM軟件會(huì)進(jìn)行重新檢測(cè)，并形成三維建模，并再次的提示錯(cuò)誤，通過(guò)多次反復(fù)的提示和問(wèn)題的設(shè)計(jì)解決可以解決所有遇到的問(wèn)題。例如在房屋裝修的設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生管線布置和構(gòu)件相碰撞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是高層建筑建設(shè)中管線敷設(shè)的種類(lèi)眾多，有很多強(qiáng)電線路、弱電線路、給排水線路等等，這些線路的敷設(shè)量非常的龐大且復(fù)雜，玻璃幕墻的構(gòu)件具有一定的預(yù)制性和模塊性，因此玻璃幕墻和管道、線路的協(xié)調(diào)是很難實(shí)現(xiàn)的。但是BIM軟件可以檢測(cè)管道位置是否正確，并指示操作人員進(jìn)行更正，因此這種三維建模能夠促使管線的敷設(shè)和構(gòu)建協(xié)調(diào)得更加合理，并且在監(jiān)理人員的充分參與下完成分析過(guò)程，能夠降低高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)誤差。

3.5 防火設(shè)計(jì)

隨著高層建筑物逐漸增多，火災(zāi)等危險(xiǎn)事故的救援難度也逐漸增強(qiáng)，如果救援工作不到位，會(huì)嚴(yán)重威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，所以我們要重點(diǎn)對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)玻璃幕墻水平方向和豎直方向進(jìn)行隔離帶的設(shè)置，合理地對(duì)高層建筑物進(jìn)行分區(qū)與層間防火設(shè)計(jì)，避免在火災(zāi)過(guò)程中，高溫?zé)熿F和火焰進(jìn)一步擴(kuò)散，嚴(yán)重地破壞建筑物的結(jié)構(gòu)，并且威脅人們的安全。在進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要重點(diǎn)從水平防火和豎向防火兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，水平防火也就是層間防火，需要嚴(yán)格把控防火隔離帶的設(shè)置高度和厚度，采用防火巖棉和鍍鋅鋼板等，對(duì)防火隔離帶的厚度進(jìn)行填塞和承托設(shè)置。在豎向防火設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)人員采用不可燃的材料設(shè)計(jì)防火幕墻，并且根據(jù)不同的防火區(qū)和層間進(jìn)行防火墻的板塊設(shè)計(jì)。

3.6 抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)

在現(xiàn)階段的玻璃幕墻的安全性設(shè)計(jì)中，抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)是很重要的，尤其是在高層建筑工程中，由于建筑物逐漸增高，伴隨著風(fēng)力逐漸增強(qiáng)，為了保障玻璃幕墻具備一定的安全性，設(shè)計(jì)人員要著重通過(guò)合理的設(shè)計(jì)手段，強(qiáng)化玻璃幕墻的抗風(fēng)壓性，現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)人員逐漸明確了在實(shí)際的生活當(dāng)中，建筑物承受的風(fēng)力情況主要是由于周?chē)沫h(huán)境和建筑物的形狀，在提高玻璃幕墻抗風(fēng)能力的設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員要事先根據(jù)建筑物的不同體型和不同的位置，調(diào)查建筑物能夠負(fù)荷的風(fēng)力情況，通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)等方法進(jìn)行建筑物的風(fēng)荷載計(jì)算，得出風(fēng)壓不同時(shí)會(huì)對(duì)建筑物造成什么影響，設(shè)計(jì)人員還要重視玻璃幕墻的設(shè)計(jì)材料，選擇不易變形和抗壓能力強(qiáng)的材料，從根本上提升玻璃幕墻的抗風(fēng)壓能力，進(jìn)而保障玻璃幕墻具有良好的安全性。

3.7 遮陽(yáng)設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)階段建筑物的高度逐漸增加，受光情況加劇，為了確保高層建筑物的居民不受陽(yáng)光的影響，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行玻璃幕墻的設(shè)計(jì)時(shí)，要著重提高玻璃幕墻的遮陽(yáng)性，降低玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)和合理地在高層建筑物的外部安裝一些遮陽(yáng)裝置，比如對(duì)建筑物的造型進(jìn)行一些遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)等，尤其是在我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的當(dāng)下，設(shè)計(jì)師可以在建筑物的外部安裝一些電動(dòng)的遮陽(yáng)裝置讓居民可以根據(jù)光照的變化情況進(jìn)行遮陽(yáng)裝置的有效調(diào)節(jié)，但是現(xiàn)階段的高層建筑物在遮陽(yáng)設(shè)計(jì)中仍舊存在一些問(wèn)題，尤其是在降低了玻璃幕墻的遮陽(yáng)系數(shù)之后，會(huì)影響玻璃的透光性，使房間變暗，因此，我們可以不斷地提高遮陽(yáng)裝置的設(shè)計(jì)和安裝技術(shù)，使高層建筑物的設(shè)計(jì)方式得到不斷的創(chuàng)新與改善。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)玻璃幕墻裝修體系的合理性可以保障整體高層建筑設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，玻璃幕墻的合理性能夠?yàn)楹罄m(xù)施工提供強(qiáng)有力的支撐，并且能夠?qū)κ┕みM(jìn)行指導(dǎo)，使得玻璃幕墻可以更加的完善科學(xué)，滿足人們?nèi)粘Ｉ畹男枨?，高層建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的利潤(rùn)和效益也正體現(xiàn)于此。