時間：2022-03-11 00:31:05
序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇幕墻結構設計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。
Abstract: point glass curtain wall with more advantages, in building a wide range of applications. Bullet point glass curtain wall glass curtain wall point independent of the supporting structure, and has a certain independence, the analysis and design principles and main body structure similar, this paper will point the glass curtain wall structure design was briefly discussed in this paper.
Keywords: point glass curtain wall; Structure design; Structure selection
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
引言
點式玻璃幕墻系指幕墻的鋼化玻璃面板通過不銹鋼爪接件連接到支承鋼結構上，具有獨立的支承體系，且鋼化玻璃面板與支承結構通過不銹鋼爪接件分離開來，鋼化玻璃面板之間只有防水膠，沒有鋁合金框架，使得點式玻璃幕墻建筑具有更加通透的建筑效果。點式玻璃幕墻一改過去著重用玻璃來表現窗戶、表現建筑、表現質感、表現體型的傳統做法，更多地利用玻璃的透明特性，追求建筑物內外空間的流通和融合。因此，點式玻璃幕墻一經出現，便在世界各地迅速發展。
本文結合中山市美捷時新廠幕墻工程對點式玻璃幕墻設計進行了簡要的探討，本工程幕墻結構設計使用年限為50年，結構安全等級為二級。建筑抗震設防類別為丙類,抗震等級為三級。抗震設防烈度：7度，地震峰值加速度：0.10g，基本風壓W =0.70kN/m,幕墻最大風壓處的陣風系數取1.6495,體型系數取-1.2,高度變化系數取1.3733.點式玻璃幕墻采用12+12A+12mm鋼化中空玻璃。
點式玻璃幕墻結構設計
點式玻璃幕墻具有獨立的支承結構，具有一定的獨立性。因此，在分析方法和設計原則方面，點式玻璃幕墻和主體結構沒有什么區別。
2.1 點式玻璃幕墻的基本設計原則
由于點式玻璃幕墻有其獨立的支承結構，因此，其基本設計原則應該是建筑結構設基本原則的總體框架內的一個“子系”，也就是說，要在概率極限狀態設計指導思想下，分別進行點式玻璃幕墻的承載能力極限狀態設計和正常使用極限狀態設計。
2.2 點式玻璃幕墻荷載分析
荷載分析是所有建筑結構設計的前提。點式玻璃幕墻分析、設計中要考慮的荷載包括自重荷載、風荷載、地震作用、溫度變化、雪載以及施工可變荷載等。幕墻處于建筑物的最外層，對風很敏感，風荷載分析對幕墻設計十分重要，不可忽略。由于點式玻璃幕墻大多用于標志性公共建筑，地震災害帶來的負面效應很大，因此，地震作用分析也是幕墻荷載分析中非常重要的一環。和大多數建筑結構一樣，水平地震作用是點式玻璃幕墻設計必須考慮的。同時，由于現在很多采光頂和大型雨篷也采用了點式玻璃幕墻技術，很多場合還必須考慮其豎向地震作用。基于同樣的理由，點式玻璃幕墻設計中還必須考慮雪荷載。此外，由于幕墻面板一般固定在獨立的支承體系上，施工可變荷載也是必須考慮的。
2.3 點式玻璃幕墻的支承結構分析與設計
點式玻璃幕墻內支承結構設計時，首先必須進行幾何穩定性分析。其支承體系的結構設計要求很高，點式玻璃幕墻設計和一般建筑結構設計最大的不同之處在于，其建筑和結構設計的一體化、晶瑩通透的建筑效果往往要求支承體系簡潔、細小，桿件布置不落俗套而富于變化。為了達到這一效果，許多點式玻璃幕墻的支承結構成為桿件少到不能再少的靜定結構這時，稍有不慎，體系的幾何穩定性就得不到保證。因此，體系的幾何穩定性分析，在點式玻璃幕墻設計中尤為重要。
2.4 點式玻璃幕墻的玻璃面板分析
在點式玻璃幕墻設計中，目前尚未將玻璃面板作為結構構件來考慮，但必須對其進行獨立的強度分析。眾所周知，只要薄板的邊界條件稍加改動，其解的結構就完全不同現行玻璃幕墻規范中關于玻璃面板的計算，采用基于經典的四邊簡支薄板理論，完全不適合點式玻璃幕墻面板的內力分析。
點式玻璃幕墻的結構選型
結構選型是根據建筑物的基本特征，選擇合適的結構類型和結構體系并進行合理的結構布置。結構選型是結構設計中至關重要的一步，是一項綜合性很強的技術工作。在支承結構方案確定以后，我們才能進行支承結構的各項具體設計和驗算。不同的幕墻建筑有不同的支撐結構方案。一般要考慮下列因素：1）建筑功能。結構選型首先要滿足建筑設計的要求。現代建筑富有想象力的造型，常常會給結構設計帶來很大的挑戰。點式玻璃幕墻的支承結構一般采用鋼結構，鋼結構體系的具體形式、構件的布置、材料的選擇等，無一不受建筑設計思想的制約合理的支承結構體系，必須成功地體現建筑的品質，這一點對于點連接式玻璃建筑尤為重要。2）結構功能。作為支承結構，毋庸置疑必須滿足一般結構的設計要求，即強度、剛度、變形等的要求結構選型必須保證支承結構能夠通過隨后進行的各項驗算工作。支承鋼結構的設計，應依據中國的現行《鋼結構設計規范》，以及現行的玻璃幕墻設計規范。3）適應玻璃劃分的要求。玻璃的大小、形狀應當滿足建筑要求以及玻璃本身的承載能力和變形要求，同時還應當考慮玻璃加工和安裝方面的技術要求，必須根據工程的具體情況合理掌握。而點式玻璃幕墻的支承結構則必須適應玻璃分格的要求，以完成對玻璃的支撐作用。有時，由于建筑造型復雜、玻璃的形狀和尺寸多變，一般性的支承結構選型往往會導致桿件多而密，大大影響了建筑的美觀。因此，如何使支承結構既能適應玻璃的劃分要求，又不會影響建筑的通透性和美觀，就成為點式玻璃幕墻設計中的最富挑戰性的工作之一。4）當地建筑材料的供應、地形、地質及自然氣候條件。支承結構選型與材料的關系相當密切，各種材料均有其最佳的結構形式，考慮結構材料必須因地制宜。地形、地質、風、雨、雪、氣溫及地震等自然條件對結構選型有很大影響，考慮不周將會造成難以彌補的損失。所有這些在支承結構選型時必須綜合考慮。5）力求先進。點式玻璃幕墻一般屬于社區的標志性建筑，影響很大。在條件允許的前提下，建議選用行之有效的新結構、新材料、新工藝和新技術。簡而言之，結構選型要努力做到可靠適用、經濟合理、技術先進、施工方便、切實可行。
其他設計要求
4.1溫度應力分析
溫度應力也是幕墻結構必須考慮的作用之一。為了滿足建筑功能需要，常常將幕墻建筑的邊柱局部或整體暴露于室外。這種情況下，隨著季節和晝夜氣溫的變化，邊柱將產生軸向的伸長與縮短。同時，邊柱與內部的豎向構件之間也會出現豎向位移差，樓層越高，這種變形就越大。由于框架梁、柱之間通常采用剛接，邊柱的豎向形變受到約束，結構內力就會發生變化。經驗表明，采用線彈性的方法來分析這種氣溫變化引起的結構內力，可以得到足夠精確的結果。
本工程中幕墻變形主要由于溫度應力或地震作用力等不利因素產生的。消除這些變形的根本措施是合理的設計使幕墻本身具備吸收和消化變形的能力。為此在幕墻構造設計上幕墻結構體系考慮各構件能夠自由伸縮在考慮最大年溫差80度時，整個體系各桿件及板塊均能伸縮自如安全可靠。
4.2玻璃板材的選擇
點式玻璃幕墻追求的是玻璃和精細鋼結構交相輝映的建筑藝術效果。玻璃板材的選擇，是點式玻璃幕墻設計中一個非常重要的技術環節。隨著玻璃制造技術的飛速發展，建筑玻璃的種類越來越多，性能越來越好。隨著造價的不斷降低，很多幾年前還非常昂貴的特種玻璃，現已廣泛應用在點式玻璃幕墻的實際工程中。因此，玻璃幕墻的設計者，需要隨時跟蹤玻璃制造業的最新動態。
4.3玻璃板材計算
目前，玻璃幕墻設計中采用的是玻璃面板和支承結構的非耦合分析。一方面，支承結構計算時，不考慮玻璃剛度對支承結構內力分布的影響；另一方面，玻璃面板分析時，假定角點支撐處沒有位移。這樣，幕墻玻璃面板的分析，可以直接利用點支薄板的彎曲理論。玻璃面板分析也是幕墻設計中不可忽略的重要環節。實際上，大多數工程事故，問題就出在玻璃面板上。所以，現行幕墻設計中，雖然不考慮玻璃剛度對幕墻體系的貢獻，但必須對玻璃面板進行獨立的強度驗算。
結語
本文結合實際工程，對點式玻璃幕墻結構設計進行了簡要的分析。從點式玻璃幕墻結構設計的原則和方法出發，詳細地介紹了荷載分析、支承結構分析與設計、玻璃面板分析；介紹了點式玻璃幕墻結構選型的重要性及選型分析，可為點式玻璃幕墻結構設計提供一定的參考。
參考文獻：
關鍵詞：單元式；幕墻；防水；原理；處理方法
中圖分類號：S276 文獻標識碼：A
隨著建筑行業的發展和進步，對于墻體的設計成為建筑師設計的重點，特別是單元式幕墻得到了建筑師的喜愛，廣泛的應用于墻體的設計，豐富了墻體的樣式，彰顯了個性，并取得了顯著的成效，同時其防水問題也得到了人們的普遍關注。單元式幕墻的防水關系到建筑物的整體質量，對人們的生活起著不可忽視的作用。因此，需要對單元式幕墻的防水原理進行分析，并且采取有效的措施對幕墻進行防水處理，從而提高幕墻的防水性能，推動單元式幕墻在建筑設計中的應用。
一、單元式幕墻的特點分析
與傳統的幕墻不同，單元式幕墻有著無法比擬的優勢，對建筑行業幕墻的發展起著重要的指導作用，提高了建筑幕墻行業的利潤空間。在等壓原理的支持下，單元式幕墻有效的解決了漏水的問題，并且安裝方便，這是因為在單元式幕墻的單元件的高度與樓層的高度是一致的，可以使傳力更加簡潔，同時由于在單元件的制作中，可以將各種材料安裝在一個單元件上，進而大大的提高了建筑的工業化程度，并且在廠內進行相應的檢查，保證建筑的整體質量。此外，單元式幕墻的安裝和土建施工可以有效的結合，進而縮短整個工程施工的周期，此外，單元式幕墻的安裝可以在樓內完成，這就減少了腳手架等基本設備的投入和使用，同時加大了墻體的美觀性和密封性。
可見，單元式幕墻有著獨特的優勢，是一種高質量的高效率的幕墻，對推動幕墻行業的發展指明了方向。
二、單元式幕墻防水的原理
單元式幕墻的防水是幕墻設計的一個關鍵環節，影響著整個工程的施工質量，對人們的生活起著至關重要的影響。通過實踐表明，單元式幕墻在防水方面做出了突出的貢獻，極大的保證了建筑的整體質量
（一）單元式幕墻的密封線
在單元式幕墻的設計中，存在三道密封線，對防水起到了極大的作用：首先是塵密線，這樣可以阻擋灰塵以及大部分的雨水進入型腔，此塵密線是利用膠條擋水的，在相鄰的單元內是通過相互搭接來實現的。其次，設置了水密線，這樣墻體表面的一部分水可以通過水密線達到單元式幕墻的等呀腔內，在對等壓腔進行合理的設計，使得水可以被及時的排出，進而起到單元式幕墻的防水目的。此外，還有一條氣密線，這樣彌補了水密線和塵密線的不足，實現了對空氣的阻隔和滲透，這樣就可以阻止空氣的滲透，真正的起到防水的效果。
（二）單元式幕墻的防水機理
幕墻出現漏水必須具備三個必要條件，即水的存在、水的運動途徑以及水的動力，通常來說壓力差是造成幕墻漏水的最主要的原因。
一般來說，在幕墻的插接型腔內部設置了兩個以上的等壓腔，主要原理是通過對排水孔的控制，實現等壓腔與外界環境的等壓，從而從根本上解決漏水問題，這是因為幕墻出現接縫漏水最主要的原因是壓力差。在幕墻外的雨水或者是其他水進入到室內后，在裂縫以及破口的地方，如果室外的壓力大于室內的壓力，就導致了幕墻的漏水問題。同時在室外的壓力等于或者是小于室內時，即使在幕墻捏存在著裂縫和破口，水也不可能流進室內。可見，在幕墻的設計中實現室外和室內等壓，是解決幕墻防水問題的關鍵所在，這就需要將更多的接縫保持開放狀態，形成一個具有一定范圍通氣空間的等壓，避免雨水的滲透。同時為了使水順利的流出墻體，需要對雨水進行疏導。
三、單元式幕墻防水的結構設計
鑒于在單元式幕墻防水對于建筑物的整體質量有著重要的影響，是決定建筑物整體質量的關鍵因素，因此需要對單元式防水問題進行一定的處理，明確幕墻防水的途徑和處理方法。由于幕墻質量受到多個方面因素的影響，例如設計的水平、材料的質量、加工質量而后組裝和安裝質量，因此需要了解影響其防水性能的一些因素，有效的開展單元式幕墻設計工作。與此同時，為了提高單元式幕墻的防水性能，需要在進行設計時進行系統性的構造防水，做到防水與排水相結合，進而提高單元式幕墻的整體質量，有效的解決防水問題。這就需要從對單元式幕墻防水設計著手，確保設計的質量，并對施工過程進行監督和管理，做好質量控制，保證施工按照一定的規范進行，避免出現單元式幕墻的漏水問題。
（一）單元式幕墻防水構造的設計
首先，要設計三道密封線，第一道對雨水進行阻擋，第二道對遺漏和部分冷凝的水進行阻止，第三道是將進入等壓腔的水在專門通道的指引下，流到幕墻的外部。其次，要在豎料設置兩個空腔，這樣外側空腔的水可以直接排出，而流入到內側的水可以進入橫料的空腔，由專門的管道進入下一層的豎料外腔，進而排出到幕墻的外部，這樣就很大程度的減少了風壓的影響。最后，還要在十字接縫處放置海綿膠條，進而封堵構造性的小缺口，實現對防水系統的基本設計。
型材斷面的設計是幕墻設計中的一個關鍵環節，不僅對幕墻的安全性和工藝性有著促進作用，還對幕墻的其他物理功能有著決定作用，為了避免忽視型材斷面構造的作用，需要對單元板塊著就愛你進行現場堵膠的方式。首先，要合理設計型材斷面的咬合位置，實現氣密線和水密線的分離，這樣可以保證等壓腔發揮應有的作用。其次在對斷面進行設計時，要避免開工藝孔，同時要在豎向構件上設置專用的裝置，用來傳遞負載，由于在現場安裝過程中會出現失誤，因此需要留有足夠的位移空間。此外，減少零件的數量和型材斷面的種類，可以有效的減少裂縫的出現，進而保證組裝的質量。
在幕墻的系統設計中，膠條的設計關系著其水密性、氣密性以及防水性能的耐久性，因此需要加強對膠條設計的重視，研究膠條的性能，包括延伸度和壓縮量，在當前的幕墻設計中，使用最多的是三元乙丙膠條，該膠條具有獨特的優勢，具有較強的抗氧化性、耐水性等，可以長期的暴露在自然環境中，在幕墻設計方面獲得了廣泛的應用。同時由于不同型號的膠條具有不同的特性，因此需要根據實際的施工情況選擇合適的膠條，一般而言，北方的溫差大，宜選用合理牌號，并結合合理的斷面結構。如果對膠條有特殊的要求，需要加強與生產廠商的聯系，充分了解并利用其優良性。
（二）單元式幕墻排水構造的設計
為了保證單元式幕墻的質量，除了要進行防水構造的設計以外，還需要進行排水構造的設計，做到防水與排水相結合。鑒于在單元式幕墻的使用中，外壁的壓力主要來源于風，而風具有時間和空間的動態變化，這就致使難以達到完全的等壓，外壁的內外側的壓力會隨著風的波動而變化。為了達到等壓的效果，需要通過空氣流通來達到平衡，這樣就可能在空氣流通的帶動下，將水帶入到等壓腔內。風壓在幕墻外表的分布也是不平衡的，風壓隨高度增加，有時幕墻外表面也有局部（邊角、頂部）呈負風壓狀態，當兩個開I口處風壓不等或一處為正風壓另一處為負風壓時，等壓腔內壓力約為兩個開口處風壓（負風壓）的平均值，雨水總是沿著壓力降方向滲入，外側壓力大于等壓腔壓力的開口處就會有雨水滲入等壓腔，因此應該考慮雨幕層（外壁）必然有少數偶然滲漏的可能，這樣就要使已滲入等壓腔的水即時排出至室外。等壓腔界面阻擋了大部分動能水和氣流帶入的水，進入等壓腔體的是少量喪失了動能的滲漏水和毛細作用進入的水，只能在重力的作用下，向下墜落。這就需要對單元式幕墻除了要進行接縫處的防水構造設計以外，還需要進行排水設計，使大量流入到幕墻的雨水能夠及時的排出，避免出現大量的雨水滲透，進而對幕墻的內壁起到一定的保護作用。可見，對單元式幕墻的防水處理，既要從防水著手，又要從排水著手，做到相互結合，進而避免雨水滲透到室內。
在實際的構造設計中，一般是采用在橫（豎）向接縫的外側設置雨披，僅在兩單元組件連接處留一個小開口，使等壓腔與室外空氣流通，以維持壓力平衡，這樣形成一個自上而下、自左到右一個連續的外壁（雨幕），雨披沿接縫全長阻止大量雨水滲入幕墻內部，僅開口處有少量雨水滲入，用封口板（集水槽）將沿豎框空腔下落的水分層集水并即時排至室外面板表面下泄，且排水孔遠離接縫，減少縫隙周圍水的聚集。封口板又將桿件空腔分隔成較短的分隔單元，減少等壓腔與室外壓力差，從而減少通過開口滲入等壓腔的雨水。為了避免雨水的大量滲透，需要做好各個環節的銜接工作，這就需要增設外接口板，這樣就可以讓從空腔中下落的水能夠排到室外，避免其進入等壓腔，與此同時，外封口板要進行向下的開口構造，一方面可以避免水在重力的作用進入等壓腔，另一方面還可以保持空氣的流通，進而使水無法在重力和氣流滲入作用下進入到等壓腔。
結語
本文介紹了單元式幕墻的特點和構造，并對其防水原理和方法進行了探討，目的是為單元式幕墻的防水設計進行研究。鑒于單元式幕墻在建筑行業中占據越來越重要的地位，對保證建筑的質量和起到了積極的促進作用。總之，幕墻的設計成為建筑墻體設計的一個重要組成部分，不僅影響著幕墻的工藝性，還對建筑物的整體質量起著至關重要的影響，因此需要加強幕墻的防水處理和設計，最大限度的提高其防水性能，為幕墻行業的可持續發展奠定堅實的基礎。
參考文獻
[1]方中正.玻璃幕墻工程技術規范[J].中國建筑工業出版社，2009（12）.
關鍵詞：玻璃幕墻；節點；防火設計；防雷設計
中圖分類號：TU22
文獻標識碼：B
文章編號：1008-0422(2011)02-0084-02
1 概述
玻璃幕墻作為建筑物的護結構，融使用功能和裝飾功能于一體。隨著我國經濟的高速發展，大城市中的高層或超高層建筑中，采用玻璃幕墻作為護結構越來越廣泛，且成為一種大家樂于接受的形式。但幕墻結構的設計不像傳統結構專業那樣，有很多成熟的資料可參考學習，所以難免出現這樣或那樣的疏漏。一些幕墻結構設計，由于經驗不足，在設計中常常疏忽某些重要環節，造成設計缺陷，從而帶來一定的安全隱患和隱藏的經濟損失。本文簡要介紹了玻璃幕墻結構設計的主要類型，并就本人在幕墻施工圖審查工作中發現的一些容易疏忽的設計環節進行歸納與總結，提出相應的應對措施，以期對幕墻結構設計師有所裨益，從而規避不必要的安全隱患。
2 玻璃幕墻的主要類型及設計
幕墻結構設計在幕墻設計中是一個重要的環節。玻璃幕墻屬于建筑物外維護結構或裝飾結構，應參照圍護結構設計的標準來進行設計。其結構構成主要有支承結構體系與玻璃兩大部分。相對主體結構而言，其可以有一定的位移，但不分擔主體結構所受重力。設計時，應考慮幕墻自身重力荷載、直接承受迎面而來的風荷載以及地震時地震荷載。
玻璃幕墻結構主要分以下三類：
2.1 框支承玻璃幕墻(按結構構造形成又分明框、隱框、半隱框玻璃幕墻三類)
框支承玻璃幕墻，即玻璃面板周邊由金屬框架支承的玻璃幕墻，其力學計算模型為：面板按四邊支承板，橫梁按雙向受彎構件，立柱按鉸接多跨梁且宜按偏心受拉構件設計，并按有關結構設計手冊或專門的計算軟件計算。
2.2 全玻幕墻：
全玻幕墻，由玻璃肋和玻璃面板構成，面板為對邊簡支和多點簡支形式，玻璃肋類似簡支梁。
2.3 點支承玻璃幕墻：
點支承玻璃幕墻，由玻璃面板、點支承裝置和支承結構構成。
3 幕墻設計中易疏忽的設計環節
3.1 連接件的設計：
3.1.1 連接件往往未進行設計計算。
幕墻的傳力路徑為：面板的自重和所承受的風荷載、地震作用等通過連接件傳給橫梁一立柱一通過錨接點以點傳遞方式傳至建筑物主框架。所以，連接件與主體結構的錨固承載力設計值應大于連接件本身的承載力設計值。
幕墻本身變形能力較小，在水平地震或風荷載作用下，主體結構梁容易產生側移。由于幕墻構件不能承受過大的位移，只能通過彈性連接件來避免主體結構過大側移的影響。幕墻構件與立柱、橫梁的連接要盡可靠地傳遞風荷、地震作用、自重作用及主體結構水平位移產生的影響，所以連接件須具有一定的適應位移的能力。
幕墻的破壞，往往最先體現在連接點上，連接點出現問題，則造成整個結構體系出現安全隱患，故連接件的作用不可忽視，必須通過精密計算未確定。
3.2 設計圖中未交代或不重視連接件的構造設計和措施。
風荷載作用下，幕墻與主體結構之間的連接件發生拔出、折斷等嚴重破壞的情況比較少見，只要保證其足夠的活動能力，使幕墻結構避免受主體結構過大位移的影響，一般不會出現這樣的問題。但在地震作用下，幕墻和連接件會受到強烈的動力作用，相對而言更容易發生破壞。防止或減輕震害的主要途徑是加強構造措施、精心設計、從嚴掌握。
幕墻結構與主體砼結構應通過預埋件來進行連接，預埋件應在主體結構砼施工時埋入，且位置應準確。但在實際中，很多建筑幕墻因各種原因在主體結構施工完畢后再進行設計和施工，因此造成幕墻結構與主體結構連接的預埋件無法事先預埋。
當無條件采用預埋件時，應采用其他可靠的連接措施，并通過試驗確定其承載力。通常可采用后加化學植筋螺栓連接，螺栓直徑和數量應通過承載力計算確定，且應進行承載力現場試驗，必要時應進行極限拉、拔試驗。施工操作時，應避開主體結構的受力鋼筋及防止截斷其受力筋。
化學螺栓的錨固長度也應滿足計算要求。實際工程實例中常遇見在屋頂女兒墻或樓層砼欄板上設置連接件，欄板厚度一般小于120mm。如此難以滿足連接螺栓的錨固長度的需要，應根據實際情況采取相應的措施。另外，欄板上附加了幕墻傳遞來的作用效應，還應對欄板進行驗算。幕墻與砌體結構連接時，宜在連接部位的主體結構上增設鋼筋砼或鋼結構梁、柱。輕質填充墻不應作為幕墻的支承結構。
3.3 結構膠未進行設計計算，設計圖中未標注膠寬度和厚度。
在重力荷載設計值作用下，玻璃幕墻的重力傳給結構膠，結構膠縫均勻承重長期剪力，其承受荷載和作用產生的應力大小關系到幕墻構件的安全。由此可見，結構膠的重要性，所以對結構膠必須進行承載力驗算，保證最小的粘接寬度和厚度。
3.3.1 設計計算中，風荷載分項系數取值有些不準確。
主要疏忽：未區分負壓區墻角，凹凸部位，取值1.2偏小，應取1.4。
對高度>200m或體型、風荷載環境復雜時，宜進行風洞試驗。
3.3.2 玻璃幕墻的防火設計不到位。
幕墻四周與主體結構之間的縫隙、與每層樓板、隔墻處的縫隙僅用普通裝飾材料進行封閉，沒有采用防火保溫材料進行填塞，未能滿足消防要求，如樓層發生火災時不能有效對火勢進行隔斷。
一般的做法是，采用防火封堵法，通過在縫隙間填塞不燃或難燃材料或由此形成的系統，以達到防止火焰和高溫煙氣在建筑內部擴散的目的。但在審圖過程中，筆者還是發現了設計中有些封堵不到位，標準做法是：縫隙封堵填塞材料應采用巖棉或礦棉，襯托巖棉用鍍鋅鋼板厚度不得小于1.5mm，巖棉或礦棉厚度不得小于100mm(詳見圖1)。
同時，為避免兩個防火分區因玻璃破碎而相通，造成火勢迅速蔓延，同一玻璃板塊不宜跨越兩個防火分區。
3.3.3 玻璃幕墻的防雷設計易疏漏
高層建筑在被玻璃幕墻圍護后，原建筑物的防雷裝置由于玻璃幕墻的屏蔽效應，不能直接起到接閃和防雷作用，閃電對建筑物的雷擊往往變成對玻璃幕墻的雷擊。故防雷設計也是保證幕墻安全使用的一個重要環節，不可疏漏。
有些幕墻設計中未作防雷設計，或雖有些做了防雷設計，其設計和技術措施也不到位，防雷未與主體建筑的防雷接地系統可靠連接，形成一個導電通暢的整體系統。
筆者就曾遇到過一個因玻璃幕墻防雷設計的疏漏而遭遇雷擊的實例，所以玻璃幕墻設計中的防雷設計必須引起設計師的重視。
通常建筑物的防雷裝置有三部分接閃器、引下線和接地裝器。幕墻防雷節點標準做法詳見圖2、圖3、圖4。
目前防止側擊雷的常見做法是在30m以上的高層建筑玻璃幕墻部位，每三層設置一圈均壓環(圖3、圖4)。將幕墻豎向龍骨、橫向龍骨和建筑物防雷網接通連成一個防雷整體，把幕墻獲得的巨大雷電能量，通過建筑物的接地系統，迅速地輸送到地下。
關鍵詞：玻璃幕墻；設計要點；設計原則
玻璃幕墻作為一種新穎美觀的墻體裝飾方法，是現代主義高層建筑時代的顯著特征。國內外很多標志性建筑都已經采用了玻璃幕墻技術，像紐約的聯合國大廈、北京長城飯店等。為了更好地推廣應用玻璃幕墻，本文對其進行全面概述，分析其特點、設計原則、設計要點、設計要求。
一、玻璃幕墻的特點
1、藝術氣息濃厚
作為一種現代裝飾方法，由于其光感強，色彩豐富，是以玻璃幕墻能夠給建筑帶來獨有的藝術效果。
2、降低造價
一般來說，玻璃幕墻具有較低的自重，不足普通磚的十分之一、混凝土墻的七分之一，這可以大大減少裝飾主體結構和基礎的造價。
3、施工方便
玻璃幕墻材料單一，不需要太復雜的施工工藝便可以滿足需求，因此一般具有較短的工期。而在維護中也比較方便，對于一些構件都可以進行更換。
4、可以變舊為新
對于已建工程的舊墻面可以采用玻璃幕墻技術進行改造，提高舊工程的使用年限。
但是要注意到的是，玻璃幕墻也是有一些缺點的。比如玻璃幕墻本身的造價還是比較高的，其抗壓性能一般，還會對周圍環境造成光污染，因此在設計中，要對玻璃幕墻的有關方案進行充分論證，權衡利弊，合理使用。
二、玻璃幕墻的設計要點
1、光影效果
玻璃幕墻具有很強的感光性，它會對周圍的光線進行反射，這就為建筑的光影藝術提供了一種極好的表現手法。在進行玻璃幕墻設計的時候，一定要對建筑周圍的環境做好研究，在考慮建筑本身特點的基礎上結合環境設計玻璃幕墻，當然要盡量避免光污染的形成。
要主要在對玻璃幕墻的色彩進行選擇的時候，要主要和周圍的環境配合起來。當然前提是要充分研究建筑物的藝術效果的形成、以及其功能用途。
2、造型設計
應該通過對玻璃幕墻和實體墻面的優化組合來進行建筑設計，對于玻璃幕墻來說，其獨特的采光性能使得它可以適應各種形狀，然后和石材等實體墻面結合起來進行設計，便可以搭配出各種造型，標新立異。
3、墻面劃分
墻面劃分考慮的主要因素是建筑藝術氣息的營造，在合理利用玻璃原材尺寸的基礎上，結合設計的協調性、施工工藝的選擇以及受力特性，對于玻璃幕墻墻面的劃分如果是要追求比較正式、嚴肅的感覺，一般來說要求等尺寸、等距離的劃分，若是追求比較個性張揚、青春活潑的感覺，可以進行自由劃分。
二、玻璃幕墻的構造設計要求
玻璃幕墻的構造設計，乃是幕墻功能能否充分發揮的一個重要前提。一般來說，在進行幕墻設計時，要注意以下幾點：
1、應該保持玻璃幕墻的面板構件和邊框所形成的空腔內外壓力一致，這樣的壓力平衡狀態就不會把雨水壓進空腔之內，提高了玻璃幕墻防雨抗滲的能力。
2、應該在可能會產生滲水的部位，或者可能由于溫度變化而結露的地方設置排水孔，外接管道，在集水之后經由管道派出，保持幕墻性能的優越性。
3、應該用密封性能好的材料把板材和邊框相接的地方進行密封，這種材料應該具有這樣的性能：能夠在長時間的外接干擾和壓力之下，保持足夠的彈性。
4、對于各種連接縫的處理，其原則是既要保證功能需求，又應該保持玻璃幕墻的整體美觀性。一般來說，可以活動蓋板，使其把連接部分保護起來，避免損害，或者也可以采取不漏痕跡的辦法，那就是對于玻璃幕墻上出現的微小破壞，及時處理。
5、由于玻璃對溫度比較敏感，所以對于在隱形框玻璃幕墻的設計中，對于各構件間的拼接縫是有一定的要求的，不能太大，這樣會嚴重影響美觀，也不能太小，太小時玻璃幕墻在溫度的作用下會產生變形，影響性能。一般來說，保持在15毫米左右就可以了。對于非隱形框來說，玻璃幕墻構件與的鋁邊框之間的距離設計也要滿足溫度變形的需求，太大太小都不行，一般設計規范要求在8毫米左右。
6、玻璃幕墻在使用過程中很有可能會出現松動，并且由于溫度的變化，玻璃幕墻也會發生微小位移，因此這種情況下，幕墻各構件之間可能會出現摩擦噪音，在設計中應該在相關部位加入墊片，消減摩擦噪音的影響。
7、玻璃幕墻上的連接構件設計中要注意不要因為不同屬性的接觸而引發影響性能的電化學反應。
8、做好窗機的設計工作，考慮軌道、連接構件和外部荷載對其的影響。
9、對于可活動的玻璃幕墻，要控制可活動部分的面積在百分之十五一下，并且上懸角度小于30度，寬度小于3m。
三、玻璃幕墻的結構設計原則
玻璃幕墻一般都是處在建筑物的外部，是一種在起作用的結構護件，可能對其性能產生影響的因素主要有：自身荷載自重、外部的風壓力、地震作用以及溫度，這些因素都有可能引起玻璃幕墻的變形，所以對其的支護構件要有一定的伸縮變形能力，用來適應主體玻璃幕墻的變形，對于支護結構護件還有一個要求就是要有合理的力傳遞路徑，當有外力作用在玻璃幕墻上的時候，支撐結構應該可以很快的把這些力傳遞開去，避免在玻璃幕墻上出現應力擊中的現象。
一般來說，玻璃幕墻都是豎直的，而且面積很大，所以風荷載的作用下，玻璃會產生很大的彎曲應力，這是玻璃幕墻結構設計中首先需要考慮的因素。而在地震作用下，由于強烈的震動，可能會引起構件連接點的震動，從而引發松弛現象，導致玻璃幕墻坍塌事故，所以在結構設計中也要加強對其抗震性能的優化。
玻璃幕墻的結構設計要遵循以下的原則：
1、玻璃幕墻不能承受主題建筑的荷載作用力和地震作用，幕墻上的構件應該懸掛在主題建筑商，玻璃幕墻的施工要秉承圍護的原則，而不是支撐。
2、對于玻璃幕墻和連接構件的剛度有一定的要求，要求能夠在主體建筑在風荷載、地震和溫度等作用發生位移變形的時候，避免出現幕墻的破壞。
3、對于非抗震設計下的玻璃幕墻，應該保證在風荷載的作用下玻璃的完整無損，此時連接構件也應該要保證玻璃幕墻能夠有足夠的能力應對主體的位移變形。
4、對于需要抗震設計的重要建筑，玻璃幕墻在遇到地震的時候應該不能破損，按照一定的抗震烈度進行設計，要保障在地震之后，玻璃幕墻基本完好，超過地震烈度的時候，玻璃幕墻的主體骨架可以再次利用。
5、一般在玻璃幕墻的結構設計中，應該要全面考慮自重荷載、風荷載、地震和溫度等因素，各因素綜合優化，提出最合理的設計方案。
綜上所述，玻璃幕墻可以增加主體建筑的藝術氣息，成本比較低等優點，在現代裝飾中應用的越來越多，所以對其設計要求、設計要點、設計原則必須要研究清楚，制定一個更加合理的設計方案，使得玻璃幕墻既能夠增加主體建筑的魅力，又能 保證其安全性。玻璃幕墻具有很寬闊的應用前景，有了對其的詳細研究，相信它會被更好的應用到未來建筑的裝飾中去。
參考文獻：
[1]郭瑞遜，李雪.玻璃幕墻設計淺析[J].建材發展導向（下），2011，09(2).
[2]甘尚瓊.玻璃幕墻設計技術關鍵要點[J].中外建筑，2011，02.
關鍵詞：智能幕墻；通風換氣；節能；隔音；遮陽
中圖分類號： TE08 文獻標識碼： A
前言
新建筑理念是將生態理念和生態精神貫穿在建筑物的外立面設計中，將各種技術和功能通過建筑手段完美地結合起來。在細致的建筑美學和結構設計之外，賦予了建筑物立面更強的生態功能性。建筑物立面不僅僅起到劃分空間的作用，同時也是建筑內外能量交換的媒介，在適應氣候、注重能量動態平衡的同時追求內部空間的舒適性。雙層幕墻正是在這種是建筑理念下誕生和成長的，也是建筑學界關注了幾十年的研究領域。
一 雙層幕墻的工作原理及分類
雙層幕墻又稱熱通道幕墻、呼吸式幕墻、 通風式幕墻、節能幕墻等。由內外兩層立面構造組成，形成一個室內外之間的空氣緩沖層。外層可由明框、隱框或點支式幕墻構成。內層可由明框、隱框幕墻、或具有開啟扇和檢修通道的門窗組成。也可以在一個獨立支承結構的兩側設置玻璃面層，形成空間距離較小的雙層立面構造。
1、雙層幕墻的工作原理
雙層幕墻主要是利用氣壓差、熱壓差和煙囪效應使建筑外層有效的適應自然的天氣變化，提高幕墻的保溫隔熱性能，從而使整棟建筑主體達到節能減排的目的。在寒冷季節，可以最大限度的吸收太陽輻射熱，通過調節進出風口的大小，可以控制適當的新風換氣量，而進入兩層玻璃幕墻之間的緩沖空間的空氣，已被陽光初步加熱，再送入室內時可減少送暖量；夏季炎熱時期，位于兩層玻璃空間的遮陽設施被放下來，絕大部分太陽輻射能量在這里被擋住，并通過精心組織的自然通風排到建筑之外。由于外層玻璃具有遮風避雨及防盜作用，夜間室外冷空氣可以通過開啟的內側窗戶冷卻建筑。
2、雙層幕墻的分類
根據雙層幕墻通風形式的不同，可分為：外循環式雙層幕墻和內循環式雙層幕墻。
外循環式雙層幕墻外層幕墻采用單層玻璃，在其下部有進風口， 上部有排風口。內層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材，且設有可開啟的窗或門。它無需專用機械設備，完全靠自然通風將太陽輻射熱，經通道上排風口排出室外。從而節約能源和機械運行維修費用。夏季開啟上下通風口，進行自然排風降溫。冬季關閉上下通風口，利用太陽輻射熱經開啟的門或窗進入室內，可利用熱能和減少室內熱能的損失。
內循環式雙層幕墻外層幕墻采用中空玻璃、隔熱型材形成封閉狀態。內層幕墻采用單層玻璃或單層鋁合金門窗，成可開啟狀態。利用機械通風，空氣從樓板或地下的風口進入通道，經上部排風口進入頂棚流動。由于進風為室內空氣，所以通道內空氣溫度與室內溫度基本相同，因此可節省采暖與制冷的能源，對采暖地區更為有利。由于內通風需要機械設備和光電控制百葉卷簾或遮陽系統，因此有較高的技術要求和費用。
二 雙層幕墻的設計要點
1、外循環雙層玻璃幕墻結構
(1)結構形式設計
在外循環體系進行通風結構設計時，要考慮樓體樓層不同高度，考慮到抗震
要求和風壓影響，進、出風口的沙塵過濾網的“目數”應通過計算選用不同目數的過濾網，而解決由于樓層高度變化產生不同“煙筒”效應，出風口可采用“魚嘴”式結構，在中國不要將濾網目數過大，防止空氣滯阻。
外層幕墻作為建筑物的外表，一方面直接反映的是建筑物的造型，另一方面作為護結構，它還承受風荷載、防雨水等作用，因而其結構在強度與水密性方面應作為重點考慮，內層幕墻由于其主要是與外層結構形成換氣層，所以更應該注意其余室內功能的配合，對其密封性能要求可適當降低。
2、防塵與清洗設計
結構的防塵是相對防塵，外循環式結構在歐洲的地區應用較為廣泛，由于我國北方大部分地區春秋季節風沙天氣較多，尤其可吸入顆粒物和昆蟲非常嚴重，歐洲的外循環體系結構在防塵與清洗等方向不能完全滿足我國北方地區要求，因而在外循環體系防塵與清洗設計時應充分考慮我國實際情況，另外雙層幕墻之間的過濾網設計應便于室內人的更換、清洗。
(3)節能結構設計
外循環體系的內層玻璃幕墻玻璃，應采用6＋12＋6mm，外層幕墻盡可能的采用夾膠鋼化，內層幕墻采用熱斷橋鋁合金結構，外層可采用點式駁接結構或鋁合金結構，若內外層幕墻選用透明玻璃，就必須考慮冬季與夏季，白天與夜間的氣候、溫度不同，而對結構設計產生的影響。外層玻璃選用夾膠透明鋼化，玻璃即便破損也不會附落，避免對樓底行人造成傷害，選擇透明玻璃可使陽光充分進入雙層幕墻之間“腔體”，形成溫室效應。夏季考慮方式：由于白天陽光照射，使雙層幕墻之間通道空氣溫度升高，內層幕墻若采用中空低輻射玻璃，太陽能可反射到雙層幕墻“腔體”之間，通過“煙筒”效應使氣流上升并通過上端出風口排到室外，從而減少室內與室外的溫度交換，使幕墻達到節能要求，降低夏季制冷空調的負荷。夜間沒有陽光照射，內層窗玻璃采用中空低輻射，使幕墻達到節能要求。通過德國旭格公司技術統計，采用雙層幕墻應能夠節約能量一般30％～40％左右，由于雙層幕墻從材料選用到結構表達式設計的不同選擇，雙層幕墻節能的數據是不同的，因此， 最終設計的雙層幕墻節能數據應通過試驗手段獲得。
(4)遮陽設計
以雙層幕墻之間安裝電動或手動操作的遮陽裝置，遮陽百頁可調節角度，使陽光進入室內得到合理控制，遮陽裝置的安裝位置非常重要；一般距外層玻璃150mm～180mm為最佳，也應考慮內層幕墻開啟窗或門的形式而定，避免影響窗或門的正常開啟的關閉。
2、內循環雙層熱通道玻璃幕墻結構
(1)結構設計
內循環式通道設計一直為封閉式，它兩層玻璃布局正相反，內循環式結構，外層玻璃為中空雙鋼化玻璃，外框為隔熱型材，內層為鋼化單層玻璃，并有內開啟扇。雙層玻璃之間距離一般100mm～200mm，中間加遮陽裝置。它的換氣方式是，在冬天，通道內加熱的空氣，通過熱管水道被抽到室內，或打開屋內開啟扇導入熱風，達到節能目的。在夏天過熱的空氣由排風道排到屋外。此時關閉通往屋內的風管。內循環系統可設計成高尺寸為層高的箱體單元體。
(2)通風系統設計：這種內循環箱體單元體結構設計時，必須考慮到在天花板內側，或地板下部空間，分別設計進屋內熱風管道系統和向外排熱風管道系統。個別也有專門在秋天、春天時設計的自然空氣向室內進行新空氣交換裝置。
(3)遮陽系統設計：在內循環二層熱通道之間，設計由上部向下電控升降，并能自動隨陽光斜照不同而改變角度的遮陽百葉裝置。一般距外玻璃約80mm～100mm。
3、雙層幕墻的優點及缺點
（一） 優點：
（1）隔聲。良好的隔聲效果是使用通風雙層幕墻最重要的因素之一，特別是在外部噪聲大的地區（如交通噪聲等）。
（2）隔熱。在冬季，減小空氣腔內空氣流速，增加其溫度會降低玻璃表面傳熱速度，減少熱損失，可以提高保溫效果；夏季，自然通風、輔助機械通風或機械通風時，可以排出空氣腔中的熱空氣，降低空氣腔內空氣溫度，減少空調負荷。
（3）節能、減少環境影響。與傳統的單層幕墻相比，設計合理時額外的一層外套能增加節能的效果。
（4）自然通風。通風雙層幕墻一個重要優點就是能夠自然通風（或有輔助風機通風）。不同類型的通風雙層幕墻可以應用在不同的氣候條件、朝向、位置和建筑類型中，以達到隨時為室內提供新鮮空氣的目的。
（5）熱舒適性-內墻溫度。因為供暖季通風雙層幕墻空氣腔內的溫度比室外高，與單層幕墻相比，通風雙層幕墻內層的溫度可以與室內溫度接近。另一方面，在設計中很重要的一點是在夏季不能讓空氣腔內的溫度上升過高，應使過熱的空氣盡快從空氣腔中排出，以帶走熱量。
（6）傳熱系數和太陽能總透射比都較低。
（7）對遮陽或照明設施的更好保護。因為這些設備布置在通風雙層幕墻中間的空氣腔內，它們可以不受風雨的影響。
（二）缺點：
（1）建造、維護和運行本高。和傳統的幕墻比，建造成本要高很多，另外，維護和運行等各方面的花費也都比單層幕墻要高。
（2）防火。對于建筑防火而言，現在還不是很清楚通風雙層幕墻的影響是正面的，還是負面的。但有研究人員提到了火災時煙氣在房間之間蔓延的可能性。
（3）減少建筑室內可利用面積。通風雙層幕墻的空氣腔的寬度從20cm到幾米。因此會減少實際的使用空間，通常空氣腔的寬度會影響內部參數和幕墻性能；有時，空氣腔寬度越大，越能提高與外層相鄰的內層的熱舒適性。因此，選擇恰當的幕墻寬度很重要，既不過寬（以節省空間），又要能滿足各種使用要求。
（4）過熱問題。這里主要說的是，若設計不當，在夏季時空氣腔內的空氣溫度會過高，進而會使室內溫度升高，增加空調負荷。這是個在設計通風雙層幕墻時經常會遇到的問題。
（5）增加結構承重。雙層幕墻結構與傳統幕墻相比重量會增大，所以結構的承重也會加大。
（6）隔聲。如果設計不當，會產生房間、樓層間串聲的問題。
總結
雙層幕墻的應用具有良好的節能性、環保性，已經在歐洲被仔細研究，并廣泛應用。例如：德國對外循環體系的雙層結構幕墻的應用較多，意大利和英國對內循環體系的雙層結構幕墻的應用較多，法國對雙層結構幕墻應用于舊樓改造。但在中國雙層幕墻技術還不夠完善，工程實例還較少，無論在理論還是實踐中還需要專家、建筑專業人員等共同努力探索，隨著人們對環境的日愈重視，雙層幕墻必將成為我國今后幕墻發展的重要方向。
參考文獻
[1]薛志峰.超低能耗建筑技術及應用[j].北京：中國建筑工業出版社，2005.[2]哈里斯?波依拉茲.通風雙層幕墻辦公建筑[m].北京：中國電力出版社，2006.
關鍵詞：現代建筑；幕墻設計；技術規范；問題；措施
一、 建筑幕墻構造設計
1.1 幕墻防火隔煙設計
根據JGJ102 2003《玻璃幕墻工程技術規范》4.4.7內容：玻璃幕墻與周邊防火分隔構件間的縫隙、樓板或隔墻外沿間的縫隙、與實體墻面洞口邊緣間的縫隙等，應進行防火封堵設計。
在實際幕墻設計中，有些設計師在進行防火隔煙封堵設計時不是很合理，以至于與業主、監理或審圖中心常常會產生一些技術上的摩擦。現就關于此項設計需要注意事項列舉如下。
1.1.1 幕墻主體結構樓層梁處的水平防火封堵
a )不合理設計b )合理設計
l―― 1.5 mm厚鍍鋅鋼板；2――lOOmm厚的防火巖棉隔離層；3――保溫板(巖棉)；4――幕墻橫梁。
圖 1 幕墻主體結構樓層梁處的水平防火封堵
建筑幕墻處主體結構樓層梁處的水平防火封堵層應盡量接近玻璃面，不能只封到幕墻橫梁的背部，橫梁上方的防火巖棉隔離層厚度應滿足大于等于100mm的要求；樓層間水平防煙帶的巖棉宜采用厚度不小于1.5mm厚的鍍鋅鋼板承托， 同時，如果縱向采用易燃物保溫板如擠塑聚苯板，則保溫板應設置在防火隔離層的上方，見圖 1 。
1.1.2 幕墻橫梁與主體結構洞口處的防火封堵
在幕墻設計中，玻璃幕墻橫梁與主體結構洞口處的防火封堵往往被忽視，有的設計師在繪圖時沒有重視，甚至沒有設置防火隔離。按規范要求，幕墻橫梁與主體結構洞口處的防火封堵層厚度也不應小于100mm。
1.1.3 幕墻立柱與主體結構周邊縱向防火、防煙封堵玻璃幕墻立柱與主體結構洞口周邊縱向防火、防煙封堵厚度隔離層的截面尺寸也不宜太小，最好不小于1OOmm，否則不符合規范要求。
幕墻設計中，防火、隔煙設計一定要引起重視，近來，國家對防火規范方面要求比較嚴格。同時，在設計主體結構樓層梁處的水平防火封堵時要注意，不是把板后面的空間全部填滿防火巖棉，而是在lOOmm厚度的防火巖棉隔離層范圍內不留空隙就行了。
1.2 幕墻防雷防靜 電設計
幕墻系統的防雷和防靜電設計是確保幕墻工程的安全設計。良好的防雷和防靜電性能可確保幕墻不遭雷擊或因靜電失火和影響整個建筑室內電器設備的正常使用。由于在幕墻系統中多處因防腐、防噪等原因設置了PVC裝置，致使建筑物防雷裝置不能直接起到接閃和防雷作用。這樣，閃電對建筑的雷擊往往也就變成了閃電對玻璃(金屬)幕墻的雷擊。
幕墻作為一種復合系統，局部采用了大量金屬構件，幕墻的金屬材質由于雷 電的效應，將會產生靜電感應作用。當天空中的云由于摩擦或碰撞產生雷電和大地形成電場時，幕墻的金屬桿件就會積聚大量的感應電荷，且這種感應電荷與雷云極性相反；當雷云瞬間放電后，云與大地的電場突然消失，這時幕墻的金屬桿件感應電荷不能以相應的速度流散，將會產生高達萬伏以上的對地電位，這種靜電感應電壓對人和設備產生危害。所以必須消除靜電對幕墻的影響。
按照規范要求，在建筑標高30m以上，幕墻必須采取防雷措施。目前，防雷的通常做法是幕墻位于均壓環處的預埋件的錨筋(或者錨板)必須與土建均壓環電焊連接；且lOm以內宜有一根立柱采用柔性導線上下連通，形成等電位，再與土建防雷系統連通，見圖2。
圖 2 幕墻防雷節點處理
1.3 玻璃采光頂設計
隨著建筑幕墻 的快速發展和對周邊環境及采光效果的需要，采光頂的使用及設計也越來越廣泛。但傳統采光頂構造方式很容易出現膠縫滲水及內部結露等現象，會給建筑本身及使用者帶來一定的負面效果。筆者結合多年來的幕墻設計經驗及施工現場體會，總結了一定的采光頂設計方法，供設計師們參考。
a ) 玻璃采光頂設計時，在型材上要注意選擇，傳統的設計一般沒有考慮型材的二次防水措施，這樣會導致膠縫滲漏水及冷凝水沒有有效地排放，造成采光頂設計不完善漏水的現象。基于多方面的考慮，筆者在采光頂設計時，采用了統一的配套型材，使采光頂設計完善的同時，也注重了二次排水措施，有效地避免了滲水及漏水現象，見圖3；
l――中空夾膠玻璃；2――玻璃附框；3――縱向支座；4――橫向支座；5――鋼結構 。
圖 3
b )采光頂設計在考慮型材二次排水的同時，也要注意面板的分格尺寸。采光頂必須采用夾膠安全玻璃，如采用點支承結構，面板分格尺寸不宜大于1.6 m ×1.6 m。如果分格板塊過大，容易產生較大的撓度，造成局部積水現象；同時面板過大也不利于后期的維護，如果玻璃自爆或其他原因產生破裂對后期的更換會帶來更大的難度。在實際工程中由于玻璃板塊較大會產生一定的撓度，造成雨水無法排出，導致積水，如此時間久了，就會使雨水通過膠縫滲漏到室內。
二、 建筑幕墻結構設計
結構設計是幕墻設計 中的一個重要方面，幕墻是建筑物的護結構，主要承受自身的重力荷載，以及作用在其上的風荷載、地震作用和溫度作用。
2.1 幕墻的支承結構
支承結構是建筑幕墻重要的組成部分，它能把幕墻表面承受的風荷載、溫度差作用、自身重量和地震荷載傳給主體結構。因此，支承結構必須有足夠的強度和剛度。它相對于主體結構有特殊的獨立性，又是整體建筑不可分離的一部分。支承結構既要與主體結構有可靠的連接，又不承擔主體結構因產生位移或變形對幕墻產生的附和作用。由于幕墻是可以拆換的維護結構，所以其結構設計使用年限不宜低于25年。
在幕墻支承結構設計中，立柱的上、下柱連接算是最普通的結構設計。JGJ 102--2003中6.3.3條關于上、下柱連接可采用長度不小于250mm的芯柱連接。此項要求主要是對鋁型材而言，如果立柱是鋼龍骨，上下柱連接也可以用鋼板連接，前提是上、下柱位移一致就可以了。如果幕墻立柱是雙跨梁結構模型，長短跨之比不應小于1／10，目前有些審圖中心的審查員把長短跨比控制在0.15，如果層間結構梁高度不足，則跨距 比很難達到0.15的比例，這個問題后期可以與審查人員溝通解決。
2.2 幕墻后錨 固處理
幕墻后錨 固處理主要體現在錨栓形式上的選用，目前較普遍的錨栓選擇上主要有化學錨栓與金屬膨脹錨栓。兩種錨栓目前尚不能說哪種好哪種不好，只能說它們承載原理有些區別。化學錨栓因無膨脹應力的錨固可以實現較小的邊間距，其錨固原理主要是化學粘結力及鎖鍵力來承受外界荷載；膨脹錨栓主要是通過膨脹片與混凝土間的摩擦力或對混凝土的壓力，產生承載能力來承受外界拉力荷載。不論哪種錨栓，其承載力設計值不應大于其極限承載力的50％，且不宜在與化學錨栓接觸的連接件上進行焊接操作。(注：部分內容來自于喜利得交流會資料)。
圈 4 化學錨栓和金屬膨脹錨栓承載原理的區別
2.3 幕墻用預埋件設計
預埋件是用于固定幕墻支承結構的主要受力構件，因此預埋件的質量尤其重要。預埋件由錨板和錨筋組成。常用的幕墻預埋件有平板形和槽形兩種。預埋件的錨板宜采用Q235B的鋼材，表面作熱浸鍍鋅防腐處理，鋅膜厚度應大于40 m。錨筋應采用I級或Ⅱ級鋼筋，目前普遍采用的是Ⅱ吸熱軋螺紋鋼筋，錨筋不得采用冷加工鋼筋。在預埋件加工時，錨板與錨筋是采用塞焊還是T形焊并沒有強制性規定，筆者認為焊接方式最好采用坡口塞焊，這樣質量才比較可靠。不過，當錨筋直徑大于20mm時，JGJ102--2003規范要求宜采用穿孔塞焊。
從預埋件的受力情況來分析，主要有兩種形式：一種是受拉和受彎，一種受剪，見圖5。對受拉和受彎預埋件來說，其錨筋的錨固長度可按下式計算：
L =α×fy×d/ft
式中：
fy ――鋼筋抗拉強度設計值 ；
ft ――砼軸心抗拉強度設計值 ；
d ――鋼筋公稱直徑 ；
α――錨筋系數(注：抗震設計的幕墻，鋼筋錨固長度應按1.1倍采用)。
當結構計算中錨筋的拉應力設計值小于鋼筋抗拉強度設計值時，則錨筋的錨固長度以不小于15d為宜，同時，錨筋長度不允許負偏差。
a )受拉和受彎埋件示意 b )受剪埋件示意
圖 5 預埋件受力形式分析
三、 建筑幕墻面板設計
幕墻面板主要有玻璃、金屬板材及石材等外裝飾材料。
3.1 玻璃
玻璃作為一種透明材料被廣泛應用于建筑、制造等行業，是幕墻的主要面材。所以，科學的選用玻璃對于建筑物的節能具有十分重要的意義。普通的透明玻璃 的遮陽系數SC> 0.5，陽光中的紅外線熱能大量地透過了玻璃被吸收，這導致它不能有效地阻擋太陽輻射能，其隔熱保溫效果不很理想。
目前的市場上，Low―E玻璃是一種對4.5 m～25 m波長范圍中遠紅外輻射具有較高反射能力的鍍膜玻璃。Low―E中空玻璃已成為節能型玻璃幕墻的首選材料。Low―E玻璃遮陽系數不大于0.4，具有低輻射、高熱阻、低透光等優點， 一般應用于雙層中空玻璃上。由于膜層的特殊作用，它可以將80％以上的遠紅外線熱輻射反射回去，具有良好的阻隔熱輻射透過作用，以達到節能的目的。
對于玻璃采光頂或玻璃雨蓬，其面板選擇要注意節能及安全事項。有保溫要求的玻璃采光頂應選用鋼化中空 Low―E夾膠安全玻璃，且玻璃分格尺寸不宜過大，最好不超過2000mm；而玻璃雨蓬不需要保溫，主要是遮雨用途，所以采用鋼化夾膠玻璃就行了。如果夾膠玻璃上有花紋雕刻，其PVB夾片厚度最好采用 1.52mm，否則有花紋的部位連接可能不太牢靠。
3.2 金屬板材
金屬板材一般是指鋁合金板材，主要包括單層鋁板、鋁塑復合鋁板及蜂窩鋁板。金屬板材在室外裝飾使用時，表面要進行氟碳噴涂處理，氟碳樹脂厚度要符合設計要求。規范要求：海邊及嚴重酸雨地區，可采用三道或四道氟碳樹脂涂層， 其最小局部厚度不應小于35 m；其他地區，可采用兩道氟碳樹脂涂層，干膜厚度中最小局部厚度不應低于25 m。
同時，在金屬板材表 面進行涂層前，其表面應進行預處理。預處理是為了除去板材表面上的油污和臟物及表面上自然形成的氧化層，這樣可以形成一層與基材結合牢固又可以與氟碳漆緊密結合的化學物轉化膜。
3.3 石材
這里所說的石材是指用于室外裝飾的天然建筑板材，天然石材主要有天然大理石和天然花崗巖等。目前，用于室外裝飾的石材一般采用花崗巖，花崗巖屬于火成巖，主要成分以氧化硅為主，是酸性材質，且有強度高、質感好、外觀效果佳等優點。石材幕墻的結構形式目前普遍的主要有兩種：一種是鋁合金短槽式干掛法，一種是背栓式干掛法。
石材面板設計加工時，石材掛件的尺寸標注一定要明確清晰。有些設計師在畫石材面板加工時，掛件位置設計不合理，很容易出現后期隱患。以鋁合金短槽為例，JGJ133―2001《金屬與石材幕墻工程技術規范》第 6.3.4規定：兩短槽邊距離石材兩端部 的距離不應小于石材厚度 的3倍，且不應大于 180mm。而在理論結構計算時，鋁合金掛件的位置位于石材橫向分格跨度的5處較理想。只是規范中沒有說明石材橫向跨度的分格尺寸，所以此項與規范并不矛盾。同時，石材面板的厚度不應小于25mm， 單塊石材面板不宜大于1.5 m， 石材面板之間的嵌縫應采用中性(石材專用)硅酮耐候密封膠。
在石材幕墻鋼龍骨現場安裝時，有的施工人員往往會忽略細節，沒有嚴格按照施工圖施工，這樣在后期很可能會出現安全事故。比如鋼立柱與鋼橫桿連接時，鋼橫桿應該放在鋼角碼連接件的上方，而不是下方，見圖6、圖7。
圖 6橫桿放在鋼角碼下方不合理圖 7 橫桿放在鋼角碼上方合理
所以，在施工過程中，橫桿應該放在鋼角碼連接件的上方。這樣，作用在橫桿上的力通過鋼角碼可以完全轉移動到立桿上，同時也可以防止螺栓組中的螺帽脫落而造成石材墜落的嚴重后果。
四、 結束語
關鍵詞：結構設計；復雜高層建筑群；控制差異沉降
一、工程概況
某商住廣場公寓位于某市中心商業街的西延伸端,靠山的對面。它是由A、B、C、D、E、F共6座高層公寓(分3組,每2座通過連體結構相連)、3層商業裙房、下沉式廣場和整體相連的地下室組成具有特色的高層建筑群。地面以上根據山和廣場的空間取向,建筑層數從26層依次升至32層,在最高的C座和D座的屋頂,結合水箱、設備用房與空中花園組成“玻璃穹頂”,C座和D座高層建筑之間的拱形連體“空中茶室”外側為大面積玻璃幕墻,形成“凱旋門”的建筑外形。目前，已成為某市的標志性建筑之一,如圖1。
圖1
地下1層(局部2層)主要是由人防、停車庫、設備用房和下沉式廣場等組成整體相連的地下室,并與城市地下人行過街通道相連,下沉式廣場面積約680m2,不設永久性沉降縫和伸縮縫的地下室長度達208m(圖2);建筑物總高度為117.53m,建筑總面積為133791 m2。
圖2
二、地下室的工程設計
1地質條件
工程位于沿海軟土地區的山腳下,因此,在編制《巖土工程勘察設計要求》時,設計除按照通常要求提供巖土工程勘察文件以外,還針對地下室和大底盤、帶轉換層、不等高多塔樓、連體組成的復雜高層建筑結構群對不均勻沉降十分敏感的特點,特別提出必須提供“建筑場地平面圖的持力層層面等高線圖”的要求,工程實踐證明,此項工作為開展整體結構設計,大面積施工、工程管理和科學決策提供了極為重要的依據。
根據《巖土工程勘察報告(詳勘)》的情況,地下水位高度,距地面僅0.6m。上層土質差,地面以下30~50m以內均為高壓縮性或中偏高壓縮性土層;基巖埋藏深且起伏大,下部穩定基巖的頂面傾角一般在30°左右,最大處可達60°以上,其中A座的承臺底面距最淺的(7-3)中風化基巖層頂板面僅為20m左右,而E座的承臺底面距最深(7-3)中風化基巖層頂板面達70m以上,巖土工程條件極為復雜。各土層的主要物理力學指標,詳見表1。
表1
2基礎和地下室的工程設計
整體相連的地下室約210m×80m(長×寬)左右均不設永久性沉降和伸縮縫,屬超長鋼筋混凝土結構,溫度應力不可忽視,同時,上部為大底盤、帶轉換層、不等高多塔樓、連體組成的復雜高層建筑結構群,其中,高層公寓部分荷載大,裙房部分荷載小,下沉式廣場甚至處于抗浮狀態,荷載差異極大,地下室工程對不均勻沉降十分敏感,因此,建立科學的設計理念和正確的整體結構設計思路比單純的結構計算更為重要。在設計中提出:采用“調”、“抗”、“放”整體結構設計的新思路與新方法,運用安全合理的技術措施和施工工藝,嚴格控制溫度應力和差異沉降,綜合解決地下室工程建設中的技術難題。
“調”―就是通過調整荷載中心和抗力重心的位置,調整上下剛度差,調整傳力途徑和傳力方向,通過合理布樁,選擇合適的樁型和穩定的持力層,按照整體沉降計算與分析結果調整樁長、樁徑和利用回填土增加自重;加強施工期間的沉降觀測,開展動態管理,按照沉降觀測結果調整施工順序和后澆帶封閉時機,調整沉降差,努力減少或消除差異沉降對地下室結構的不利影響。同時,努力調整和控制施工與使用期間的溫度變化差異,以減少內外溫差、日照溫差和季節溫差對地下室工程的不利影響。
“抗”―就是按照實際的受力狀況設置抗壓樁和抗拔樁;基礎、地下室外墻、底板和頂板的結構設計滿足各種受力工況下的強度、剛度、穩定性和耐久性要求;地下室外墻、底板和頂板采用補償收縮混凝土新技術,同時,重點部位和重點區域適當提高配筋率,以提高鋼筋混凝土結構的抗裂和抗滲能力。
“放”―就是當“調”和“抗”已無法滿足使用要求或者已明顯不經濟、不合理的情況下,采取直接將部分應力“釋放”的設計方法。如:地下室在荷載差異較大的部位設置7條沉降型施工后澆帶,待沉降趨于穩定后封閉,以減少混凝土的收縮應力和施工期間的差異沉降所產生的附加應力;地下室與城市地下人行過街通道之間設置沉降縫脫開等(圖2)。
本工程均采用大直徑鉆孔灌注樁,并以第(7-2)強風化巖層或(7-3)中風化巖層為樁端持力層,樁端進入持力層不小于D(D為樁直徑),并要求嚴格控制樁底沉渣(不得大于50mm),以便于盡可能地減少由于樁端持力層不同而產生的差異沉降。樁徑按照其荷載大小、樁的受力類型和沉降計算分析,分別采用800mm、900mm和1000mm大直徑鉆孔灌注樁,樁身混凝土強度等級為C30。
為確保地下室大體積混凝土澆筑后的質量,主要采取以下施工技術措施:①利用混凝土后期60d強度代替28d強度;②采用合理的混凝土配合比,選擇低水化熱的礦渣硅酸鹽水泥;③采用高效混凝土膨脹劑配制的補償收縮混凝土技術,地下室底板、地下車道混凝土的限制膨脹率按1.8×10-4設計,地下室外墻和頂板混凝土的限制膨脹率按2.1×10-4設計,摻量由現場試驗確定;④加強蓄熱保濕養護,澆水養護不少于14d;⑤運用智能溫度巡檢測溫系統動態控制技術,控制內外溫差不大于25℃。
三、上部結構設計
上部結構是由3層裙房組成的大底盤,以及A、B、C、D、E、F共6座帶轉換層的不等高多塔樓高層公寓分3組,每2座沿高度方向通過連體結構局部相連組成的高層建筑群,屬復雜高層建筑結構。
1結構選型及主要結構布置
為適應底部建筑大開間、多功能和上部公寓建筑的要求,在滿足建筑各項功能要求的前提下,6座高層公寓設計充分地利用樓梯間、電梯井和管道井設置剪力墻,組成部分框支剪力墻結構體系,除C座和D座屋頂的“玻璃穹頂”,高層建筑之間的拱形連體“空中茶室”,以及商場大型“采光屋面”采用鋼結構以外,其余均采用現澆鋼筋混凝土結構,由于工程設計階段的規范尚未正式頒布實施,因此,設計仍按照《混凝土結構設計規范》執行。
從建筑平面上看,A、B、C、D、E、F共6座上部高層公寓各自獨立部分的平面和剛度并不相同,兩個主軸方向平面和動力特性也有較大的差異,因此在結構布置時給予重點關注,通過調整剪力墻布置的位置和調整在剪力墻上開設“結構洞”的大小和位置,努力使其計算結果達到基本相近的設計控制目標。
混凝土強度等級由下到上為C40~C25;高層公寓除由電梯井、樓梯間和設備管道井剪力墻組成的核心筒和部分抗扭剪力墻落地以外,其余剪力墻厚度分別為250~200mm均不落地;6座高層主體結構的梁式轉換層均設在標高14.5m的4層裙房屋面層;轉換層上下結構側向剛度均按照要求控制,框支梁和框支柱按“高規”要求設計,框支梁截面設計為60cm×150cm,落地剪力墻截面加大至400mm,由于這一部分屋面既是轉換層的樓面,又是大底盤的頂面,樓板和梁在兩座塔樓的同方向振動和相對振動中,受力十分復雜,會產生一定的水平剪力,必須進行特殊設計和構造加強處理,因此,轉換層及相鄰樓板的剛度按要求予以加強,樓板厚200mm,樓板和梁的上下鋼筋通長布置,適當布置抗剪鋼筋。
2連體結構設計
2.1鋼筋混凝土連體結構設計
A座與B座、E座與F座高層連體結構采用現澆鋼筋混凝土結構剛性連接,連接層的樓板和梁,在兩座塔樓的同方向振動和相對振動中,受力也同樣十分復雜,也必須進行特殊設計和構造加強處理,因此,連接層及相鄰樓板的剛度按要求予以加強,樓板厚180mm,樓板和梁的上下鋼筋通長布置,并在板內適當布置抗剪鋼筋,連接梁與內部梁拉通,梁內增設縱向抗拉鋼筋,箍筋全程加密,支座兩端結構重點加強,圖8是A座與B座連體結構平面。
2.2“可呼吸式”連體鋼結構設計
C座、D座高層建筑26~29層之間設有“空中茶吧”,共兩層,跨度29.7m,底層樓面距地面高度82m,外側為大面積玻璃幕墻形成“凱旋門”的建筑外形,見圖1。連體鋼結構設計難點在于:①主體結構必須滿足承載力、剛度、延性和穩定性要求,支座連接必須安全、可靠,特別是必須要滿足在超強特大臺風或地震作用下承載力與變形控制的要求;②雖然外側大面積玻璃幕墻是由專業幕墻設計和施工單位來完成的,但作為主體建筑設計單位也必須積極創造條件,以減少主體建筑變形對外側大面積玻璃幕墻的不利影響;③必須便于施工,可操作、可控制和可實現。
經過多方案的技術經濟比較,C座與D座高層建筑之間的連體“空中茶室”采用鋼結構連接,利用煙道作為連體鋼結構的鉸接支座,為了消除兩幢高層建筑的“晃動”,以及連體鋼結構的“熱脹冷縮”對結構的影響,專門設計了一種適用于高層建筑的新型連體鋼結構“呼吸系統”,以滿足承載力和變形控制的要求。并經受住了多次超強特大臺風的考驗。
3結構的計算與分析
設計分別按照大底盤各塔獨立和大底盤多塔連體分兩次進行計算與分析,并對計算結果進行人工對比、人工內力組合和構件設計,特別是對薄弱層判別,連體結構以及相鄰的上下結構要給予重點關注,對采用鉸接形式的連體結構還應驗算罕遇地震下的變形是否能夠滿足設計防墜措施的要求。計算程序采用SATWE計算,PMSAP校核,同時,選用ANSYS程序校核內力,并進行整體結構優化。
(1)計算基本風壓設計取值w=0.70kN/m2,并按“高規”乘以1.1調整系數,地面粗糙度B類;基本雪壓S=0.35kN/ m2;建筑結構安全等級為二級;結構重要性系數γ=1.0;抗震重要性類別為丙類;抗震設防烈度為6度;場地土類別為Ⅲ級;模擬施工方法計算豎向荷載;計算X、Y兩個方向的風荷載和地震作用;計算振型為16個(振型參與質量滿足“高規”要求);考慮扭轉耦聯振動計算。
(2)從計算結果可以看出,結構在風荷載和地震作用下其最大頂點位移和層間位移均滿足“高規”要求。
四、結論
該高層建筑群的整體結構受力復雜,給結構設計、施工和工程管理帶來多項技術難題,得出以下適合于解決工程技術難題的方法與思路:
(1)通過采用“調”、“抗”、“放”整體結構的設計思路和方法,安全合理的技術措施和施工工藝,以及科學的管理,綜合解決地下室、大底盤、帶轉換層、不等高多塔樓、連體超限復雜高層建筑群工程建設中的各種技術難題。
(2)將“可呼吸”的設計理念運用于高層建筑的連體結構中,組成新型的連體鋼結構“呼吸系統”,以消除兩幢高層建筑的“晃動”,以及連體鋼結構的“熱脹冷縮”對結構的影響,并取得成效。