浅谈玻璃幕墙在现代建筑中的应用
时间：2020-03-30 05:16:37 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要：玻璃幕墙是指由支承结构体系与玻璃组成的建筑外围护结构或装饰结构。随着建筑业的发展，玻璃幕墙在协调建筑物整体美观上发挥越来越重要的作用，然而玻璃幕墙的保温、隔热性能均远不及传统墙体，在实际使用中增加了该类建筑的能耗。与我国现行的节能减排政策相悖，该行业发展前景将如何呢？文章对此问题进行了阐述。
关键词：单层幕墙；双层幕墙；优点；施工
1 幕墙的现状
近年，我国幕墙行业都致力于开发新技术及新材料的应用。不断研制具有节能、环保等多种技术特性的材料，如具有保温隔热性能的铝合金材料、真空玻璃及各种人造幕墙板材等，这些产品的应用大大促进了幕墙产业的发展。尤其是在节能、环保、降低噪音等技术方面所取得的重大突破，这正与目前节能减排的政策导向相符合。而近年蓬勃发展的房地产行业也为建筑幕墙行业提供了一个大显身手的契机。
2 单层及双层幕墙的形式、特点及施工特点
2.1 单层及双层幕墙的形式
建筑幕墙作为建筑物的一个组成部分，是由金属构架与板材组成，具备完整的结构体系，不承担主体结构荷载，但可以直接承受施加于其上的荷载和作用，并传递到主体结构上的建筑外围护结构。
建筑幕墙除了技术发展较成熟的玻璃幕墙、金属幕墙和石材幕墙外，还有正在高速发展的多用于大空间的点驳式幕墙和新型的气循幕墙、智能幕墙和光幕墙。建筑幕墙的特点主要是：
（1）是墙体自重相对较小，玻璃和金属板幕墙自重通常为0.3～0.5kN/m2，石板幕墙自重约为1kN/m2。与墙体相比较，玻璃或金属板幕墙仅相当于砖墙的1/10～1/12、相当于混凝土预制板墙的1/7～1/8，用更少的材料，从而降低主体结构和基础的造价。
（2）幕墙可选择的材料种类相对较少，且多为工业批量生产，产品质量较稳定，现场安装工作量少，较少湿作业，工期较短且维护和更换幕墙构件都很方便。
（3）幕墙包封主体结构，减少了主体结构受温度变化的影响，有效地解决了建筑或高层建筑受热胀冷缩的温度应力问题。
目前市场上存在的建筑幕墙形式很多，根据所用材料的层数划分的话，可分为单层幕墙和双层幕墙两种。
2.2 单层及双层幕墙的特点
单层幕墙是早期存在幕墙形式，不断的技术更新使玻璃幕墙向着大空间、大通透、高性能的方向快速发展，从有框到无框，从吊挂式到点支撑，各种支撑结构形式的玻璃幕墙美化了建筑外立面。在发展的过程中也出现了像铝合金为原料的其它材料的单层幕墙。
双层幕墙又称呼吸式幕墙、双层通风幕墙等，主要在欧洲国家兴起，是较新型的幕墙形式，由内外两层幕墙组成，与传统幕墙相比，其最大特点是由内外两层幕墙之间形成一个通风换气层，由于此换气层中空气的流通或循环的作用，使内层幕墙的温度接近室内温度，减小温差，因而在节能方面表现明显，相对传统的幕墙，采暖时节约能源达到42%-52%；制冷时节约能源达到38%-60%。其次，双层幕墙的隔音效果也得到了很大的提高。呼吸式幕墙根据通风层的结构的不同可分为“封闭式内循环体系”和“敞开式外循环体系”两种，前者一般在冬季较为寒冷的地方使用，后者不仅具有“封闭内循环式体系”呼吸式幕墙在遮阳、隔音等方面的优点，在舒适节能方面更为突出，提供了高层、超高层建筑自然通风的可能，从而使建筑更加人性化。
与单层幕墙相比较，双层幕墙有较多优势。
（1）从原理方面比较
双层幕墙采用“烟囱效应”与“温室效应”的原理，是从幕墙的功能上解决节能问题，单层幕墙则只是从材料的选用上，通过材料本身的特性来达到一定的节能效果。
（2）从节能方面比较
双层幕墙可用无色透明玻璃或者低反射玻璃作为外层玻璃，从而有效的减少光污染；而且通过呼吸换气层，可以达到比单层幕墙节能的显著效果。
（3）从人性化方面比较
双层幕墙的隔音性能比单层幕墙效果更好，可让使用者有更安静的室内环境；另一方面，双层幕墙不须开窗，换气层可直接将室外的自然空气传至室内，提高室内的舒适度；同时双层幕墙的防雾性能比单层幕墙效果更直接。
2.3 单层及双层幕墙的施工特点
单层幕墙发展时间较久，现有多种形式。双层幕墙的发展时间相对单层幕墙要少很多，其存在形式有“封闭式内循环体系”和“敞开式外循环体系”两种。新型结构形式，在相关介绍、宣传可能以对新产品、新技术的赞美和其相对老产品的优势为主，但对于具体的工程应用，我们应该客观、综合的进行评估。其施工特点如下：
2.3.1 设计时应全面考虑，双层幕墙发展的历史相对较短，根据项目的实际情况，为了追求项目成本最合理化，建筑物的外立面设计基本上以多种幕墙形式结合为主。不同的幕墙形式与主体连接的部分都需要在设计是充分考虑。对于幕墙材料的选择，应最大化的突出双层幕墙的优点，如为了其光污染水平，可对其外层玻璃材质的选择上提早确定。
2.3.2 施工前试验与检测，双层幕墙的主要性能指标与单层幕墙相近，由结构构造、材料性能两方面为重点，在联合施工精度等其它方面因素决定，在材料进场时及施工前应按规定的抽样或其它标准，对实际使用的材料、安装方案进行各项性能的检测与实验，确保使用的材料都达到设计要求。
2.3.3 施加预应力检测，为确保幕墙性能在幕墙受到最大荷载时挠度符合规定，必须提高预应力值，预应力越大，因此应安排合理的施工顺序及预应力施加方案。在操作过程中，施工人员必须严格按规定的步骤施工，防止由于施加预应力强引起的支承结构严重超载的现象出现。
2.3.4 现场配重检测与玻璃安装在预应力施加后应进行配重检测，取一个单元对其索网结构进行必要的配重检测，在施工现场需要预留大面积的平整场地，用于确保玻璃的保存，检测其节点的尺寸和变形是否在设计允许的变动范围内，然后再进行玻璃安装。
3 幕墙与建筑物的结合
建筑幕墙一般应用于人群密集或大型的公共建筑，重要的高层、超高层建筑的外立面上。由于设计及施工技术的不断突破，建筑幕墙对于建筑物的作用，像是衣服到皮肤的过度。建筑幕墙与建筑物外观整体和谐而完美的融合到了一起。近年来，为了追求建筑物整体的合理及最大经济比，基本上采用多种幕墙形式结合的设计。
但多年的发展使内在的隐患逐渐暴露，大量玻璃外立面造成的光环境，及幕墙保温性能不强，引发不环保，浪费能源等问题尤为突出。这与我国现行的节能减排政策相悖。为了行业健康有序发展，建设部出台的《公共建筑节能设计标准》中规定的外窗可开启面积不大于30%，玻璃幕墙最多只能占墙面的70%，并鼓励使用自然风降温，幕墙也应具有可开启部分或设通风换气装置等。所有公共建筑的幕墙不能使用普通玻璃，必须使用节能玻璃。对实际工作起到了很好的指导作用。
我国建筑幕墙行业经历20多年的发展后，幕墙产品设计研发能力不断提升，在实际工作中培养了大批具有实践经验的技术人员。在技术和人员问题得到不断更新于补充的前提下，我国企业承接的2008年的北京奥运会部分主体建筑工程已经成为了世界建筑幕墙行业的亮点之一，奥运会主体建筑幕墙工程是我国企业向世界顶级幕墙公司展示自己实力和技术的实体。
在未来的发展过程中，我国在探索建筑幕墙的路上会用自己的实力争取索结构设计、玻璃结构设计等关键前沿技术的更大突破。我国的建筑幕墙行业设计、施工过程中的主要技术领域将向国际领先水平看齐。
参考文献
[1]罗忆，黄圻，刘忠伟.建筑幕墙设计与施工[M].化学工业出版社， 2007.
[2]公共建筑节能设计标准.国家标准，2005.
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