简述建筑玻璃幕墙系统设计
时间：2020-03-30 05:18:14 来源：千叶帆 本文已影响人
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摘要：幕墙是建筑物外围护墙的一种形式。幕墙一般不承重，形似挂幕，又称为悬挂幕，即悬吊挂于主体结构外侧的轻质围墙。玻璃幕墙的特点是装饰效果好、质量轻、安装速度快，是外墙轻型化、装配化较理想的型式，因此在现代大型和高层建筑上得到广泛地采用。
关键词：框架幕墙；单元式幕墙；玻璃分格设计；防雷、防火等
前 言
目前我国的幕墙行业所使用的幕墙系统主要为单元式幕墙和构件式幕墙。作为一个资深的幕墙设计师需要具备较多知识如：了解幕墙材料性能及规格、懂受力分析、结构计算、熟知各种相关规范及标准、熟悉各种装配工艺原理。
一、幕墙系统设计
1.玻璃幕墙一般性结构特点
玻璃幕墙它主要是应用玻璃这种饰面材料做幕墙安装面板。其透光性强，给人以透明、轻巧、明亮的感觉。根据安装形式可分为：框支承玻璃幕墙（构件式和单元式）、点支承玻璃幕墙（钢管式、玻璃肋、拉杆、拉索、桁架等）、全玻幕墙（吊挂和落地式）、双层玻璃幕墙（内偱环、外偱环）等。
2.玻璃幕墙设计分格安全性要求
（1）幕墙材料安全性：其最大分格的抗弯强度、抗剪强度和刚度必须满足国家规格要求、行业规范。（懂受力分析、结构计算）。
①熟练使用软件Mathcad进行设计验证。
②风荷载的计算。
③面板的强度、挠度计算。
④横梁的强度、挠度计算。
⑤立柱的强度、挠度计算。
⑥结构胶、连接计算。
熟练使用软件SAP2000或者STAAD.Pro软件计算钢桁架、雨篷等。
（2）玻璃幕墙分格要经济合理。材料的利用率：分格大小应充分利用材料的常用规格，尽量提高原材料的利用率，最大限度的发挥材料的力学性能，物尽其用（分格不宜太大，分格也不是越小越好）。比如：玻璃原片的常规尺寸为2440×3660mm，所以分格时尺寸应向1200或1800靠近（分格大小必须考虑同时能适应钢化、镀膜、夹层等生产设备的加工能力）。
（3）玻璃幕墙分格要具有美观性。现代幕墙已不再仅仅只是建筑简单的外围护结构，而是越来越深入地成为整个建筑的一个有机组成部分。因此在幕墙设计时，力图以简洁明快、线条流畅、分格清晰、造型独特来体现该建筑的时尚风格和现代气息。同时也充分考虑了内视效果，使室内感到协调、精致。采用适合工厂化生产的设计，幕墙构件产品化，加工精度高，现场安装快，而且线条整齐，平整度好。设计分格的原则：幕墙设计师在尊重建筑师的意愿和认可下才能对幕墙分格进行改动（前提条件是不能破坏整体建筑风格）。 板块宽高比：黄金分割原则（比值0.618=1：1.6），分格比例尽量对称协调（便于施工，美观）。分格长宽比一般在1：1.2～1：1.6之间，分格不宜采取1：1比例（点玻1：1受力最好，在采光顶雨篷等可采用）。
（4）幕墙分格要具有功能性，幕墙的主要使用功能：采光、通风、保温、隔音。开启扇位置的合理性：满足使用功能和立面效果要求，启闭方便，避免设置在梁、柱、隔墙等位置。其高度一般在离地面800-1200mm比较适宜。（在幼儿园及小学等楼房，幕墙的设计要多考虑到安全因素，可以考虑幕墙的开启位置偏高）。室内视线的良好性：离室内地面1400mm-1800mm的位置不要设置横向分格，因为这高度正好是人的眼睛离地面的高度，这样会影响人在室内观察室外的效果。与室内空间组合相适应，柱、墙的位置设立柱：在房间隔墙的位置设置竖向分格，这样有利于室内装修，可以很好的把两个房间分开，隔声效果好。建筑的伸缩缝处：应结合节点作特殊处理，必须设置分格，且不宜过大。
（5）特别注意公共场所功能性，比如：主入口门洞总高度应在3600mm 以上，门扇的开启高度不应小于3000mm，每樘门的最小宽度不应小于2100mm；玻璃幕墙从楼、地面向上的第一块的玻璃分格高度不应小于2200mm；为了保证公共场所的良好视角效果，玻璃分格应尽可能加大。
3.玻璃幕墙开启窗的设计
上悬窗不能作为消防窗使用，但是平开窗可以，虽然北京禁止了平开窗，但是其他地方没有，所以我们常说的高层不允许做平开，设计院乱搞是有误的，设计院是为了满足消防要求。目前，外开上悬窗的开启方式分两大类：铰链型上悬开启、挂钩型上悬开启：铰链型上悬开启：需承重型滑撑，质量要求高，成本较高，开窗顶部容易进水；后期维护麻烦，更换滑撑费用较高；挂钩型上悬开启：不需要承重型滑撑，直接铝合金型材承重，安全性高，节省五金配件费用；挂钩之间穿入连接，实现线荷载受力，不会出现“脱钩”的现象；保证开启窗能长期且便捷的开启；开启顶部设计披水胶条，保证窗户顶部滴水不漏。
4.玻璃幕墙的防火设计
幕墙的防火设计：防火层的作用是封堵火焰、高温浓烟的蔓延。在幕墙设计中，必须对防火分区之间实行“横向竖向”的防火封堵。竖向防火：楼层与楼层之间；横向防火：一个开间与另一个开间之间，防火分区之间的防火墙到了楼板边缘，其左右两侧各1.0米范围内必须为不燃烧墙体。实体墙、由不燃烧材料组成的墙体、单片防火玻璃及其制品等均可计入其宽度。同一幕墻板块不应跨越两个防火分区和层间防火封修。所以必须在楼板梁处设置一道横梁（最好在梁上边或下边，或者与楼面标高一致）、两开间墙柱位置设置一立柱，这样有利于固定防火封修板。
5.玻璃幕墙的抗震设计
根据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》，设计中对幕墙的抗震构造进行了必要而充分的考虑，达到“小震不坏，中震可修，大震不倒"的设防要求。对于幕墙的本身构造而言，玻璃幕墙面板边缘至边框、槽底应分别预留了变形空隙，底部用橡胶垫块与槽底柔性接触，四周用橡胶条嵌固，保证了面板与幕墙框架之间柔性连接，而且保证了面板在发生地震时有足够的变形空间。
6.玻璃幕墙的防雷设计
根据JGJ 102—2003《玻璃幕墙工程技术规范》，幕墙是附属于主体建筑的围护结构，幕墙的金属框架不需单独防雷接地。幕墙防雷设计应形成自身的防雷体系，并与主体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电通畅。避雷网采用：直径12热镀锌钢筋绕楼层布置（每隔一层布置一道，与埋件焊接），垂直方向直径12热镀锌钢筋引下线按轴线尺寸布置与水平钢筋形成防雷网并与主体防雷体系可靠连接。在屋顶处设置一道扁钢40*4均压环与主体避雷系统可靠连接来达到防直击雷的目的，幕墙防雷网的冲击接地电阻不得大于4欧姆。
二、结论
随着时代进步，幕墙生产越来越工业化、产品化，本文针对玻璃幕墙的一些设计要点进行深入解析，力图以浅显易懂的文字，展示玻璃幕墙的基本构造设计，文中的一些分格数据仅供参考，不妥之处，敬请指正。
参考文献：
[1]JGJ 102—2003.玻璃幕墙工程技术规范[S].
[2]GB 50009—2012.建筑结构荷载规范[S].
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