【摘 要】 在當(dāng)前建筑裝飾的過程中，玻璃幕墻以其特殊的性能被廣泛的使用，但是，在玻璃幕墻設(shè)計(jì)的過程中要根據(jù)建筑的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證玻璃幕墻的實(shí)用性。

【關(guān)鍵詞】 玻璃幕墻；特性；設(shè)計(jì)

一、前言

玻璃幕墻有著非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)的過程中我們要做好相關(guān)的連接，保證玻璃幕墻的使用安全性。

二、玻璃幕墻概述

1、構(gòu)成

玻璃幕墻結(jié)構(gòu)包括外部的玻璃墻板、金屬板材和連接構(gòu)件，內(nèi)部作為支撐的鋁合金橫梁結(jié)構(gòu)，以及作為幕墻結(jié)構(gòu)支撐懸掛于主體上的立柱。這些連接結(jié)構(gòu)在整體結(jié)構(gòu)允許的范圍內(nèi)可以發(fā)生相對位移，避免受到水平作用力影響的主體結(jié)構(gòu)發(fā)生下位移對玻璃幕墻產(chǎn)生一定的影響。玻璃幕墻一般是暴露在外部空氣中的，由于玻璃的材料特性，當(dāng)其受到溫度、濕度變化的影響時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定程度的變形。另外，根據(jù)鋁合金型材的外露方式，玻璃幕墻可以分為明框、隱框和半隱框。

2、設(shè)計(jì)原則

玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則是：

（1）玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)方式。在建筑主體結(jié)構(gòu)上懸掛幕墻的構(gòu)件，由主體結(jié)構(gòu)作為支撐。為了避免玻璃幕墻承受不必要的荷載，它應(yīng)該設(shè)計(jì)成圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

（2）為了減少建筑荷載，地震作用，溫度、濕度變化侵蝕的影響，玻璃幕墻本身以及本身的連接構(gòu)件需要具備足夠大的承載能力和剛度韌性，同時(shí)，要有相對的位移能力。

（3）很多玻璃幕墻架構(gòu)在主體建筑外部，并沒有進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。為了避免風(fēng)力作用導(dǎo)致玻璃幕墻脫落和破碎，需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮其位移能力值，并進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

三、玻璃幕墻的特性

1、玻璃幕墻的隔聲性能

現(xiàn)代玻璃幕墻旨在為人們的工作及生活創(chuàng)建一個(gè)安靜和諧的環(huán)境，即要求具備隔聲降噪的作用。玻璃是一種剛性材料，當(dāng)聲波投射在玻璃幕墻上時(shí)，除發(fā)生部分反射現(xiàn)象外，將使玻璃產(chǎn)生受迫振動(dòng)，同時(shí)又引起內(nèi)側(cè)空氣做出同樣的振動(dòng)，這樣部分聲音就穿透了進(jìn)去。薄而輕的幕墻比厚而重的幕墻在聲波的作用下，更容易產(chǎn)生振動(dòng)而且振幅更大，即可以說隨著玻璃厚度的增加，隔聲性能將加強(qiáng)，也就是說能更有效的減少聲波的傳遞。但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，玻璃越厚，其強(qiáng)度越低，所以不能片面的追求玻璃的厚度。中空玻璃聲波入射到第一層玻璃上的時(shí)候，玻璃就產(chǎn)生“薄膜”振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)作用在空氣層上，被封閉的空氣層是有彈性的，由于空氣層的彈性作用將使振動(dòng)衰減，然后再傳遞給第二層玻璃，于是總的隔聲量就提高了。即中空玻璃隔聲性能強(qiáng)于在同等厚度單片玻璃。

2、玻璃幕墻的視覺性能

鋼化玻璃由于受熱表面不均勻，在某些特殊的自然光線下，能夠看見玻璃表面存在明暗相間的條紋，稱為應(yīng)力斑。這會(huì)使幕墻產(chǎn)生影像扭曲變形，使外觀視覺效果大打折扣。而半鋼化玻璃依然保持平滑性，沒有畸變，不產(chǎn)生光學(xué)變形，從而使幕墻玻璃平滑如鏡。

四、玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的問題

1、材質(zhì)易碎

（1）材質(zhì)元素存在的隱患

玻璃本身就存在易碎隱患，所以，在其生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生一些有害雜質(zhì)。其中，硫化鎳經(jīng)過玻璃鋼化處理工藝后，其形態(tài)會(huì)發(fā)生變化。因此，玻璃幕墻的安裝會(huì)受到外部溫度的影響，導(dǎo)致硫化鎳發(fā)生形態(tài)變化，使玻璃材質(zhì)出現(xiàn)元素裂縫，當(dāng)其突破鋼化玻璃的張力極限后，玻璃就會(huì)破碎。

（2）熱應(yīng)力變化

一些玻璃幕墻結(jié)構(gòu)是裸露在外的，長期受到太陽光的照射，玻璃表面受熱膨脹。如果玻璃各個(gè)部位受熱不均勻，膨脹不均衡，玻璃內(nèi)部就會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)力，導(dǎo)致玻璃破碎。

2、防火安全系數(shù)低

雖然玻璃幕墻本身不是可燃的材料，但是，玻璃材質(zhì)受到高溫影響會(huì)軟化、融化，最終導(dǎo)致玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)被毀。因此，在設(shè)計(jì)、安裝玻璃幕墻時(shí)，需要考慮建筑的防火要求，要注意以下兩點(diǎn)：①要確保玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的完整性，避免玻璃破碎使火勢蔓延；②在高溫狀態(tài)下，不能出現(xiàn)燃燒和爆炸的情況，避免多重災(zāi)害發(fā)生。

3、結(jié)構(gòu)膠失效

結(jié)構(gòu)膠是連接玻璃結(jié)構(gòu)和主體支撐的重要材料。由于玻璃幕墻長期處于外部環(huán)境下，受日曬雨淋、風(fēng)吹熱輻射等影響，容易產(chǎn)生熱位移老化等問題，強(qiáng)度和黏結(jié)力也隨之下降。這情況從外部是無法察覺的，很容易引發(fā)安全問題。

4、結(jié)構(gòu)失效

如果支撐框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)受到建筑本身內(nèi)力的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形，甚至是玻璃破碎。而幕墻構(gòu)件的固定裝置會(huì)受氫脆變的影響，使金屬材質(zhì)的延展性降低，出現(xiàn)玻璃脫落等問題。

五、玻璃幕墻設(shè)計(jì)的若干原則

1、選用安全性能較高的玻璃材質(zhì)，比如鋼化玻璃、防火玻璃、夾絲玻璃、夾層玻璃等。由于玻璃幕墻是建筑物的外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其主要用于建筑物的遮風(fēng)擋雨、隔熱保溫、美觀安全、降噪等，因此，玻璃幕墻應(yīng)具備特殊的使用功能。

2、在玻璃幕墻設(shè)計(jì)中，主要部分的構(gòu)件均應(yīng)以主體結(jié)構(gòu)為支撐或懸掛，應(yīng)按照圍護(hù)結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)玻璃幕墻，確保玻璃幕墻不會(huì)受到地震作用的影響，并且不承擔(dān)來自主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載。

3、玻璃幕墻與附屬連接件自身承載力應(yīng)過關(guān)，同時(shí)還應(yīng)具備容忍主體結(jié)構(gòu)發(fā)生輕度位移的能力以及一定的剛度，防止其受到溫度、地震以及荷載作用影響出現(xiàn)嚴(yán)重受損或者形變。

4、玻璃幕墻在不考慮抗震設(shè)計(jì)因素的情況下，其玻璃材質(zhì)在風(fēng)力作用影響下不應(yīng)破碎，同時(shí)連接件應(yīng)確保幕墻不脫落不受損，應(yīng)具備充分的位移能力。

5、玻璃幕墻設(shè)計(jì)在考慮抗震因素的情況下，所用玻璃材質(zhì)在地震作用影響下不應(yīng)破損，并且要求在設(shè)防烈度地震破壞作用影響下予以相應(yīng)維護(hù)后仍可繼續(xù)投入使用，幕墻骨架在罕遇地震破壞性作用下不應(yīng)脫落。

6、在設(shè)計(jì)玻璃幕墻構(gòu)件過程中應(yīng)針對溫度因素、地震因素、重力荷載因素、主體結(jié)構(gòu)位移作用下幕墻結(jié)構(gòu)完全性以及風(fēng)荷載因素等予以充分考慮。

六、建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題

1、未充分認(rèn)識到建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的意義與重要性

現(xiàn)階段，大多數(shù)建設(shè)單位以及設(shè)計(jì)單位對于幕墻設(shè)計(jì)缺乏必要的認(rèn)識，或未意識到建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)的意義與重要性。對于建筑設(shè)計(jì)單位以及幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)負(fù)責(zé)的工作部分在現(xiàn)階段尚缺乏清晰界定。這不僅導(dǎo)致建筑單位難以實(shí)現(xiàn)成本的合理化控制，同時(shí)也在幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引發(fā)了各類不安全因素。

2、幕墻設(shè)計(jì)工作與建筑施工作業(yè)協(xié)作性不足

就目前建筑施工作業(yè)而言，幕墻設(shè)計(jì)與施工作業(yè)彼此缺乏協(xié)作、有機(jī)統(tǒng)一性不足是其中不容忽視的問題。對于建筑設(shè)計(jì)單位來說，其任務(wù)主要是明確建筑整體與玻璃幕墻之間的關(guān)系，并根據(jù)玻璃幕墻材料以及制作工藝提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，幕墻設(shè)計(jì)單位應(yīng)負(fù)責(zé)完成具體的玻璃幕墻設(shè)計(jì)工作。然而在工程實(shí)踐中，不少建筑施工單位由于幕墻設(shè)計(jì)人員專業(yè)性不足，或?qū)I(yè)技術(shù)人員匱乏，其施工過程受到各類因素影響。大多由幕墻設(shè)計(jì)單位單獨(dú)選擇幕墻設(shè)計(jì)方案，然而設(shè)計(jì)方與施工方開始就此協(xié)商，這導(dǎo)致幕墻設(shè)計(jì)工作仍然停留在以往的制作圖設(shè)計(jì)層面，尚未跳躍到建筑幕墻設(shè)計(jì)的新階段。

3、建筑幕墻設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)與技術(shù)水平仍需提升

在建筑幕墻設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備過硬的專業(yè)素養(yǎng)及技術(shù)水平，然而現(xiàn)階段國內(nèi)建筑幕墻設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)仍顯不足，其技術(shù)水平仍需進(jìn)一步提升。國內(nèi)建筑幕墻設(shè)計(jì)行業(yè)中各類人員紛雜，既有學(xué)計(jì)算機(jī)的，又有學(xué)管理的，甚至于學(xué)中文的；既有高中生，又有大專生。僅憑借參考幕墻設(shè)計(jì)資料、教師短期傳授而成，缺乏對口專業(yè)，不懂力學(xué)計(jì)算，不清楚結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件相關(guān)參數(shù)，尤其是對于一部分缺乏軟件輔助計(jì)算的結(jié)構(gòu)束手無策，其設(shè)計(jì)方案大多來自盲目抄襲，此種情況不僅會(huì)對建筑幕墻設(shè)計(jì)行業(yè)有序運(yùn)行產(chǎn)生阻礙，更會(huì)干擾建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的健康發(fā)展。

七、結(jié)束語

玻璃幕墻有著節(jié)能、隔音、美觀等多種特點(diǎn)，在建筑施工中被廣泛的使用，在設(shè)計(jì)的過程中我們要根據(jù)建筑的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升玻璃幕墻的使用效果。

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