浅谈房屋装饰中的玻璃幕墙设计分析

摘 要：下文主要结合自己多年来在建筑设计方面的经验，阐述了外墙玻璃幕墙设计中的注意要点，详细介绍了玻璃幕墙构造设计的要求、原则，以及幕墙设计中易疏忽的设计环节等，以下仅供参考。
　　关键词：外墙装饰设计 玻璃幕墙 设计环节
　　
　　一、 玻璃幕墙建筑设计
　　
　　1.1 玻璃幕墙的选型
　　根据建筑物的艺术要求(建筑物的造型)、建筑物的功能、当地的地形和气候条件以及经济技术条件选用明框、半隐框、隐框或全玻璃幕墙类型。
　　1.2 玻璃幕墙的分格
　　玻璃幕墙的分格应根据以下几个方面来考虑。
　　①玻璃幕墙的性能(幕墙的风压变形、空气渗透、雨水渗透、保温性能等)。
　　②玻璃的尺寸大小。目前国内生产的浮法玻璃最大尺寸一般为:2400x3300mm。玻璃的利用率以在 80％以上为最佳。
　　③结构的合理性，幕墙玻璃分格尺寸与所需的玻璃厚度、金属骨架材料截面大小等关系很大，过太的尺寸将导致不经济。
　　④施工难易程度。目前玻璃的安装方法-般是几个人在吊篮上手工操作的，如果玻璃尺寸较大，玻璃就比较厚，自重也就较大，就要求采取其它方法，如采用玻璃安装吸盘机等。
　　⑥美观的要求。玻璃高和宽之比要适中，既不能过小，也不能过大，一般为 1.1～1.2。
　　1.3 提出幕墙性能等级要求
　　玻璃幕墙的性能，主要有风压变形、空气渗透．雨水渗漏和保温隔声等。设计时应根据建筑物所在的地理位置，气候条件，建筑物的高度，体型和环境，建筑物的功能和重要性等，对玻璃幕墙的各项性能提出等级要求。
　　
　　二、 幕墙的构造设计要求
　　
　　幕墙的构造设计，直接关系到幕墙的使用功能，设计时应对以下问题予以注意：
　　2.1 幕墙构件的面板与边框所形成的空腔应采用等压设计，使空腔内气压与室外气压相同，防止室外空气压力将雨水压人腔内，以提高幕墙抗雨水渗透的功能。
　　2.2 应在可能产生渗水的部位或可能产渗水的部位可能产生结露的部位预留泄水孔道，集水后由管道排出。
　　2.3 板材与边框连结处必须用硅酮密封胶进行处理，密封材料应能在长期压力下保持良好的弹性。
　　2.4 伸缩缝、温度缝、沉降缝处必须进行较好的处理，使其既能保持立面美观，又能满足缝两侧结构变形的要求。目前有两种设计方法：一是采用活动盖板，避免连接部位损坏；二是允许缝上的玻璃板局部损坏，只要及时修补既可。后者表面不露痕迹，较为美观。
　　2.5 隐框玻璃幕墙构件之间的拼缝宽度不宜过大，过大影响美观；也不宜过小，过小则容易因温度变化而挤压玻璃。一般为 l5～20mm，设有擦窗机轨道时则不宜小于 40mm。明框幕墙构件中。玻璃与铝边框之间的空隙要满足温度变形的要求，通常不小于 8～l0mm。
　　2.6 由于幕墙位移和温度变化，幕墙各部位会因磨擦产生噪音，影响建筑物的使用质量，所以应在磨擦部位设置垫片以减少磨擦噪音。
　　2.7 各种五金件、连接件设计要防止不同金属相接触产生电化学腐蚀。
　　
　　三、幕墙的结构设计原则
　　
　　玻璃幕墙是建筑物的外围护构件，主要承受自重、直接作用于其上的风荷载、地震作用以及温度作用，其支承条件须有一定的变形能力，以适应主体结构的位移。当主体结构在外力作用下产生位移时，不应使幕墙产生过大的内力。对于竖直的玻璃幕墙，风荷载是主要的作用，其数值可达 2.0～3.0KN/m2。玻璃产生很大的弯曲应力。因此对幕墙构件本身而言，抗风是主要的考虑因素。但是，地震力的作用对连接节点会产生较大的影响，使连接节点发生震害，进而使建筑物幕墙脱落、倒坍，所以在抗震构造上还必须予以注意。结构设计的一般原则如下：
　　3.1 幕墙的主要构件应悬挂或支承在主体结构上，幕墙应按围护结构设计．不承受主体结构的荷载和地震作用。
　　3.2 幕墙及其连接件应有足够的承载力，刚度和相对于主体结构的位移能力，避免在荷载、地震和温度的作用下产生过大的变形及破坏。
　　3.3 非抗震设计的幕墙，在风力作用下，其玻璃不应破碎且连件应有足够的位移能力使幕墙不破损，不脱落。
　　3.4 抗震设计的幕墙，在常遇地震作用下玻璃不应破损，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。
　　
　　四、 幕墙设计中易疏忽的设计环节
　　
　　4.1 连接件的设计：
　　幕墙的传力路径为：面板的自重和所承受的风荷载、地震作用等通过连接件传给横梁→立柱→通过锚接点以点传递方式传至建筑物主框架。所以，连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。幕墙本身变形能力较小，在水平地震或风荷载作用下，主体结构梁容易产生侧移。幕墙构件与立柱、横梁的连接要尽可靠地传递风荷、地震作用、自重作用及主体结构水平位移产生的影响，所以连接件须具有一定的适应位移的能力。
　　4.2 设计图中未交代或不重视连接件的构造设计和措施。
　　风荷载作用下，幕墙与主体结构之间的连接件发生拔出、折断等严重破坏的情况比较少见，只要保证其足够的活动能力，使幕墙结构避免受主体结构过大位移的影响，一般不会出现这样的问题。但在地震作用下，幕墙和连接件会受到强烈的动力作用，相对而言更容易发生破坏。防止或减轻震害的主要途径是加强构造措施、精心设计、从严掌握。
　　幕墙结构与主体砼结构应通过预埋件来进行连接，预埋件应在主体结构砼施工时埋入，且位置应准确。当无条件采用预埋件时，应采用其他可靠的连接措施，并通过试验确定其承载力。通常可采用后加化学植筋螺栓连接，螺栓直径和数量应通过承载力计算确定，且应进行承载力现场试验，必要时应进行极限拉、拔试验。施工操作时，应避开主体结构的受力钢筋及防止截断其受力筋。
　　4.3 结构胶未进行设计计算，设计图中未标注胶宽度和厚度。
　　4.3.1设计计算中，风荷载分项系数取值有些不准确。
　　主要疏忽：未区分负压区墙角，凹凸部位，取值 1.2 偏小，应取 1.4。对高度＞ 200m 或体型、风荷载环境复杂时，宜进行风洞试验。
　　4.3.2 玻璃幕墙的防火设计不到位。
　　幕墙四周与主体结构之间的缝隙、与每层楼板、隔墙处的缝隙仅用普通装饰材料进行封闭，没有采用防火保温材料进行填塞，未能满足消防要求，如楼层发生火灾时不能有效对火势进行隔断。一般的做法是，采用防火封堵法，通过在缝隙间填塞不燃或难燃材料或由此形成的系统，以达到防止火焰和高温烟气在建筑内部扩散的目的。但在审图过程中，笔者还是发现了设计中有些封堵不到位，标准做法是：缝隙封堵填塞材料应采用岩棉或矿棉，衬托岩棉用镀锌钢埋件无法事先预埋。当无条件采用预埋件时，应采用其他可靠的连接措施，并通过试验确定其承载力。通常可采用后加化学植筋螺栓连接，螺栓直径和数量应通过承载力计算确定，且应进行承载力现场试验，必要时应进行极限拉、拔试验。施工操作时，应避开主体结构的受力钢筋及防止截断其受力筋。
　　化学螺栓的锚固长度也应满足计算要求。实际工程实例中常遇见在屋顶女儿墙或楼层砼栏板上设置连接件，栏板厚度一般小于120mm。如此难以满足连接螺栓的锚固长度的需要，应根据实际情况采取相应的措施。
　　4.3.3 玻璃幕墙的防雷设计易疏漏
　　高层建筑在被玻璃幕墙围护后，原建筑物的防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应，不能直接起到接闪和防雷作用，闪电对建筑物的雷击往往变成对玻璃幕墙的雷击。故防雷设计也是保证幕墙安全使用的一个重要环节，不可疏漏。有些幕墙设计中未作防雷设计，或虽有些做了防雷设计，其设计和技术措施也不到位，防雷未与主体建筑的防雷接地系统可靠连接，形成一个导电通畅的整体系统。
　　
　　五、结束语
　　
　　以上是本人在建筑外墙设计中的相关见解，还望各同行指正。
　　
　　参考文献：
　　[1]浅谈玻璃幕墙的节能设计.王占良,张春辉.门窗.2009-11-20