建筑玻璃幕墙设计方法浅谈

【关键词】建筑；玻璃幕墙；设计方法 

　　一、玻璃幕墙的主要设计形式 

　　玻璃幕墙按照玻璃和铝边框的结合形式分为四种不同的类型： 

　　（一）明框玻璃幕墙：明框玻璃幕墙主要是指幕墙中四周的铝框固定结构裸露在玻璃外，这种结构，玻璃镶嵌在铝框内部，整个幕墙依靠横梁承担荷载，横梁和立柱裸露在外，玻璃墙面被铝框明显的分割成块状，整体观赏性较差，装饰效果不好。明框玻璃幕墙是一种传统的幕墙形式，其施工比较简单，稳定性好，应用比较广泛。 

　　（二）隐框玻璃幕墙：隐框玻璃幕墙是现如今使用最广泛的玻璃幕墙形式，其发展与硅酮结构密封胶的发明使用不可分割，硅酮结构密封胶将玻璃和铝框固定在一起，在一般情况下，不需要在外侧设置金属构件，就可以满足玻璃的安全稳定性，由于玻璃安装在铝框之上，可以较好的遮挡墙后的铝框，且玻璃幕墙的玻璃采用的是镀膜玻璃，这种玻璃具有单向透像的特性，在不透像的一侧看不到玻璃墙背后的铝框构架，因此隐框玻璃幕墙从外观上看，形成了一个完整的玻璃平面，装饰效果良好。硅酮结构密封胶的胶结性能强，可以承受玻璃幕墙的自重、风荷载和地震作用。隐框玻璃幕墙是一种综合了建筑结构、艺术、材料于一体的新型幕墙形式。硅酮结构密封胶的使用，使铝框结构隐藏在室内，提高了美观性和神秘感，如果玻璃幕墙采用中空玻璃，还能使幕墙具有隔热保温的作用。 

　　（三）半隐框玻璃幕墙：半隐框玻璃幕墙是明框、隐框玻璃幕墙的结合，兼具两者的优点。其结构设计是将玻璃的其中一对对边用明框玻璃幕墙的手法进行镶嵌，另一对对边采用隐框玻璃幕墙的方法进行粘结。此种幕墙根据立柱与横梁的隐蔽情况分为竖框横隐玻璃幕墙和竖隐横框玻璃幕墙两种，半隐框玻璃幕墙的力学性能更加稳定，在审美上具有多变的特性。 

　　（四）全玻璃幕墙：随着玻璃生产技术的发展，各种质量轻、高强度、透明度高的玻璃不断诞生，其为全玻璃幕墙形式的出现创造了可能。现如今，全玻璃幕墙主要用于游览装饰，不仅设置在建筑物的外围，也同样设置于建筑物的地面或者顶层。其受力结构采用玻璃梁（肋）代替了传统的铝框结构，更多的利用玻璃的透明特征去追求建筑物与自然的连接，使建筑物结构清晰透明，美学性能达到极致。全玻璃幕墙的支撑形式有两种，幕墙高度低于4.5m时采用下部支撑的方式，幕墙高度超过4.5m时主要采用上部锚定的形式防止幕墙的失稳。 

　　二、建筑玻璃幕墙的设计方法 

　　（一）幕墙的设计要求 

　　玻璃幕墙的主要设计形式是框格结构，其设计要求是指对其框格的组成、受力的组成进行分析。对于隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙还要对其使用的硅酮结构胶的粘结性能进行分析，保证粘结力能将玻璃牢固的粘结在附框上，满足承载力的需求。玻璃幕墙的设计要满足以下五条： 

　　1、玻璃幕墙是一种建筑物的外围护结构，其主要功能是围护和装饰，对建筑物的主体基本没有大的影响，因此其只需按照围护结构进行计算设计，承载力满足幕墙自重、风荷载和地震的要求，不必考虑对建筑主体的承载和作用。 

　　2、玻璃幕墙应具有一定的位移能力，使其有足够的空间去减缓外力的破坏作用，减少幕墙因变形而造成的损害。 

　　3、幕墙墙体和连接构件的刚度、承载力要好，当幕墙受到大的不可抗力的摧毁时，也要保证玻璃不可破碎，幕墙整体结构不脱落。 

　　4、在地震多发区，要做好幕墙的防震设计，幕墙玻璃采用具有不破碎特征的纤维玻璃，幕墙骨架不能脱落，在受到地震作用后还可以进行修补使用。 

　　5、影响玻璃幕墙安全性能的因素较多，在设计时要综合考虑地震荷载、风荷载、温度作用、玻璃幕墙自身特点、横梁和立柱的受力方式、结构胶性能等。 

　　（二）玻璃幕墙的结构设计 

　　幕墙的支撑结构体系是十分重要的，玻璃幕墙的自重、动荷载效应、风荷载效应、抗震性能等都是在主体结构与幕墙的支撑结构体系之间展开传递的，所以这对建筑幕墙的支撑结构就要求应具备一定的刚度和强度，还应对其后期的维护工作提供一定的便利条件，对其耐久性要满足25a的设计使用年限。①在幕墙的所有支撑结构中，立柱的结构设计是最重要的，应注意立柱的强度及刚度满足设计荷载的要求，并具有相应的稳定性，其上下衔接设计也是很重要的，应满足现行的设计规范要求。②预埋件的设计也是不可忽视的，预埋件一般为锚板或者锚筋，形状大多数采用平板形和槽形两类。锚板钢材一般采用Q235B，并应在其表面进行镀锌处理，镀锌厚度一般>40um，并应具有防腐蚀的功效，并把锚板与钢筋焊接后预埋在设计的相应部位，一般锚板或者锚筋的焊接方式采取坡口塞焊的形式，如果锚筋直径>Φ20mm的话，那么应采取穿孔塞焊的焊接方式。 

　　（三）玻璃幕墙的防火设计 

　　1、应对以下部位进行防火封堵设计：玻璃幕墙与楼板之间的缝隙、与外墙洞口部分之间的缝隙、与其他防火隔离构件之间的缝隙等。防火封堵系统应具有良好密封性、耐久性和较强的变形性，在规定的火灾时间内不应发生变形过大、脱落等现象，应由一定的稳定性。封堵的填充料应采用难燃或者不燃材料，对相应的保护面层材料应采用防火涂料等材料加以处理。 

　　2、对于没有窗槛墙的建筑幕墙，应在每个楼层的外沿部位设置高度≥0.8m的实体墙或者防火玻璃幕墙，要求其耐火极限≥1h，并要求同一玻璃单位不得跨越两个防火区，应单独设立。 

　　（四）玻璃幕墙的受力设计 

　　1、幕墙结构安全度：幕墙的安全度与荷载的大小和材料的强度有关，在两者设计计算时所采用的规范必须相同，否则就会导致设计的安全度偏低。 

　　2、承载力设计：承载力设计的表达方式主要分两种：内力表达方式和应力表达方式。由于玻璃幕墙所受外力复杂，设计中多采用应力表达式法。 

　　3、荷载与作用效应的组合：幕墙同时会受到多种荷载的作用，必须考虑幕墙在综合荷载下的受力情况，其承载力设计值要小于材料的强度实际值，并运用弹性计算方法对各种荷载进行组合计算。 

　　4、风荷载设计：风荷载是幕墙的主要受力形式，其是一种直接作用在幕墙上的垂直力，按照规范要求，风的作用力在2.0kN/m～5.0kN/m之间，幕墙在其作用下会产生较大的弯矩，因此要着重防止幕墙的弯曲。 

　　5、地震作用：地震的最大特性是突发性和破坏性，幕墙会受到地震波的严重影响，受力情况复杂，具体设计按照GB50011-2010建筑抗震设计规范进行计算。 

　　6、温度作用：玻璃在温度的变化中，体积会相应的有所变化，这种变化的解决方法比较简单，因此如今基本不需要对温度的影响进行计算。 

　　三、结语 

　　建筑玻璃幕墙的应用使得建筑外立面的整体效果显得现代化，给人以高贵典雅的感觉，带给人们视觉冲击的效果。在进行高层建筑玻璃幕墙的设计过程中，应根据工程特点选择合理的结构形式，确保玻璃幕墙的结构设计满足强度及刚度的设计规范要求，并应对幕墙的防火进行详细的设计，保证玻璃幕墙的安全可靠性。 

　　参考文献 

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　　[2]孟令军.论述高层建筑玻璃幕墙设计方法[J].城市建筑，2013，24：43. 

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