玻璃幕墙在现代建筑的应用

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[摘要]近些年，在建筑中玻璃幕墙的使用越来越普遍。如果把玻璃幕墙大规模地运用在建筑物的外墙面中，能够充分发挥出建筑玻璃的特性，同时还展示出建筑现代化的特征。另外，如果运用在生物实验室建设中，由于玻璃幕墙可吸收红外线，减少进入室内的太阳辐射，降低室内温度，就可以更好地开展生物实验。正是基于此原因，本文重点以埃塞俄比亚联邦民主共和国援非盟非洲疾病预防控制中心总部1期项目为例，对玻璃幕墙在现代建设当中的实践与应用加以分析，以利于促进现代建筑行业的长远健康发展。

[关键词]现代建筑；玻璃幕墙；实际应用

1玻璃幕墙在现代建筑当中的设计优势

在现代化的建筑当中，通过运用建筑的美学原理，也就是如果能够将建筑物艺术良好地融合在都市环境之中，不但会具备着城市文化的艺术价值，还会具备着城市特定的审美价值，从而呈现出城市特定的文化意义和美感。伴随着当今时代大型高层建筑的不断进步和发展，人们也把视线重点转向到了建筑造型设计与外墙面材料的合理运用当中。在埃塞俄比亚现代化的建筑当中，通过加入对玻璃幕墙的人性化设计、抗震设计等设计优势，将会使建筑物获得更加实用的效果，也将能够充分发挥出建筑玻璃幕墙的特性，同时还能够展示出建筑现代化的特征，产生更加全新的视觉，让室内空间和室外的自然环境关系更为融洽。以下着重介绍埃塞俄比亚建筑的人性化设计以及绿色节能设计特点。

1.1人性化设计

在人性化的设计方面，主要体现在四个方面。首先，在埃塞俄比亚建筑当中，会对建筑图纸加以参照，并结合着建筑师的实际要求来确定建筑的立面分割以及开启扇的位置。其次，每一个面材的板块之间都能够更加自然的相互转换，这样就能够在发生损坏之时及时进行修复以及更新。之后，在施工当中就会严格贯彻到所谓防静电的设计原则，不但必须降低静电的形成情况，也需要将已经产生的静电更加有效的进行排除。在防静电设计当中，确保了室内当中的静电电位绝对值不能超过1000V。而在实际对防静电设计准则加以贯彻的过程当中，则主要会确保其他物体和幕墙之间不会进行更加亲密的碰撞。例如，在门窗和幕墙之间就会拥有着相当的间距。而同时，在实际清洁的过程当中也就必须确保金属和玻璃之间所接触的清洁材料都不易起电。最后，一般会做好防止噪声的设计工作，在金属和金属之间进行直接碰撞的区域，特别易产生噪声。所以，一般会对防止噪声的柔性垫块进行设置，并保证在玻璃幕墙的柱子和横梁之间设有隔离胶皮，以做到防噪音的效果。

1.2绿色技能环保的设计

在援非盟非洲疾病预防控制中心总部1期项目当中，对幕墙进行施工时，会利用阳光控制镀膜玻璃。而且，整个过程当中玻璃的颜色都会由业主以及建筑师确认的样块为准。在这一工程当中，靠近地面的落地玻璃会利用夹胶中空玻璃。为了防止发生自爆的情况，所有的玻璃都会进行相应的处理。而且，所选用的玻璃也都是绿色材料，并不会对环境带来一定的影响，可以实现回收再利用。而具体来说，在对幕墙以及门窗进行安装的过程当中，会对玻璃、钢材等绿色材料加以选用。而且，每一种清洗剂都不会对环境带来一定的污染，在存放以及运输等过程当中，实现更加严格的管理。另外，在对玻璃进行选用的过程当中，也会选择低辐射双银LOW-E中空玻璃。外墙保温在砌块墙处采用钢网憎水岩棉板，容重不小于80㎏/m³，导热系数为W/（m.K）（平均温度70＋5/-2℃）不超过0.041。④层间防火处采用1.5mm镀锌钢板作为防火岩棉的承托构件，防火岩棉厚度至少为100mm，容重不小于110㎏/m³，抗拉强度不小于7.5kPa，不燃材料，耐火极限为不低于1小时；镀锌钢板的厚度满足防火规范的要求，于结构接缝位置填防火密封胶。

2玻璃幕墙在现代建筑工程当中的应用案例

埃塞俄比亚高原占全国面积的2/3，平均海拔近3000m，素有“非洲屋脊”之。正是因为这一地区的纬度与海拔高度拥有着较大的差异，虽然身处于热带地区，但是每一个区域的温度都不同。在每年6月份-9月份比较多雨，10月份到1月份期间比较干旱，2月份到5月份期间降雨比较少。正是因为不同季节以及地区都会出现不同的降雨情况，那么局部地区就会干旱。气温范围为9.7℃-25.5℃。年平均温度为16℃。工程地点位于埃塞俄比亚联邦民主共和国亚的斯亚贝巴。因此，基于气候原因在援非盟非洲疾病预防控制中心总部1期项目当中，会对总部大楼以及一栋实验楼安装玻璃幕墙。在总部大楼当中，会由裙房以及两个塔楼构成。实验室也有两层。在这一项目当中，玻璃幕墙的整体结构形式为现浇钢筋砼框架结构的体系。同时，主要采取的幕墙类别为玻璃幕墙系统、镀锌铝板幕墙系统、玻璃雨篷系统、铝板幕墙系统、铝合金窗框及百叶系统、铝合金材料门窗系统、穿孔铝板飘带系统、玻璃百叶系统、金属网幕墙系统。其中，铝板幕墙系统主要用作裙楼的部分区域、层间位置、以及压顶位置；玻璃雨篷系统用于总部大楼主入口位置。见表1。在此工程的外装饰工程当中，也会选择运用不同的系统。其中，有关于幕墙的系统主要包含着竖明横隐玻璃幕墙系统、铝板幕墙系统、以及金属网幕墙系统。而在所有玻璃幕墙的位置当中，都会利用到竖明横隐玻璃幕墙系统。在这一系统当中，龙骨会采用氟碳喷涂类型的钢材，在横梁当中会运用铝合金型的材料。为了保证横梁不会受力发生偏转的现象，那么横梁与立柱之间也就会利用不锈钢螺栓的方法来实现连接。在玻璃的下面，也会保证在横梁的四分之一处设置铝合金材质的玻璃托板，这样就可以将玻璃的自重传递给横梁，从而将结构胶承受玻璃自重产生的剪力加以消除。而且，铝合金副框也会通过螺栓与立柱实现连接，这样也就会在一定程度上避免螺钉连接，消除相应的安全隐患；在铝板的幕墙系统当中，就像上文所述，会应用在裙楼的部分区域、层间以及压板的地方。在这一工程当中，铝板幕墙龙骨会选用热浸镀锌类型的钢材，实际的连接方式为自攻钉角码法；对于金属网幕墙系统来说，主要会应用于设备的平台位置，金属网会选用不锈钢的材质。在实际的项目建设当中，也会选择利用角铝螺钉，将其连接到立柱以及横梁上。

2.1抗风压性能

在建筑幕墙物理性能方面，性能的等级会依据埃塞俄比亚联邦民主共和国亚斯亚贝巴的实际地理特点、气候、建筑物高度等条件，以及结合有关建筑标准的规范。在抗风压计算的性能中，也会针对不同的位置来对风压指标值加以统计，这样就可以对耐风压的性能分级指标值加以计算。而在实际对风荷载标准值进行结算的过程当中，本地区的地面粗糙度会取值为B，计算的高度为53.9m，基本的风压为0.45kN/0.4m2。不仅如此，依据建筑幕墙的相关规定，建筑幕墙的抗风压标准也会依据性能等级来决定。而其中的P3主要就是建筑幕墙抗风压性能的分级指标值。在一等级当中，P3值为1.0≤P3＜1.5kPa；在二等级当中，P3值为1.5≤P3＜2.0kPa；在三等级当中，P3值为2.0≤P3＜2.5kPa；在四等级当中，P3值为2.5≤P3＜3.0kPa；在五等级当中，P3值为3.0≤P3＜3.5kPa；在七等级当中，P3值为3.5≤P3＜4.0kPa；在气等级当中，P3值为4.0≤P3＜4.5kPa；在八等级当中，P3值为4.5≤P3＜5.0kPa；在九等级当中，P3≥5.0kPa。也正是在其影响之下，幕墙的实际支撑体系与地面的相对挠度以及绝对挠度也会拥有着一定的要求，如下表2所示。而经过计算，在这一工程当中，工程幕墙抗风压性能为2级。

2.2水密性能

在建筑幕墙的水密性能方面，也需要按照一定的水密性能标准来计算。正是因为这一工程在风暴以及台风频发的地区，因此，水密性能的计算公式则为P＝1000μzμcW075％而在这一公式中，水密性能指标为P；风压高度变化系数μz，一般取值为1.64；风力系数为μc，一般取值1.2；基本风压为W0，一般取值0.45。由此我们也就可以得出，水密性能指标为664＜700Pa，取值则为700Pa。本建筑幕墙水密性能等级为2级。

2.3平面内变形性能

在这一工程建筑物幕墙的平面内变形性能方面，会依据建筑主体与结构之间的弹性层间角限值来进行非抗震设计；在建筑抗震的设计过程当中，会按照与主体构造弹性层间偏移角限值的三倍进行设计。而在主体构造楼层当中，最大的弹性层间位移角也会拥有着一定的范围。本建筑为框架剪力墙结构，平面内变形性能分级指标值应不小于1/300，建筑幕墙的互层位移角是3×1/800，也就等于1/267，那么平面内的变形性能也就可以确定为2级。

2.4热工性能、防火性能以及隔声性能

在此工程建筑幕墙的热工性能方面，通常会要求在建筑物的每一部位当中，传热系数以及遮阳系数的限值都会有不同。并且，不同的区域、房屋形式、外立面也会有不同的规定。而依据相关的规定，在建筑幕墙的传热系数的分级也会拥有着相应的要求。本工程采用隔热设计，建筑节能设计达到5级标准。玻璃幕墙传热系数K值小于2.0W/（m2•K）。在建筑幕墙施工的防火设计当中，也会确定防火的等级为一级。同时，防火的系统设计也会确定满足建筑安全消防措施的分区层，并遵循相应的规范。在实际进行建筑设计的过程当中，会增加消防分隔层。水平的防火分隔层通常会在同一水平方向。而自然层为防火分区，也就必须做好防火处理。而在此建筑当中，由于结构为钢框架结构，钢结构防火也就无法和结构楼板有效密封。因此，在此建筑层间，防火位置会采用1.5mm钢板和100mm防火岩棉，通过利用这两种材料，也就可以将层间整体包裹隔离，实现防火防烟有效性的提高。另外，本工程玻璃幕墙的隔声性能设计中，在金属与金属之间的连接位均设置有柔性的绝缘垫片，能有效防止温度变形、结构位移碰撞等所产生的噪音。本工程所用中空玻璃的隔音量不小于35dB，能达到《建筑幕墙》GB/T21086-2007中对隔声性能等级要求的3级标准。

3玻璃幕墙施工要求

本工程项目的现场焊接均为三级焊接，且图纸上未注明的焊接标高为：码件与埋件之间的焊接标高均为8mm，加筋肋板与码件之间的焊接标高均为6mm，其他焊接标高均为4mm。因此一般情况下，在对建筑幕墙主要构件进行安装的过程中，都必须对与结构相关的主要建筑工程质量检测标准进行遵守。而在对建筑幕墙施工进行测量时，都必须确保对建筑幕墙的分隔轴线测量能够与主要的工程构造质量检测标准相结合，并及时地对其误差范围进行调整。同时，也需要定时校验建筑幕墙的正确安装位置基准。在对高层建筑进行测量的过程当中，必须保持风速不超过四级。同时，在对玻璃幕墙进行安装的过程当中不要损伤建筑结构。在对镀膜玻璃进行安装的过程当中，也必须确保镀膜面的朝向达到了相应的条件，在焊接时也会使用适当的防护方式，以避免灼伤玻璃的镀膜面以及型材。

4建筑幕墙的发展趋势

建筑幕墙行业的不断进步与发展，为建筑行业带来了很大的发展机遇。通过对新技术加以应用，也就会为建筑幕墙的发展提供一定的技术支持。在未来，科研人员们还将不断研究节能、环保等技术特点的新材料，使建筑玻璃幕墙可以产生更加卓越的隔热性能。要想确保建筑幕墙产业能够获得可持续健康的发展，所以也就必须制定各种建筑幕墙设计的标准和节能的规范，这也将会对生产建筑幕墙的产业技术提出更高的要求，从而使得每一个国家对建筑幕墙产业的生产技术都有所革新。现阶段我国已经能够生产出各种金属结构件，幕墙配件等等，基本满足了玻璃幕墙的安装需求。而且，高级镀膜玻璃、中空玻璃等的应用也会为现代建筑的装饰提供更多的选择。也就是伴随着高科技的不断创新，在隔热性能，环保特性以及能源消耗等方面都会具有了很大的突破，会让墙体功能和舒适性都得以进一步改善，从而保证了幕墙设计能够向着更加绿色环保和智慧生态的方面发展。同时，通过对高科技的光电幕墙设计科技进行发展与利用，不仅可以对建筑形态与特性加以完善，还可以反映出建筑的现代化特点与人性化特征，对早期幕墙静态建筑的造型特征加以了突破，对现在幕墙建筑的深度与广度进行了扩充，从而真正充实建筑内容，这就对现代化的建筑幕墙发展存在着非常重大的积极意义。相信，在未来的发展过程当中，通过一系列的创新，也会对建筑幕墙施工当中的诸多技术难题加以解决，促进建筑幕墙行业的蓬勃发展。5结语本文案例工程当中，基于埃塞俄比亚气候特征以及项目特殊性就全面应用了玻璃幕墙。通过对玻璃幕墙加以应用，真正发挥出了隔音、隔热、防火等功效。总而言之，在现代化的建筑当中，玻璃幕墙就是一种主要特征，可以呈现出现代城市的标志。伴随着城市的不断进步和发展，幕墙产业也将会迎来更为高速的发展时代，所以对建筑强度设计与研发方面的技术创新也将会提高到一定的高度。

参考文献

[1]韩名品.点支式玻璃幕墙在现代建筑结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018（18）：958.

作者：南小军 单位：中国土木集团南方建设发展有限公司