幕墙结构设计范文

导语：如何才能写好一篇幕墙结构设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：建筑幕墙；结构设计；计算方法

引言

随着社会经济的发展，幕墙已不仅仅用于大中城市的高层和高档商业建筑，越来越被中小城市的开发商所青睐。然而长期以来，建筑及结构设计人员不承担幕墙的设计，而是由制造厂家自行设计、自行负责。具备一定技术实力的制造商，基本能保证有可靠的技术服务，由于厂家隶属于不同行业，采用不同的标准十分不统一，往往出现一些严重安全隐患，对于小城市中不具备技术实力的厂商，安全问题更为严重。在建筑物建设“安全、适用、经济”的前提下，明确幕墙材性要求和幕墙设计刻不容缓。

1 墙的构成

目前被广泛用于建筑工程幕墙的材料主要有：玻璃、铝材、石板材。幕墙作为建筑结构主体的围护结构，主要由三部分组成： (1)幕墙构件(玻璃、铝材、石板材等)；(2)横梁； (3)立柱。它们三者之间的关系是：幕墙构件支承在横梁上，横梁连结在立柱上，立柱则悬挂在主体结构上。

2 设计荷载

荷载的选取计算是幕墙结构计算的先决条件，幕墙主要考虑以下几种荷载作用情况：

2.1 永久荷载 铝幕墙结构设计时适用的永久荷载主要是玻璃、面板、铝框及支撑系统的相关自重，其比重为：玻璃2 500 kg／rn3，铝2 700 kg／m3，钢材7 860 kg／m3。

2.2 风荷载 风荷载作为幕墙设计中最重要的荷载要素，因密切关系到幕墙经济性，所以需要正确理解和使用对风荷载有很大影响的环境条件(地面粗糙度、各种系数等)。

按照GB 50009―2001建筑结构荷载规范第7章风荷载，JGJ102―2003玻璃幕墙工程技术规范，幕墙结构设计时可以用护结构来计算风荷载。如果是非正常形状建筑或是超高层建筑按其周围建筑的位置与周边环境的不同，风荷载特性也随之变化，这时要通过“风洞实验(Wind Tunnel Test)”确定风压作用区域，设计要按风压区域来分别进行结构研究，并考虑其经济性。

2.3 积雪荷载 积雪荷载是采光顶(Sky Light)位置以及幕墙发生倾斜时须和永久荷载一起考虑的荷载，可参照GB 50009.2001建筑结构荷载规范第6章雪荷载计算选取。

2.4 地震作用 根据GB 50011―2001建筑抗震设计规范计算地震作用，这里应特别注意幕墙的水平变形。各层的框架沿水平方向相互移动，连接在框架上的幕墙也相互不同地移动着，这时由于各层的变形差异(层间变位)，幕墙将产生平面内变形。框架式幕墙变为梯形，但因为玻璃不允许发生平面内变形，所以玻璃与框架之间应有适当缝隙；单元式幕墙由于单元间横向连接插芯(Stack JointSleeve)产生比框架式幕墙小的梯形变形。平面内方向的变形是以支承件(Anchor)作为支点而形成，所以使支承件受到平面内方向的水平力，此水平力与幕墙的重量成正比。

3 幕墙的结构设计分析

3.1 结构设计的一般原则 1）幕墙主要构件应悬挂在主体结构上，斜墙和玻璃屋顶可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；2）幕墙及其连接应有足够的承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，避免在荷载、地震和温度作用下产生破坏和过大的变形，妨碍使用；3）非抗震设计的幕墙，在风力作用下其幕墙不应破碎，且连接件应有足够的位移能力使幕墙不破损、不脱落；4）抗震设计的幕墙在常遇地震作用下幕墙不应产生破损；在设防烈度地震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；5）幕墙构件设计时，应考虑在重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用和主体结构位移影响下的安全性。

3.2 设计方法 幕墙作为建筑的围护结构，应采用弹性方法计算，具体可参见《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102―96的有关部分。

3.3 荷载作用类型 1）重力荷载。包括幕墙构件、横梁、立柱的自重。当采用吸水、吸湿性材料时，应考虑吸水、吸湿后自重增大。幕墙应考虑平面外的施工荷载。竖直幕墙可按10 kN／m计算。2）风荷载。其取值应参见与各结构工程有关结构设计规范。3）温度作用。幕墙设计时应考虑年温度变化T。T由当地气候条件、幕墙的颜色和反射性能决定。当缺乏必要资料时，T可取为800℃ 。

此处T是指幕墙的年温度变化，由于太阳直接照射，幕墙本身温度会高于气温。因而T会大于气象的年温差。

4）地震作用。幕墙的主要受力构件(横梁和立柱)及连接件、锚固件所承受的地震作用，应包括由幕墙构件传来的地震作用和由于横梁、立柱自重产生的地震作用。

计算横梁自重所产生的地震作用时考虑幕墙平面内和平面外两个方向。

应当说明： 对于玻璃和金属板来说， 风荷载起控制作用，而地震作用产生的应力较小。

3.4 幕墙材料内力设计计算 幕墙材料为玻璃时，设计参见《玻璃幕墙工程技术规范》JGJl02―96的相应部分；铝板按板肋区格的四边支承条件进行内力设计： (1)沿板肋四周边缘为简支边； (2)中肋支承线为固定边。石板可按不同的连接方式，按四角支承矩形弹性板计算内力。

3.5 横梁设计 横梁为双偏心受弯构件，通常按两端简支设计。

3.6 立柱设计 立柱通常为偏心受拉构件，应避免设计成偏受压构件。

3.7 幕墙与主体结构的连接设计 1）幕墙与主体结构的连接位置与连接方式，应考虑以下要求：① 对重力荷载、风茼载、地震作用和温度作用有足构的承载力；② 在上述荷载和作用下，不应使幕墙构件产生有害变形；③ 当主体结构与幕墙产生相对位移时，不应影响幕墙的性能：④ 连接件应进行计算或实物试验，以确保其在各受力方向均具有足够的承载力。受力铆钉和螺栓，每处不得少于两个：

2）连接件承载力没计应以下要求：① 连接与主体结构的锚固强度应大于连接件本身承载力设计值；② 与连接件直接相连的主体结构构件应具有足够承载力； ③ 连接件的焊缝、螺栓和局部挤压应按《钢结构设计规范》GBJI7―88的规定进行设计。铝合金材料应采用相应的物理力学性能指标。

3）竖直幕墙的立柱应悬挂在主体结构上，应使立柱处于偏心受拉工作状态：立柱与主体结构之间设置过渡桁架时，也应可靠连接；铝合金立柱与钢桁架连接应考虑温度变化时两者变形差异产生的影响。

4）幕墙构件与钢结构的连接可参照《钢结构设计规范》GBJI7―88的规定进行设计。

3.8 预埋件设计 幕墙主体与混凝土结构宜通过预埋件连接，预埋件必须在主体结构混凝土施工时埋人，因此幕墙设计应尽早进行。当没有条件采用预埋件连接时，应采用其它可靠连接时，应采用其它可靠连接措施，并通过试验确定其承载力。膨胀螺栓一般只用于旧建筑改造加设幕墙的工程，此时每隔3～4层宜凿开钢筋，加焊铁件与幕墙连接。预埋件设计按《混凝土结构设计规范》GBJIO一89有关规定进行计算，并应符合有关的构造要求。

4 结束语

了解到幕墙设计的重要性，作为幕墙结构工程师更不能盲目地照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，在实际设计项目中做出正确的选择。这就要求结构工程师对整体幕墙的结构设计有透彻的认识和掌握，并与实际工程相结合，使幕墙结构设计的思路得到拓宽，促进幕墙技术的良性发展。

参考文献

［1］玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102―96）［S］.

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关键词：建筑幕墙；点支式玻璃幕墙；结构设计

Abstract: the glass curtain wall is the collection the vestibule rain, heat preservation, low noise, good daylighting and other functions in one of the building outside the decoration form. Now all kinds of top and public buildings often use glass plate on large area to decorate the outside elevation, make building exterior having a unique style, light and lively. As a type of promising young point glass curtain wall, but also by the high permeability and perfect vision effect, and other unique characteristics from the glass curtain wall to the fore. This article through engineering examples, this article briefly analyzes the construction curtain wall point supported type glass curtain wall structure design.

Key words: the construction curtain wall; Point supported type glass curtain wall; Structure design

中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：

引言

点支式玻璃幕墙的全称为金属支承结构点支式玻璃幕墙。点支式玻璃幕墙以其视觉通透、结构新颖、传力可靠、安全耐用等优良特性，近年来从建筑幕墙中脱颖而出，倍受建筑设计师们的青睐。点支式玻璃幕墙充分展示出玻璃清澈透明和不锈钢爪件沉稳的银色金属光泽的魅力，给人们留下无限美好的遐想和深远幻觉；它不仅能与周围环境有机融为一体，而且能使幕墙内外尽情交流，更加贴进自然。

一、工程概况与设计参数取值

1.1 工程概况与设计参数取值

本项目为某酒店改扩建工程，主楼地下1 层，地上8 层，框支剪力墙结构。现改扩建的餐厅外墙为点支式玻璃幕墙，竖向玻璃（10+1.52+10mm）肋高4.0～5.2 m，肋宽250～300mm, 水平玻璃（10+1.52+10mm）肋宽398mm，每块玻璃（8+1.52+8mm）面板和水平肋两端均采用2个316 不锈钢驳接件点支承于竖向肋，计算点标高10.000m。场地类别Ⅲ类，地面粗糙度B 类，基本风压值0.8kN / m2，7度抗震，8 度抗震构造设防，地震加速度0.2g,水平地震影响系数0.12。

1.2 点支式玻璃幕墙支承系统结构计算单元简图（详见图1～图3）

图1 计算单元立面图图2 1-1 剖面图

图3 2-2 剖面图

二、全玻支承系统计算公式的适用范围

玻璃幕墙玻璃肋截面高度和挠度计算。

（1）根据玻璃幕墙规范[1]提供的公式。

hr=(3w h2/4fgt)0.5(单肋)

df=5wkIh4/32Ethr3

式中参数意义见规范。

（2）公式推导。

根据材料力学[3]提供的公式：

бmax =M/Wx=(1/8wIh2)/(1/6thr2) fg

则：hr=(3w h2/4fgt)0.5

df=5wkI h4/384EI=5wkIh4/384E(1/12)thr3

即：df=5wkI h4/32Ethr3

式中：бmax 为最大拉（压）应力，M为横截面上的弯矩，Wx为抗弯截面系数；EI 为抗弯刚度。

可见，规范中全玻支承系统玻璃肋的截面高度和挠度估算公式计算仅适用于玻璃肋板两端为铰支，受均布荷载作用，截面限于距形或方形。不适用于受集中荷载作用，且未考虑荷载作用时幕墙支承系统构件截面强度。

本工程点支式玻璃幕墙支承系统，其竖向肋点支承系统横向受集中荷载作用，水平全玻支承系统横向受均布荷载作用（与面板采用硅酮结构胶连接；一般采用硅酮建筑密封胶即可，不考虑荷载作用），故该支承系统设计不全适用于规范中提供的计算公式。

三、点支式玻璃幕墙支承系统结构设计

3.1 水平肋支承系统计算分析

本工程为了分隔水平空间，增加立体美观，增设水平肋板，肋总宽度为398mm，凸出室外玻璃面板100mm，两端与竖向肋点支承采用不锈钢驳接件连接，与面板采用硅酮结构胶连接，考虑抗震时受轴向力影响，且受均布荷载作用。采用线性小挠度理论计算支承系统结构的内力和位移，此时水平玻璃肋力学计算模型可简化为两端铰支的纵横弯曲构件，见图4。

图4 计算简图

（1）水平玻璃肋截面高度验算与荷载计算。

根据文献[1]提供的公式计算得：

hr=134.8mm＜398mm

故水平玻璃肋的截面高度满足要求。

S=rGsGK+ WrWsWK+ ErEsEK=0.00238Mpa

PE=rE EamaxGK=1507.2N,PEK=1159.5N

式中参数意义见规范。

（2）水平玻璃肋强度验算。

玻璃肋为脆性材料，不同于金属材料，不考虑材料截面塑性发展系数，该结构的力学计算模型为两端铰支的纵横弯曲构件，根据文献[3]提供的公式：

Mmax=1/8qI2+(5 qI4/384EIx)×[PE/(1-PE/Pcr)]

=(1/8) ×0.00238×1100×27502+(5×0.00238×1100×27504/384×

72000×99820921) ×[1507.2/(1-1507.2/7873554.8)]

=2475237N mm

бmax=PE/A+Mmax/Wx fg

即：1507.2、19×398+2475237/[1/6×19×3982]

=5.1Mpa＜50.4 Mpa

故幕墙水平玻璃肋强度满足要求。

式中：Mmax为横截面上的最大弯矩；q 为均布荷载；P 为压杆轴向压力；pcr 为压杆临界力。

由于MO=1/8qI2=2474828.1N mm≈2475237N mm，即MO≈Mmax。可见玻璃幕墙面板薄，自重较轻，跨度较小，水平全玻支承系统轴向受地震荷载作用影响较小，忽略不计，可按规范全玻支承系统进行估算，满足工程精度要求。

（3）幕墙水平玻璃肋的挠度计算。

根据文献[1]提供的公式计算得：

df=0.25mm＜I/200=13.8mm

幕墙水平玻璃肋的挠度满足要求。为防玻璃自爆破坏，水平玻璃肋应采用夹胶玻璃。

3.2 竖向玻璃肋力学建模分析

（1）由于水平肋用来分隔空间，当使用硅酮建筑密封胶与面板连接，玻璃面板与竖向肋采用不锈钢驳接件连接,面板荷载作用通过不锈钢驳接件传到竖向肋板。竖向玻璃肋计算模型可简化为两端简支的纵横弯曲构件，见图5。

图5 计算简图

（2）当玻璃面板采用硅酮结构胶与水平肋板连接,水平肋板与竖向肋采用不锈钢驳接件连接，面板荷载作用直接传到水平肋板，再由水平肋板传到竖向肋板（因水平肋受荷平面内变形远比玻璃面板受荷平面内变形小，此时不锈钢驳接件传递荷载小，可忽略其影响）。故竖向玻璃肋计算模型可简化为两端简支的纵横弯曲构件，见图6。

图6 计算简图

分析表明：①由于水平肋板的存在，不仅可使面板变形减小，而且使竖向肋板的平面外计算长度变小，增强肋板平面外的稳定性，加强支承系统的可靠性，即形成横向和竖向框架结构。②采用硅酮结构胶或硅酮建筑密封胶对面板传递荷载路径不同，对幕墙点支承系统结构的力学计算模型分析不同，对竖向肋承载力的计算结果差异不大。即采用计算模型图5时，可偏安全地简化为计算模型图6（即两两集中荷载等效为一集中荷载）。

四、点支承竖向玻璃肋结构计算

本工程实例采用硅酮结构胶与面板连接，即计算模型见图6，为简化计算，不考虑面板对竖向玻璃肋的约束作用。

4.1 竖向玻璃肋受水平方向集中荷载作用

根据文献[1，2]提供的公式计算得：

PK1=965.8N,P1=1472.8N

PK2=2400.8N, P2=3682.8N, P=5591N

4.2 竖向玻璃肋的强度计算

4.2.1 平面内强度及挠度计算

（1）内力计算及挠度计算。

竖向玻璃肋计算模型可简化为两端铰支的纵横弯曲构件，见图5，忽略P对竖向玻璃肋偏心的有利影响。根据文献[3]提供的公式：

Mmax=MO+PfO[1/(1-p/pcr)]

式中：M0和f0分别为P=0时横向力所引起的梁跨中截

面的弯矩和挠度。

根据结构静力计算手册[4]提供的公式：

①内力计算。

MO=[(n2+1)/(8n)]P4I

=[(52+1)/(8×5)]×3682.8×5200＝12447864N mm

②挠度计算。

fO=(5n4+2n2+1)/(384n3EI) P4I3

=[(5×54+2×52+1)/(384×53×72000×45000000)] ×2400.8×52003

=7.0mm＜I/200=26mm

即竖向玻璃肋最大的挠度值满足要求。

式中: n 为集中荷载个数。

Pcr= 2EIx/I2=1181401.8N

Mmax=12447864+5591×7×[1/(1-5591/1181401.8)]

=12487187N mm

（2）强度计算。

根据文献[3]提供的公式：

бmax=P/A+MO/Wx+Pfo[1/(1-p/pcr)]/Wx

即，P/A+ Mmax/Wx fg

5591/300×20+12487187/300000

=42.6MPa＜58.8MPa

竖向玻璃肋的强度满足要求。

由于(Mmax-M0)/ M0=0.3%

4.2.2 平面外强度及挠度计算

由于水平玻璃肋将竖向面板和竖向玻璃肋分隔成一个个小单元空间，从而加强面板和竖向玻璃肋平面外的侧向支承，提高平面外的刚度。当面板玻璃采用硅酮结构胶与水平肋板连接, 则平行于玻璃幕墙的集中水平地震作用可分解为与水平玻璃面板相对应的多个集中水平力（最不利情况），此时每片水平玻璃肋简化为两端铰接的连杆，竖向玻璃肋平面外的计算模型可简化为两端简支的连续受弯梁，见图7。当面板采用硅酮建筑密封胶与面板连接，则地震作用可分解为与不锈钢驳接件相对应的多个集中水平力，图示略，为简化计算，可偏安全同图7计算模型。

图7 计算简图

同理，忽略P对竖向玻璃肋的影响。根据文献[4]提供的公式计算得：

（1）玻璃面板采用硅酮结构胶与水平肋板连接时

Mmax=111927N mm,бmax=5.6MPa＜84MPa

fmax=0.5mm＜5.5mm

（2）玻璃面板采用硅酮建筑密封胶与面板连接时

Mmax=99530N mm,бmax=5.0MPa＜84MPa

fmax=0.5mm＜5.5mm

故竖向玻璃肋平面外的内力及挠度均满足要求。同样也说明采用硅酮结构胶或硅酮建筑密封胶对幕墙点支承系统结构的力学计算模型分析不同，对竖向肋受荷计算结果差异不大。

4.3 未设置水平玻璃肋支承时竖向玻璃肋校核

（1）平面内强度及挠度计算。

竖向玻璃肋未设置水平玻璃肋支承时，水平玻璃面板两端采用不锈钢驳接件连接，其力学计算模型可简化为两端简支的纵横弯曲构件，见图5。同上述平面内计算结果，均满足要求。

（2) 平面外强度及挠度计算

由于水平玻璃面板两端通过采用不锈钢驳接件连接，水平玻璃面板把竖向分隔成一个个小单元空间，则平行于玻璃幕墙的集中水平地震作用可分解为与不锈钢驳接件相对应的多个集中水平力。此时由于未设置水平玻璃肋，水平玻璃面板对竖向玻璃肋的约束作用较小，则根据文献[5]知，每片水平玻璃面板可简化为弹性支座，竖向玻璃肋平面外的计算模型可简化为两端简支的连续受弯梁，见图8。

同理：忽略P 对竖向玻璃肋的影响。根据结构力学[5]计算可知：图8 弹性支座的变形量C=ι/EA≈0mm，即忽略C 对支座的影响。不考虑偏心矩对竖向肋的有利影响。计算模型可简化为图7，其计算结果同上述平面外的计算结果，均满足要求。

图8 计算简图

比较是否设置水平玻璃肋两种情况可知：由于玻璃幕墙面板薄，自重较轻,当层高5m 以下时，是否有设置水平玻璃肋，对竖向肋板平面内和对平面外的强度及挠度差异不大，甚至相同。但两种情况下的力学计算模型截然不同，其安全性储备不同。即增设水平肋板，使竖向肋板的平面外计算长度变小，增强肋板平面外的刚度和稳定性，使横向、竖向支撑系统形成较好的框架结构体系。

同时也说明竖向肋是一道重要的支撑构件，其竖向肋应采用夹胶玻璃。条件允许或重要公共场所，建议竖向肋采用多层夹胶玻璃，其安全性储备更好。

五、玻璃幕墙型式检测结果

幕墙型式检测样品为一个层高，含两根竖向肋板（10mm+1.52pvB+10mm 夹胶玻璃）,三根水平肋板（19mm 厚钢化玻璃） 和四块面板（8mmLow- E+1.52pvB+8mm 夹胶玻璃）,外形尺寸为3000mm×4020mm,支座间距为3830mm。检测结果见表1，检测结果表明符合设计要求。

表1玻璃幕墙型式检测结果

结论所检项目的检测结果符合设计要求。

六、结语

我国工程设计人员在长期的幕墙结构设计实践中，积累了大量有益的经验，并主要体现在设计规范、设计手册、标准图集等等。随着计算机技术和计算方法的发展，计算机及其结构计算程序在幕墙结构设计中得到大量地应用。为结构设计提供了快速、准确的设计计算工具。人的设计，就是概念设计。当然有很多幕墙结构设计存在诸多的缺陷，主要原因就是在总体方案和构造措施上未采用正确的构思，即未进行概念设计所致。人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。总之，结构概念设计必然会成为今后建筑幕墙结构设计的主流趋势，这就要求我们来共同学习结构概念设计，为建筑幕墙结构设计的发展作出新的更大的贡献。

参考文献

[1]JGJ102-2003,玻璃幕墙工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社

[2]建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社

[3]孙训方，方孝淑，关来泰.材料力学（第二版）[M].高等教育出版社

[4]建筑结构静力计算手册[M].中国工业出版社

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[关键词]幕墙结构；概念设计；重要性；意义和重点

中图分类号:TU318 文献标识号:A文章编号:2306-1499(2014)07-0193-01

建筑幕墙在我国的应用还未有30年，不过这短暂的二十多年也使其得到了快速的发展。但快速发展的同时，也出现了诸多问题，从业人员对幕墙结构概念设计缺乏一定的认识，因此，在施工中偶发工程事故，笔者经过多年实践经验，就幕墙结构概念设计进行研究分析。

1.建筑幕墙结构设计的重要性

幕墙结构设计作为建筑设计的一个重要组成部分，设计原则主要有几点，从这里来看建筑幕墙结构设计的重要性。

（1）国家的经济政策。我国幕墙设计相对国外起步比较晚，但从设计基础与设计原则分析，不管是国内还是国外，都将幕墙设计的安全性放在首位，由此可见，幕墙设计安全性的重要性。常见幕墙技艺规范有建筑荷载规范、玻璃幕墙技术规范等，此类规范均满足经济、安全设计的基本原则，从而受到广大群众的欢迎。

（2）从幕墙设计到施工，建设标准的首要前提就是确保幕墙结构稳固，具备较高的安全性能。国家对幕墙施工图纸进行二次审核时，公共利益与结构设计安全都是重点审核内容不容忽视。在验收时应将工程安全因素放在检验首位，除此之外也不可忽视了幕墙建设的质量。建设人员应了解到建设无小事，建筑物是人们办公、休闲和居住的主要场所，如果发生安全事故，其所带来的经济影响与社会影响非常巨大，建设人员应吸取安全事故教训，严格把控工程质量关。幕墙设计工作作为工程建设的重要施工环节，必须强化质量管控水平，确保工程质量符合广大群众的要求。

2.幕墙结构设计的意义

首先设计人员应明确了解概念设计为何物，简单来说概念设计指的是凭借设计人员的实践经验以及幕墙力学关系，在不经大量数值计算的前提下便对幕墙结构细节设计或整体设计环节有一个大致的掌控，其次，在概念设计实施过程中，设计人员用估算方式开展设计工作，利用这种方式同样能够设计出比较合理的方案。除此之外，估算算出数值后能够提供后期精算数值，给后期精算工作提供有利的参考依据，是设计人员验证计算器所得数据精确性的主要参考依据之一。因此，幕墙结构概念设计对幕墙整体设计有着十分重要的意义和作用。

幕墙设计方案是否成功需要看幕墙结构设计的方案选择是否具备科学及合理性。结构对幕墙而言非常重要，因结构差异会致使幕墙产生不同传感力和承受力，从而影响幕墙建设的稳定性及质量。与此同时，建筑幕墙设计的差异也会造成设计成本的差异，因此，设计人员在设计时首先应综合考虑方案的选择，优选及符合施工质量需求又符合工程成本需求的设计方案。笔者认为，设计人员一方面应充分了解工程建设条件、幕墙结构特征及材料质量等特点，另一方面也应与其他设计人员进行互动交流，集百家之长优选最合理的设计方案。

计算工作失之毫厘差之千里，在结构设计过程中计算工作的重要性不言而喻，数值是否具备高度精准性不仅影响设计人员选取结构设计方案，同时还影响工程建设质量和施工安全，所以，在对数值进行计算时我们必须要谨慎对待。结构设计的计算工作不是不仅有数值计算，同时还应结合计算简图开展工作，及时计算期间谨小慎微，但如果选择的简图不合理也会给计算工作带来误差，因此，应选择合适的简图配合幕墙结构的设计。

随着我国高新技术产业的不断发展，计算机技术已经愈加成熟，21世纪后，计算机已经成为我国国民生活、学习和工作中必须可少的设备，计算机数值计算已经逐步取代了传统的人工计算，成为社会快速发展的必然趋势。首先，我们应选择口碑好、信誉好、技术成熟且质量过硬的软件，其次，计算机计算得出的数值还应进行再次核准，该工作需专业的设计人员凭借自身经验进行校对和分析，找出计算机计算的漏点问题，从而确保计算结果准确无误。

构造措施的选择必须科学合理，连接节点设计必须符合工程建设需求，因其直接关系结构整体建设质量的可靠性与安全性，所以，在设计幕墙结构时必须十分重视结构连接节点设计问题，坚决杜绝漏焊等问题的发生。

3.应综合考虑幕墙结构的重要步骤及因素

幕墙结构设计时应考虑的因素分析。

其一，建筑人员提出幕墙整体分格处理方案及面板布局；

其二，询问客户与建筑人员对幕墙设计有无特殊的要求，比如设计时建议选取哪类结构类型，应选取哪类建设材料等；

其三，因幕墙类属于主体结构外，因此必须十分了解建筑物主体框架的布局，使主体框架与幕墙能够完美的结合在一起；

其四，应根据使用条件、受力特点和预算资金等因素优选科学的结构类型。

其他问题。幕墙结构设计时需注意的其他问题有以下三点：其一，幕墙结构设计过程中应虚心接受来自设计部门的专业性意见，应强化与结构设计工作者的交流和沟通，尽可能的于设计前期将整体工程预测及把控工作做好，以防设计不当给工程后期建设带来的严重影响。其二，虽然在设计时结构幕墙对美观性的要求较高，但是设计人员必须明确了解幕墙美观不代表一切，应在确保建设安全的前提下提高设计的美观性才是设计人员应该关注的工作重点，坚决不能因一味追求设计的美观而忽视了工程建设质量。因此，笔者认为幕墙结构设计工作必须严格按照我国幕墙设计规定进行，优选结构类型保证幕墙建设安全。其三，由于幕墙工程属于建筑物主体结构的外部结构，因此其不用承受建筑主体的荷载，但这并不是说幕墙设计过程中就不需要考虑建筑主体的需要，设计人员应了解一旦建筑主体发生了形变现象，幕墙结构的安全性同样会受到严重威胁，所以，设计幕墙结构时设计人员应将建筑主体形变问题考虑进去，从而杜绝因各种因素导致的幕墙结构安全事故发生，确保项目设计质量与建设质量，提高项目建设的经济效益与社会效益。

总结

近年来随着计算机技术的不断发展，在很大程度上减轻了结构设计人员的工作量，但也正是因为结构设计人员过分依赖于计算机，使得很多结构设计问题频繁出现，结构设计人员对概念性设计的认识愈加模糊，该问题必须引起相关人员的高度重视，结构设计人员应清楚的了解个基本分体系与整体结构间的关系，从而将概念设计更好的应用于设计工作中，如此才能确保设计的安全性与经济性。

参考文献

[1]张国鸣.浅析幕墙结构概念设计及玻璃挠度计算的重要意义[J].中国建筑金属结构,2011（01）:39-41+45.

[2]黄江陵.建筑幕墙结构概念设计及其要点[J].中国建筑金属结构,2013（10）:70.

[3]杨建华,张剑锋,王清友.幕墙建筑结构概念设计及其要点[J].中国建筑金属结构,2013（12）:95.

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关键词：单元式幕墙；防水构造；设计要点

中图分类号：TU761文献标识码： A

引言

单元式幕墙的出现与应用是建筑幕墙发展史上的一大创新，是一个新的里程碑。单元式幕墙概念的提出为建筑工程设计师幕墙设计提供了一个广阔的设计舞台。就目前工程项目施工设计而言，是否达到了过去人们所要求的高质、高效率和高档次要求是人们关注的重点，也是幕墙工程施工质量保证依据。

一、单元式幕墙的特点分析

与传统的幕墙不同，单元式幕墙有着无法比拟的优势，对建筑行业幕墙的发展起着重要的指导作用，提高了建筑幕墙行业的利润空间。在等压原理的支持下，单元式幕墙有效的解决了漏水的问题，并且安装方便，这是因为在单元式幕墙的单元件的高度与楼层的高度是一致的，可以使传力更加简洁，同时由于在单元件的制作中，可以将各种材料安装在一个单元件上，进而大大的提高了建筑的工业化程度，并且在厂内进行相应的检查，保证建筑的整体质量。此外，单元式幕墙的安装和土建施工可以有效的结合，进而缩短整个工程施工的周期，此外，单元式幕墙的安装可以在楼内完成，这就减少了脚手架等基本设备的投入和使用，同时加大了墙体的美观性和密封性。

二、单元式幕墙水密性概述

1、雨幕原理

雨幕原理是当前幕墙设计中最为常见的设计工作流程之一，是通过雨天雨水对幕层造成的影响进行分析，结合各种科学技术深入总结如何合理的将这些雨水阻挡在幕墙之外。当前，雨幕原理被广泛的应用在接缝部位的处理工作中，由于在当前的接缝工程中，通常都是在其内部设置一定的空腔，而这些空腔的存在造成了内部压力与所有部位之间形成了一种等压状态，这种状态的存在可以有效的将外部存在的雨水阻挡在墙壁之外，避免了雨水对于墙体结构中造成的侵蚀。其在应用中需具备的条件主要有：幕墙面上必须设置一定的缝隙和空腔；缝隙和空腔的周围存在一定的水分，能够使得水通过裂缝进入幕墙的内部空间进而发生相应作用。这三个因素的存在是相互作用、相互制约，进而形成一套统一的整体。

2、防水机理

在防水构造设计中雨幕原理的应用需要在幕墙表面对等压腔压力进行设计，使等压腔压力和室外的压力基本相同，使水密线两旁的风压保持相同，从而使风压对幕墙的作用减小甚至消除，减少尘密线及水密线中水的通过量。气密线的两侧也存在缝隙，极易引起渗漏，而且对水没有阻挡能力，因此在设计中必须保证水不会渗透到气密线处。尘密线和水密线在气密线之外，可以对水进行有效的拦截，而且在设计中要展开有效的排水，保证水不会渗透到气密线中，杜绝渗漏发生的可能性，保证在单元式幕墙的对插部位防水性能的优良。另外，在单元式幕墙中存在防水薄弱部位，即单元的十字缝隙，这些缝隙的防水处理是决定单元式幕墙防水构造质量的关键因素，解决的方法主要有十字交叉式、横滑式和横锁式的密封结构。

三、单元式幕墙防水的结构设计

1、单元式幕墙防水构造的设计

首先，要设计三道密封线，第一道对雨水进行阻挡，第二道对遗漏和部分冷凝的水进行阻止，第三道是将进入等压腔的水在专门通道的指引下，流到幕墙的外部。其次，要在竖料设置两个空腔，这样外侧空腔的水可以直接排出，而流入到内侧的水可以进入横料的空腔，由专门的管道进入下一层的竖料外腔，进而排出到幕墙的外部，这样就很大程度的减少了风压的影响。最后，还要在十字接缝处放置海绵胶条，进而封堵构造性的小缺口，实现对防水系统的基本设计。

型材断面的设计是幕墙设计中的一个关键环节，不仅对幕墙的安全性和工艺性有着促进作用，还对幕墙的其他物理功能有着决定作用，为了避免忽视型材断面构造的作用，需要对单元板块著就爱你进行现场堵胶的方式。首先，要合理设计型材断面的咬合位置，实现气密线和水密线的分离，这样可以保证等压腔发挥应有的作用。其次在对断面进行设计时，要避免开工艺孔，同时要在竖向构件上设置专用的装置，用来传递负载，由于在现场安装过程中会出现失误，因此需要留有足够的位移空间。此外，减少零件的数量和型材断面的种类，可以有效的减少裂缝的出现，进而保证组装的质量。

在幕墙的系统设计中，胶条的设计关系着其水密性、气密性以及防水性能的耐久性，因此需要加强对胶条设计的重视，研究胶条的性能，包括延伸度和压缩量，在当前的幕墙设计中，使用最多的是三元乙丙胶条，该胶条具有独特的优势，具有较强的抗氧化性、耐水性等，可以长期的暴露在自然环境中，在幕墙设计方面获得了广泛的应用。同时由于不同型号的胶条具有不同的特性，因此需要根据实际的施工情况选择合适的胶条，一般而言，北方的温差大，宜选用合理牌号，并结合合理的断面结构。如果对胶条有特殊的要求，需要加强与生产厂商的联系，充分了解并利用其优良性。

2、单元式幕墙排水构造的设计

为了保证单元式幕墙的质量，除了要进行防水构造的设计以外，还需要进行排水构造的设计，做到防水与排水相结合。鉴于在单元式幕墙的使用中，外壁的压力主要来源于风，而风具有时间和空间的动态变化，这就致使难以达到完全的等压，外壁的内外侧的压力会随着风的波动而变化。为了达到等压的效果，需要通过空气流通来达到平衡，这样就可能在空气流通的带动下，将水带入到等压腔内。风压在幕墙外表的分布也是不平衡的，风压随高度增加，有时幕墙外表面也有局部（边角、顶部）呈负风压状态，当两个开 I口处风压不等或一处为正风压另一处为负风压时，等压腔内压力约为两个开口处风压（负风压）的平均值，雨水总是沿着压力降方向渗入，外侧压力大于等压腔压力的开口处就会有雨水入等压腔，因此应该考虑雨幕层（外壁）必然有少数偶然渗漏的可能，这样就要使已渗入等压腔的水即时排出至室外。等压腔界面阻挡了大部分动能水和气流带入的水，进入等压腔体的是少量丧失了动能的渗漏水和毛细作用进入的水，只能在重力的作用下，向下坠落。这就需要对单元式幕墙除了要进行接缝处的防水构造设计以外，还需要进行排水设计，使大量流入到幕墙的雨水能够及时的排出，避免出现大量的雨水渗透，进而对幕墙的内壁起到一定的保护作用。可见，对单元式幕墙的防水处理，既要从防水着手，又要从排水着手，做到相互结合，进而避免雨水渗透到室内。

在实际的构造设计中，一般是采用在横（竖）向接缝的外侧设置雨披，仅在两单元组件连接处留一个小开口，使等压腔与室外空气流通，以维持压力平衡，这样形成一个自上而下、自左到右一个连续的外壁（雨幕），雨披沿接缝全长阻止大量雨水渗入幕墙内部，仅开口处有少量雨水渗入，用封口板（集水槽）将沿竖框空腔下落的水分层集水并即时排至室外面板表面下泄，且排水孔远离接缝，减少缝隙周围水的聚集。封口板又将杆件空腔分隔成较短的分隔单元，减少等压腔与室外压力差，从而减少通过开口渗入等压腔的雨水。为了避免雨水的大量渗透，需要做好各个环节的衔接工作，这就需要增设外接口板，这样就可以让从空腔中下落的水能够排到室外，避免其进入等压腔，与此同时，外封口板要进行向下的开口构造，一方面可以避免水在重力的作用进入等压腔，另一方面还可以保持空气的流通，进而使水无法在重力和气流渗入作用下进入到等压腔。

结束语

建筑幕墙在我国随着高层/超高层建筑物的增多而增多，几乎哪里有高层建筑哪里就有各种幕墙。国外发达国家幕墙业经历百余年的历史，而在我国仅用了十多年时间即迎头赶上。从大的城市直至部分乡镇，均可看到各种形式的幕墙，因此对其防水设计就显得尤为重要。

参考文献

[1]胡永贵.浅析屋面防水的重要性[J].山西建筑，2008.

篇5

关键词：现代建筑幕墙；结构；抗震设计

前言

在地震作用下，幕墙产生两类效应，即直接效应和附加效应。直接效应是幕墙直接受到地震作用，使幕墙玻璃震碎，幕墙框架变形或破坏，连接件失效等。附加效应是当地震作用于建筑时，建筑物主体框架产生平面内外变形，引起幕墙的变形或破坏，其中平面内效应对幕墙影响最大。

1 幕墙抗震构造措施

玻璃幕墙的抗震设计需考虑对幕墙本身设防和对幕墙所依附的建筑物主框架的变形限制。幕墙本身设防要求采用在设防烈度地震作用及其组合荷载作用下的面板不破损和幕墙框格杆件无残余变形。幕墙应依据所依附的建筑物主框架在幕墙平面内的变形确定幕墙的变形承载能力加以限制。抗震设防采用三个水准与二阶段设计，第二水准烈度地震作用是第一水准地震烈度的3倍。近似地，把在众值烈度地震作用下采用弹性方法计算的楼层层间位移与层高之比折算成第二水准弹塑性位移，就得到了与幕墙平面内变形临界值的对应值。以上分析表明，对幕墙平面内变形性能的要求与建筑结构类型有关，即要根据结构类型选用具有不同平面内变形性能的幕墙。

幕墙自身其结构上采用的各种位移、伸缩、变位能力的处理措施（如幕墙立柱层间伸缩缝、立柱与横粱间伸缩缝、板块间缝隙控制填胶、玻璃的结构胶粘接、玻璃卡槽内间隙控制、胶垫软接触等等），使得幕墙构件不承担因地震使建筑主体结构产生变位而对它产生荷载（各种弯曲、拉伸、挤压等应力），从而保持了幕墙自身结构的完整和安全以及作为建筑外墙围护可靠功能。

1.1 不同幕墙体系的构造要求

（1）铝合金玻璃幕墙的抗震能力主要取决于它所依附的建筑主框架的抗震能力和自身的抗震构造。这样就需要对铝合金玻璃幕墙和幕墙所依附的建筑物两个方面都提出具体设防要求，即当铝合金玻璃幕墙所依附的建筑物遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，普通型幕墙与幕墙平面平行和垂直两个方向的主框架及隐框幕墙与幕墙平面垂直方向的主框架楼层内最大弹性层间位移角控制值可按下表的规定执行。

注：1）表中弹性层间位移角= ／h， 为最大弹性层间位移量。h为层高。

2）线性插值系指建筑高度在150m～250m间，层间位移角取1／800（1／1000）与1／500线性插值。

在罕遇地震作用下结构薄弱层应进行弹塑变形验算。在抗震设计时，幕墙的抗震能力指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍。特别要注意的是建筑结构为多、高层钢结构时。幕墙的抗震能力是非钢结构建筑幕墙的2倍以上，以适应钢结构的柔性变动能力。

（2）明框、半隐框幕墙的玻璃边缘至边框槽底的间隙必须采用弹性材料填塞。

隐框、半隐框幕墙板块间胶缝宽度应适当控制，应不小于12mm，并以弹性材料填塞，即内填泡沫棒外注硅酮耐候密封胶。

（3）石材幕墙，石材面板一般采用插件和挂件连接，为防止插件（挂勾）从插槽（挂槽）中脱出，GB／T21086《建筑幕墙》中石材面板挂装系统安装允许偏差对挂勾与挂槽搭接深度偏差、插件与插槽搭接深度偏差作了规定。

对于普通短槽挂件石材幕墙合理地使用挂件槽弹性类填胶，可实现良好的抗震性能。

对于背栓式石材（采用双切面背栓连接）具有良好抗震性能，但要严格控制孔径偏差不超过0.5mm，且孔深要大于15mm。

（4）金属幕墙，由于面板不属于脆性材料，一般变形不会破坏。相对比玻璃幕墙有较好抗震性能。

（5）钢结构雨篷由于采用钢龙骨，一般为独立系统，计算单独考虑地震作用，也具有较好的抗震能力。

（6）点支承玻璃幕墙，由于支承头连接都能适应玻璃面板在支承点处的转动变形：支承头的钢材与玻璃之间应设置弹性材料的衬垫或衬套，衬垫和衬套的厚度不宜小于lmm，因此也具有较好抗震性能。

（7）全玻幕墙抗震性能较差，因此要求全玻璃幕墙的周边收口槽壁与玻璃面板或玻璃肋的空隙均不宜小于8mm，而且板面不得与其他刚性材料直接接触，板面与装修面或结构面的空隙不应小于8mm，且应采用密封胶密封。下端支承式全玻璃幕墙（落地玻璃）易被主体结构墙体变形挤坏，按规范要求玻璃高度超限的全玻幕墙应悬挂在主体结构上（即吊挂玻璃）。

（8）单元式幕墙，一般为插接型，单元部件之间应有一定的搭接长度，竖向搭接长度不应小于10mm，横向搭接长度不应小于15mm。因此具有良好的抗震性能。

1.2 幕墙不同连接部位的构造要求

（1）立柱与横梁之间的连接

立柱与横梁连接可通过角码、螺钉或螺栓连接。角码应能承受横粱的剪力，其厚度不应小于3mm；角码与立柱之间的连接螺钉或螺栓应满足抗剪和抗扭承载力要求。

立柱与横梁之间应有l～2mm的间隙，横梁两端应涂密封胶或用柔性垫片隔离。

（2）立柱与立柱之间伸缩缝

上、下立柱之间应留有不小于15mm的缝隙，闭口型材可采用长度不小于250mm的芯柱连接，套筒伸入铝合金立柱内不应小于100mm；芯柱与立柱应紧密配合，其配合间隙应控制在0.5mm～lmm之间。芯柱与上柱或下柱之间应采用机械连接方法加以固定。开口型材上柱与下柱之间可采用等强型材机械连接。

（3）与主体连接

幕墙主杆件一般采用悬挂形式，与主体必须连接牢固，一般采用螺栓连接。立柱与主体结构之间每个受力连接部位的连接螺栓不应少于2个，且连接螺栓直径不宜小于10mm。加工铝合金立柱与结构连接的螺栓孔时，立柱孔直径要比螺栓直径大lmm。

立柱与连接件之间应采用垫片隔离。铝合金立柱与结构连接角钢之间必须采用弹性垫片（如尼龙等）且垫片厚度≥2mm。

玻璃幕墙构架与主体结构采用后加固锚栓连接时，对于后补锚栓应符合下列规定：

①产品应有出厂合格证；②碳素钢锚栓应经过防腐处理；③应进行承载力现场试验，必要时应进行极限拉拔试验；④每个连接点不应少于2个锚栓；⑤锚栓直径应通过承载力计算确定，并不应小于10MM；⑥不宜在与化学锚栓接触的连接件上进行焊接操作；⑦锚栓承载力设计值不应大于其极限承载力的50％。

另外，后补锚栓采用后切式膨胀螺栓，抗震性能也较好。

（4）变形缝处理

地震时建筑物主框架变形缝处主框架变位是必然的（主框架变形缝大小由主体结构决定），对于幕墙要正确处理主框架变形缝部位幕墙的构造。在建筑物主框架变形缝处的幕墙采用可伸缩构造（如采用风琴板构造等），使变形缝处两侧面板分属不同两个独立的单元。

变形缝抗震作用大。门窗幕墙应重视变形缝节点设计。按照建筑抗震设计规范要求，设计变形缝时起码龙骨间的距离要和土建变形缝大小一致，满足第三水准要求；易挤压破碎掉落的面板间距离可以根据第二水准计算确定；中间过渡材料可采用弹性材料（比如橡胶）或采用较薄的金属板材，最好可以水平滑动。

1.3 幕墙龙骨系统对抗震性能的影响

一般钢结构支撑系统抗震性能较好。

2 结语

面对近年频发的地震灾害。我国建筑幕墙起步虽然较晚，但从起步开始我们就把建筑幕墙的抗震设计作为一个高度重视的问题，只要我们按照规范的要求，认真设计，认真施工，就可以使幕墙达到小震完好，中震可修，大震不掉的要求。

参考文献

篇6

关键词：幕墙气密性能框架幕墙 气密性结构设计

中图分类号： TU318 文献标识码： A

一、幕墙气密性能对社会生活的影响

随着人们生活水平的不断提高，对居住、办公、娱乐等公共环境的要求也越来越高， 在满足使用功能的前提下提高建筑物的保温节能性能成为了现代建筑发展的方向。建筑门窗是建筑护结构中保温性能最薄弱的部位，其长期使用能耗可以占到整个建筑长期使用能耗的50%以上，而由于气密性能引起的门窗能耗又占整个门窗能耗的50％，因此提高建筑外窗的保温性能对降低建筑物长期使用能耗具有重大意义。建筑外窗气密性能的节能效果如何，将直接影响到建筑物的保温节能性能。

通风换气是建筑门窗的主要功能之一，窗本身一般具有开启扇，打开时进行室内外空气对流，但在关闭时的开启缝隙不是绝对密闭的，另外型材的拼接缝隙、玻璃镶嵌缝隙都会产生渗漏。

在北方寒冷地区，冬季室内外温差较大，当室外刮风时形成压力差，冷空气通过缝隙进入室内，造成室温剧烈波动，影响室内环境并消耗大量热能，这种现象我们称之为“冷风渗透”；在南方炎热地区，夏季多采用空调制冷，空气流动产生的热风通过缝隙进入室内，导致制冷能耗增加。

由此可见，提高幕墙气密性，有效减缓使用空调时室内冷暖气泄漏室外的时间、减少冷暖气空气渗透量，可以减少空调的电能耗；阻止沙尘进入，有利于保持室内清洁。

二、气密性的结构设计

由于幕墙结构的多样性，可以分为很多种类。按照有无气密、水密要求划分：有气密水密要求的幕墙和开放式幕墙（无气密水密要求）；按照施工方式划分：框架式幕墙和单元式幕墙。虽然各种不同类型的幕墙的气密性能都各有不同，除了开放式幕墙（无气密水密要求）以外，其它有气密水密要求的幕墙其主要密封材料均由定型密封材料（密封条和压条等）和非定型密封材料（密封膏或嵌缝膏等）组成。

我们将框架式玻璃幕墙分为固定部分和开启部分分别进行讲述。

固定部分气密结构

建筑室内空间与室外空间是由中空玻璃和耐候密封胶分隔开来。此两种材料就直接决定了幕墙气密性能的高低。 中空玻璃通过建筑结构胶与铝合金副框连接，通过铝合金压板与幕墙龙骨连接固定。其面材本身具有防水、防气作用。幕墙气密性能高低的关键就集中在耐候结构胶密封部位。此部位影响气密性的主要因素有两个：幕墙密封结构设计、幕墙密封材料特性。

本文主要探讨一下幕墙密封结构设计。幕墙密封结构设计应遵循下列原则：密封槽口底部应采用聚乙烯发泡材料填塞，保证耐候胶的注胶充实性。幕墙的横向和纵向胶缝深度应保持一致，保证在建筑立面上由耐候胶形成闭合的环形密封体系，靠耐候密封胶固有的密封性能来保证幕墙的气密性能。耐候胶的断面的变形尺寸应大于接缝处在各种因素下的位移量（如热位移、载荷运动、框架弹性形变、材料蠕变、结构公差等）。 密封胶的形状系数在密封接缝设计中也很重要，即接缝宽度和深度的比例应限定在一定范围内，保证密封胶处于合适的受力状态，否则将会减弱密封胶适应位移的能力。对于构件式幕墙硅酮建筑密封胶的施工厚度应大于3.5mm，施工宽度不宜小于施工厚度的2 倍；较深的密封槽口底部应采用聚乙烯发泡材料填塞。但幕墙玻璃之间的拼接胶缝宽度应能满足玻璃和胶的变形要求，并不宜小于10mm；硅酮建筑密封胶在接缝内应两对面粘结，不应三面粘结。在正确的选择好幕墙密封结构的同时，在选择密封材料时还应注意以下因素： 硅酮建筑密封胶必须在有效期内使用。 明框玻璃幕墙用中空玻璃的二道密封宜采用聚硫类中空玻璃密封胶，也可采用硅酮密封胶。

开启部分气密结构

如图1所示，开启部位边框采用耐候密封胶与幕墙龙骨之间严密密封，开启部分幕墙结构的气密性能保证主要靠开启边框上的双道密封胶条与开启扇紧密接触来实现。此部位两道密封胶条的作用各有不同。第一道密封胶条沿着开启边框周圈布置，在开启扇框底部位置设置排水孔，故第一道密封胶条对于幕墙气密性能的保证有一定的积极作用；第二道密封胶条也是沿着开启边框周圈布置，与第一道密封胶条不同， 为连续通长胶条，包括转角位置。它是幕墙开启部位最重要的气密防线，其材质的优劣和结构设计的合理性直接影响到开启位置气密性能的高低。

图1 幕墙开启部位节点

为保证幕墙气密性能，在结构设计上应注意以下几个方面： 1）应在开启边框上设置与密封胶条相配合的专用胶条槽口，保证密封胶条在开启边框专用胶条槽口内的紧固。 2）开启边框的密封胶条必须沿着开启边框边缘，形成连续闭合的密封线路。保证密封胶条连续闭合的常用措施有：密封胶条在连接处采用专用胶粘接或热融连接。 3）在开启窗关闭时，开启边框和开启扇框不能发生相对位移，影响幕墙气密性能。 4）开启部位密封胶条应选择耐候性能好、具有良好的弹性和抗压缩变形性能、具有一定美观性能的密封胶条，如三元乙丙胶条（EPDM）、硅橡胶或氯丁橡胶。 5）对于开启窗,应通过结构计算，校核开启窗扇框强度及刚度；按照幕墙气密要求， 通过计算确定锁点位置和数量；一般情况下开启窗宽度大于900mm 时,设置锁闭点不应少于两个。 6）开启部位的开启附件 （如开启执手、多点锁、支撑）要有一定的使用年限，且开启锁闭安全可靠。

三、幕墙气密结构发展方向与时展相适应。

随着时代的发展，各种资源的日益紧张。在国家倡导绿色经济，人民呼吁低碳生活的当代社会，环保、美观、高强度、能耗小、安装便捷的新型幕墙越来越受到欢迎。 幕墙的节能要求有：减少温差传热的热负荷损失、降低太阳辐射的负荷强度、提高幕墙的气密性。由此可见气密性能好，则建筑物能耗损失小，更有利于环保节能。所以我们在进行幕墙气密性能结构设计时应选择污染小、耐候性能好、使用年限长、易于生产加工的材料；选择质量控制强、加工质量高、生产效率高、易于现场管理的先进幕墙结构。

参考文献

1、《建筑幕墙工程技术规范》（JGJ102-2003）。

篇7

关键词：水密性；材料选用；结构设计；

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

正文：

随着我国经济、科技的发展，玻璃幕墙作为建筑护结构的一种，以其漂亮的外观、卓越的透光性，越来越受到建筑师和业主的喜爱，尤其在大城市和经济发达地区，其使用率越来越高，本章主要对幕墙水密性的基本原理及应用做详细阐述。

幕墙水密的重要性 。

幕墙的水密性能是幕墙设计施工的重要内容之一，幕墙在实际使用过程中，个别工程因设计/施工等方面的原因，造成水密性达不到满足规范要求，造成漏水，这是业主能够最直接感受到和最日常烦恼的质量问题，这已成为幕墙中最常见的弊病之一。鉴于此，我们在设计施工中应发挥我司实力，保证工程的水密性，保证业主的利益，留下良好口碑，保证工程的社会价值的可持续性。

2．什么是幕墙的水密性能？

幕墙水密性能系指在风雨同时作用下，幕墙透过雨水的能力。

3.幕墙水密性的构造原理 。

水密性是建筑幕墙结构设计的重点，我们通常以“雨幕原理”和 “等压原理”为基础进行幕墙的水密性设计。

3.1幕墙防水方式

3.1.1完全密封方式

完全密封方式的设计原理很简单，幕墙有水密性要求的接缝处就采用防水密封材料进行封堵，是被动防水方式。框架式幕墙就采用完全密封方式。

3.1.2结构化防水-（雨幕等压）

结构化防水是幕墙防水技术走向成熟的标志，通过综合运用雨幕原理和等压原理，从幕墙结构设计入手。“允许少量水通过幕墙表面渗入，并将渗入水合理组织排除”，实现主动防水。

3.1.3下面就上述防水方式进行综合比较

（1）结构化防水幕墙水密性：

利用等压原理实现结构防水，一般采用多道密封胶条构成等压腔并通过迂回渠道与外界连通，保持腔内外空气压力均衡，渗入幕墙内部的少量水能顺畅排出。变传统的密封胶堵水为导水，能有效保证水密性。

（2）维护维修性：

不易漏水，但较难进行检查和修复。

（3）完全密封幕墙

采用传统的密封胶堵水方式，其质量取决于密封胶的灌注质量，因此受人员、气候、环境干扰的因素较多，其水密，气密性能一般能达到国家规定的标准。

（4）维护维修性：

容易漏水，但容易进行检查、修复。

3.2幕墙的防水设计原理

幕墙发生渗漏要具备三个要素：缝隙；水；作用。这三个要素中如果解决一项要素，渗漏就不会发生。

3.2.1雨幕原理

雨幕原理是建筑防水的一个原理，它假定墙体外表面为一层“幕”，研究如何阻止雨水或雪融水通过这层幕的机理的一门学问。它的研究范围包括：缝隙或孔洞影响、重力作用、毛吸作用、表面张力的影响、风运动能的影响、压力差的作用等。

3.2.2等压原理

等压原理是等压腔外壁两侧的压力达到平衡，消除发生渗漏三要素中的“作用”，尤其是风压的作用。在实际作用中，真正实现等压并非易事，如自然界中风速是随机的，造成的波动风压很难使等压腔两侧压力随时保持一致。 还必须指出这仅是理论上阐述的原理，实际工程中要完全消灭渗漏三要素中任何一项是不容易做到的，但我们并非就无能为力了。虽然不能到达完全消灭渗漏三要素中任何一项目的，但可采取措施使渗漏三要素中的每一项对水密性的影响减少到最低程度。 幕墙接缝部位的空腔外壁上的水和缝隙是无法消除的，只有在作用上下功夫，通过消除作用来使水不通过外壁缝隙进入等压腔。内壁上的缝隙和作用（特别是压差）不能消除，要达到内壁不渗漏，则要使水淋不到内壁，这正好由外壁（雨幕）发挥的效应来达到，外壁内、外侧等压，水进不了等压腔，就没有水淋到内壁，内壁缝隙周围没有水，内壁就不会发生渗漏，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了（框架幕墙板块间的腔体也一样）。这个设计的核心原理就是外壁（雨幕）内、外侧等压，使雨水进不了等压腔，达到内壁缝隙周围无水，即在内壁消除渗漏三要素中的水的因素来达到整体幕墙接缝体系不渗漏。

4.幕墙水密性的影响因素 。

人们对幕墙结构的要求从最初的重点注重视觉感观，逐渐发展到注重效果、功能、低碳、安全、舒适度等全方位综合要求。从这一点上，就要求我们今后的幕墙设计在材料选择、结构设计、加工制作工艺和现场施工上综合考虑以下因素。

4.1材料选用

建筑幕墙结构主要由面材系统、龙骨系统、埋件转接件系统及连接密封系统组成，其中对于幕墙水密性能而言，通常连接密封系统对其影响最大。连接密封系统由建筑密封材料构成，建筑密封材料是嵌入建筑物缝隙、门窗四周、玻璃镶嵌部位以及由于开裂产生的裂缝，能承受位移且能达到气密、水密的目的的材料。

4.1.1密封材料的分类：

密封材料分为定型密封材料（密封条和压条等）和非定型密封材料（密封膏或嵌缝膏等）两大类。

（1） 建筑定型密封材料

建筑定型密封材料是指根据建筑工程的要求，将具有水密、气密性能的材料按基层接缝的规格制成带、条、垫状的具有一定形状和尺寸的，以便于对各种接缝（如构件接缝、门窗框周围缝隙、伸缩缝、沉降缝等）进行防水密封处理的密封材料。建筑工程各种接缝常用的定型防水密封材料其品种和规格很多，主要有止水带、密封垫等。 针对建筑幕墙低碳、环保、节能的发展趋势，幕墙定型密封材料应选择高耐候性、高化学稳定性的节能环保材料，幕墙采用的定型密封材料主要有：三元乙丙胶条、硅橡胶条、氯丁橡胶条。

（2）建筑不定型密封材料

幕墙用密封胶大都属于合成胶粘剂，即硅酮密封胶产品。从低碳、环保、节能的方面看，在幕墙结构上大量使用硅酮类密封胶也是绿色环保生活的趋势。

5. 结构设计

我们的幕墙水密性设计除了遵从水密性构造原理外，还应在实际工程应用中，对幕墙开启部位，构件铝型材立柱伸缩缝部位，板块接缝部位，等防水构造设计细节等方面注意。

6．结束语

随着社会的不断进步，整个幕墙结构和功能也不断发展。作为幕墙工程设计师必须持续关注各种新材料，以及它们的构造，原因。不断提高和创新幕墙技术，使幕墙的气密性，水密性等达到要求，施工简结。

参考文献：

篇8

关键词：双层；动态幕墙；节能

中图分类号： TE08文献标识码： A

双层动态节能幕墙（也叫热通道幕墙）主要分为内循环（强制通风）和外循环（自然通风）体系，有其共同点和不同点，共同特点都是在双层玻璃之间形成温室效应，并将其温室的夏季的过热空气排除室外，冬季把太阳热能有控制排入室内，使冬夏二季节约大量能源。在夏季为防紫外线和强热辐射要遮阳帘办法是必要的，内循环和外循环体系有如下特点：

（一）内循环双层幕墙结构主要特点

1.其结构设计可采用框架断热或单元断热形式。

2.一般外层玻璃选用中空钢化，内层玻璃选择单片钢化。3.采用强制措施，电控管道系统，把夏季的白天将双层封闭热通道大部分热空气排除室外。冬季将温室效应蓄热通过管道回路系统加热将传到室内，达到节能效果。其内外层之间的空腔厚度设计较窄。一般120-200mm之内（个别的有400mm左右）。4.需要增设自然空气进入室内的窗扇通道。5.便于清洗双层玻璃之间的灰尘。6.使用材料较少，因此成本较低。7.但需用电子驱动抽风，它比外循环结构节能率低一些。（二）外循环双层玻璃幕墙结构主要特点

1.其结构设计可采用外层框架、单元或点式驳接形式，内层框架断热或单元中空玻璃断热形式。2.一般外层玻璃选用单片或夹层钢化，内层玻璃选择中空（low-e）钢化。3.采用自然的“烟筒”效应，夏季的白天将温室的热空气排除室外，注意不同楼层的“烟筒”效应不同。4.其内外层之间的空腔厚度设计较厚，例于内外层之间的空腔人员进入清洗工作。5.不需要增设专用设备自然空气进入窗内和屋内，外层幕墙设计有进出风口，内层幕墙设计有开启门或窗，需要注意的是进出口应防止沙尘土的进入，通道下部设置外空气进入腔体的进风口和上部热空气交换后的排风口。

6.双层玻璃之间的灰尘应考虑方便清洗。7.使用材料较多，因此成本较高。

（三）外循环双层通道设计中的几个问题1.动态幕墙的使用特性：即自然通风和K值控制技术

冬季：在一天当中随着时间的变化，阳光照射不同，动态幕墙的有效K值会发生变化，它取决于日照强度。在中午日照强烈时空气层的温度高于外界10度以上，K值一般降低一半左右。即使阳光微弱时，也比外界气温要高，但K值变动幅度不大。为了达到节能效果，出风口必须关闭。

夏季：进、出风口全部打开，合理调节遮阳设施，将大部分热量阻止在空气层随气流排出室外。自然通风方式动态幕墙在夏季夜晚，内部开启扇可打开，若是内部气温高于外界，在热压作用下热量会逐渐散发出去，从而降低室内气温、改善空气质量。一般不安装空调的中小型建筑均应采取这种方式，外层幕墙还可防盗、减少气候的影响。

2.通道参数设计  双层幕墙之间“通道”高度、“通道”宽度等六个主要方面进行考虑，进出风口面积比应控制在一定比例之间，温度与温差变化、外界风矢、进出风口压力受外界自然环境的影响，“通道”高度与“通道”宽度应进行计算，并通过风洞试验后取得合理的数据，以便应用到设计，“通道”宽度也要考试一个正常人能够进入。构造形式可做单元式或主体箱体结构。影响空气层宽度大小的因素比较多，一般自然通风方式动态幕墙，它的值比较大，机械通风动态幕墙空气层可以取较小的宽度。由于空气存在粘滞效应，要消除紊流状态,空气层必须保证一定的宽度，使空气层中大部分为气流为层流状态，提高自然换气效果及降低K值。 国外的工程实例中最宽达到1500mm，最小在60mm左右。有些结构形式动态幕墙。空气层宽度过大会提高成本，在满足层流状态下应尽可能取小值。因此空气层宽度必须综合考虑结构形式、通风方式、空气流速、保温隔声性能情况下，理论计算与试验数据相结合的基础上来确定。3.防尘与清洗设计  结构的防尘是相对防尘，外循环式结构在欧洲的地区应用较为广泛，由于我国北方大部分地区春秋季节风沙天气较多，尤其可吸入颗粒物和昆虫非常严重，因此用外循环体系结构设计时应充分考虑防尘与清洗形式适合我国实际情况，进出风口用电动调节百叶装置，并在通风装置中设置表面涂“纳米”涂料，减少积尘。双层幕墙之间的过渡网设计应便于室内人的更换，、清洗。

4.节能结构设计

传统幕墙热工方面主要缺点就是无法兼顾保温和隔热，而呼吸幕墙殊构造设计可以实现冬季保温和夏季隔热双重功能，分析如下：

a.首先材料有利于保温隔热：呼吸式幕墙外层面材尽可能的采用双钢化透明夹胶玻璃，内层采用6+12A+6mmLOW—E双钢化中空玻璃，Low-E玻璃具有控制热能单向流向室内的作用，是目前最好的节能型采光玻璃，两种玻璃一起使用后，可大大提高幕墙的节能性能。同时，内层幕墙采用“断桥”型材设计，避免型材间直接接触，切断冷桥，也可起到隔热的作用。

b.呼吸幕墙的工作原理对保温、隔热具有重大改善：①冬季保温工作原理：进入冬季，关闭呼吸幕墙的出气口，使缓冲区形成温室。白天太阳照射使温室内空气蓄热，温度升高，使内层幕墙的外片玻璃温度升高，从而降低内层幕墙内外的温差。有效阻止室内热量向外扩散。夜间室外温度降低，由缓冲区内蓄热空气向外层幕墙补偿热量，而室内热量得到相应保持，因而无论白天和夜间，均可实现保温功能。②夏季隔热工作原理：进入夏季，打开出气口，利用空气流动热压原理和烟囱效应，使呼吸幕墙由进气口吸入空气进入缓冲区，在缓冲区内气体受热，产生由下向上的热运动，由出气口把呼吸幕墙内的热气体排到外面，从而降低内层幕墙温度，起到隔热作用。

通过德国旭格公司技术统计，采用双层幕墙应能够节约能量一般30-40%左右，由于双层幕墙从材料选用到结构表达式设计的不同选择，双层幕墙节能的数据是不同的，因此，最终设计的双层幕墙节能数据应通过试验手段获得。

5.遮阳设计

以双层幕墙之间安装电动或手动操作的遮阳装置，遮阳百页可调节角度，使阳光进入室内得到合理控制，遮阳装置的安装位置非常重要；一般距外层玻璃150-180mm为最佳，也应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响门的正常开启的关闭。

6．进出风控制装置设计

从理论上讲，进出风控制是必须的，尤其是北方地区。一般在冬季，出风口必须关闭，减少热量的损失；在夏季，出风口必须打开，使缓冲层的热空气排到室外。在一些气候比较恶劣的地区，进风控制亦是必须的，当遇到恶劣天气袭击时，进出风口应全部关闭。进出风控制装置最好为电动控制，但成本会很高，根据具体工程一般可安装简易手动控制出风装置。

7．防虫网设计

为了防止昆虫或飞鸟进入中间缓冲层，在进、出风百叶后面宜增设防虫网。若上、下隔珊有防尘滤网，可以取消进出风百叶处的防虫网。

（四）内循环双层热通道玻璃幕墙结构

1.结构设计内循环式通道设计一直为封闭式，它两层玻璃布局与外循环热通道幕墙正相反，内循环式结构，外层玻璃为中空双钢化玻璃，外框为隔热型材，内层为网化单层玻璃，并有内开启扇以利清洗。双层玻璃之间距离一般100-200mm中间加遮阳装置。

它的换气方式是，在冬天，由于在通道内加热的空气，通过热管道被抽到室内，或开屋内开启扇导入热风，达到节能目的。在夏天过热的空气由排风道排到屋外。此时关闭通往屋内的风管。内循环系统可设计成尺寸为层高的箱体单元体。

2.通风系统设计：这种内循环箱体单元体结构设计时，必须考虑到天花板内侧，或地板下部空间，分别设计进屋内热风管道系统和向外排热风管道系统。个别也有专门的冬天、春天时设计的自然空气向室内进行新空气的交换装置。

3.遮阳系统设计：在内循环二层热通道之间，设计由上部向下电控升降，并能自动随阳光斜照不同而随动变角度的遮阳百叶装置。一般距外玻璃约80-100mm。

二层热通道幕墙的节能效率与参数设计

我国目前还没有二层热通道幕墙设计的规范和标准，它的节能效果与结构总体特征参数有关；例如箱体标高、宽度、进出口通道截面分布，和它们最佳面积比值大小，进排气口的流场状态，和进出气分流是一体形式，还是分别设计型式，特别是进出口抽风时开关位置，以及导流片的位置和角度有关，当然，防止砂网的目数大小一直影响内空气的流动。遮阳系统位置和控制方式尤为重要，直接影响热传递的好坏，对节能效率有较大影响。

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［关键词］建筑施工；幕墙；结构设计

时代的进步改变了人们的生活理念，特别是在建筑方面，除了重视建筑结构质量外，也开始关注建筑外观。建筑幕墙是建筑结构的重要组成部分，幕墙施工技术会很大程度地影响幕墙施工的质量和建筑的美观度，为此一定要正确使用幕墙施工技术。

1工程实例

此项工程具有2栋高层办公楼、裙房以及地下室。A座办公楼共有23层，B座办公楼也有23层。2个办公楼的地上部分在二三层设连廊相连，塔楼屋面高度以及构件高度分别为100m，110m，总建筑达到了102215.48m2，其中地上部分和地下部分分别是70957.63m2、31257.85m2。工程效果如图1所示。

2幕墙结构设计

2.1幕墙风荷载标准值

1）式中：Wk为风载荷标准值（MPa）；Bgz为高度z处的阵风系数；μsl为风荷载局部体形系数；μz为风压高度变化系数；W0为计算点标高，取25.500m。（2）采用该公式得到标准值，而一般z的标准值主要是根据场地而定，见表1。A类场地，在z>300m时，取z=300m；在z<5时，取z=5m；B类场地，在z>350m时，取z=350m；在z<10时，取z=10m；C类场地，在z>450m时，取z=450m；在z<15时，取z=15m；D类场地，在z>550m时，取z=550m；在z<30时，取z=30m；g表示的是峰值因子，应取2.5；a表示的是表征的粗糙指数，按照上面所列的粗糙效果，值依次是0.12、0.15、0.22、0.30；I10表示的是10m高度的湍流度，按照上面所列的粗糙效果，值依次是0.12、0.14、0.23、0.39；C类场地，若位于高度为25.5m的位置，风阵系数是：Bgz=1+2×2.5×0.23×（25.5/10）–0.22=1.936。

2.2幕墙立柱运算

在分析立柱时，利用双跨梁的力学模型，如图2所示。（a）弯矩（M）；（b）剪力图（V）；（c）双跨梁受力模型

2.3型材选材

长方形分布的风荷载作用时，线荷载的集度运算过程，见表3。

2.4幕墙受荷载集度组合

经计算，得出q值为：q=qw+0.5qE=2416N/mm。在计算挠度的情况下，使用Sw值，经计算，得出：qk=qwk=1.61N/mm。2.5最大弯矩值、支座反力运算研究双跨梁弯矩图能了解到，梁的支点0、2位置的弯矩是0，弯矩最大值位于中间支点位置，在产生均布载荷作用期间，长跨范围内能形成最高扰度值，经计算式中：M1为中间支座位置的弯矩（N·mm）；R1为中间支座位置的反力（N）。经计算，得出M1=–6279335N.mm；R1=17599.224N。

3幕墙的施工部署和质量安全保证措施

3.1幕墙的施工部署

3.1.1垂直运输部署（1）通过擦窗机对单元板块进行运输、吊装。（2）使用总包塔式起重机运输，与总承包单位进行商讨，在塔式起重机空闲时运送单元板块，把其吊送进楼层里，根据类型进行集中放置。工程单元板块的垂直运送作业实景，如图3所示。3.1.2施工平台该工程单元板块进行的是结构式密封，不用在外侧打胶，在内侧施工。3.1.3安全防护（1）在进行幕墙施工时，要使用承包单位所创建的施工通道。（2）若施工情况有变，要在首层建筑旁建立高、宽分别是5m和2m的施工安全防护通道，如图4~图6所示。（3）吊装安全保障该项目通过2台单轨吊车对全部单元板块开展吊装，作用在于能够加强吊装的安全性。将单元板块和1个单轨吊车连在一起，而另1个单轨吊车要利用瞬间防坠器和单元板块连接到一起，以避免单元板块突然坠落。

3.2施工准备

（1）将钢材、型材包装、装车，同时要顺着车厢长度的方向摆放，也就是放置方向要和汽车行驶方向一致。而且，摆放不能留有空隙，以避免材料在车辆运行期间发生窜动。如型材摆放高度高于车厢板，应捆绑结实以防掉落。（2）因玻璃易碎，所以在运送期间车速不要过快。装车过程中，玻璃要立放，往玻璃下面放上草垫，2块玻璃间也应以草垫相隔。按照实际状况捆绑玻璃，最好每10块捆绑在一起，防止在车辆运行期间，玻璃因遭受晃动而被破坏。

3.3现场样板准备

3.3.1样品选送对全部样品进行审批。样品包括各种材料和有关资料等。3.3.2样板验收样板要经过参建单位的联合验收，通过验收后就可用到施工中。样板验收可当作材料验收的参考根据。3.3.3材料验收材料、构件进入施工场地后，要对照材料的样品进行验收。

3.4玻璃选用

根据工程的特点和招标书内容，各种外墙系统的观察样板均要包括玻璃种类以及任何必要的修改内容。样板施工方案要得到建筑师的审核以及批准。

3.5玻璃幕墙质量保证措施和安全保证措施

3.5.1玻璃幕墙质量保证措施（1）设计阶段。总设计工作者要控制好设计环节以及质量，确保图纸内容的合理性。设计和工艺得到审批通过后才可使用。（2）材料供应阶段。对厂家给的样品进行检查；要引进具有质量合格证的材料；进行抽样外委试验，通过后再用于生产。3.5.2生产加工阶段生产部门要根据相关要求对工件进行加工、安装，并对加工的过程进行监督。生产加工期间的质量控制需要做好以下工作：根据加工图纸进行施工；进行自检和互检；在未加工时，要检查所使用的设备能否顺利运行。3.5.3加工检查检查首件，同时做标识；对各工序进行严格检查；在进行抽检时也要做标识，抽检每批加工品的量要达到所有量的10%，并且数量不能少于3个。3.5.4安装阶段对转接件的安设要做好控制，精度不可超过偏差值，并要避免工件受到腐蚀；制订防火、防雷方案，层间封修要符合标准规定；钢结构安装控制不可超过内控规定；保证打胶效果达到标准要求；单元板块安装以及外观效果要达到理想要求。3.5.5验收阶段确保竣工资料的完整性；施工结束后，要确保幕墙的完整性、整洁性，并且外观要达到理想的要求。3.5.6玻璃幕墙安全保证措施（1）对施工者进行培训，提高其安全意识，并要让其在施工期间严格遵照施工要求进行施工。（2）在施工场地内要戴好安全帽，高空作业要用安全网和安全带。因幕墙施工以高空作业为主，所以要做好保护，严禁从高处往下抛掷物体。（3）根据规定进行施工，要避免违规施工的情况出现。（4）在施工期间，要对各项施工进行统一调配。（5）对于电工、焊工这样的特殊工种，施工人员一定要具有专业资格证（市级以上），且在正式参加工作前，还应对工作人员进行培训。在进行焊接时，要对每个焊接层安排防火监控工作人员，避免因焊渣而引发火灾。（6）施工期间，要保证着装一致，而且在进行高空作业期间，不可穿硬底鞋。

4结束语

幕墙施工技术决定整个建筑的外观效果，为此，一定要合理使用幕墙施工技术。这就要求在施工期间，做好幕墙结构设计，同时还要对幕墙施工进行合理部署，并要保证幕墙施工的质量以及施工期间的安全性，提升建筑外观效果。

参考文献

[1]李恩源，焦阳.关于建筑施工中的幕墙施工技术分析[J].建材与装饰，2018（34）：39.

[2]杨立成.关于建筑施工中的幕墙施工技术分析[J].建材与装饰，2018（28）：6–7.

[3]徐宏图.关于建筑施工中的幕墙施工技术分析[J].城市建设理论研究（电子版），2018（15）：110–111.

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关键词：双层玻璃幕墙通风特点设计

1 通风双层玻璃幕墙构造

通风双层玻璃幕墙主要由内外两层玻璃幕墙、通风道、遮阳百叶窗帘、内外层幕墙挂件、层间及周边防火系统组成。（见图1）

图1通风双层玻璃幕墙构造

1.1 内层玻璃幕墙

内层玻璃幕墙一般采用明框幕墙或铝合金门窗；为使立面通透、视野开阔，可采用悬窗结构形式；玻璃采用中空玻璃，层间采用铝板幕墙；开启扇设计为外平开窗，节省了室内的空间。

1.2 外层玻璃幕墙

外层玻璃幕墙一般采用隐框、明框和点式玻璃幕墙；坚框采用悬挑形式与主体梁连接，端部用不锈钢插芯插接；外层玻璃幕墙设置进风口和出风口；为防止蚊虫进入幕墙内的空气层，百叶内侧加设不锈钢防虫网；为防止灰尘大量进入室内，在通风口处设置防尘装置。

2 通风双层玻璃幕墙节能原理

通风双层玻璃幕墙是智能型玻璃幕墙的一种。其在夏季阳光的照射下，打开热通道上下两端的进排风口，使热通道的气流自下而上地流动，在热通道内产生烟囱效应，从而带走通道中的热量，达到降低室内温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，从而减小空调的负荷，节省电能。在冬季，双层玻璃幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样内外两层幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，形成了一道热空气层，既阻挡了室外的冷空气，也减少了室内温度向外界传递，降低了房间的热负荷。此外，由于双层玻璃幕墙为3层玻璃，能大幅度减少外界噪声对建筑内部的干扰。相关资料显示，双层玻璃幕墙与传统的单层玻璃幕墙相比，采暖时可以节约能源42%～52%，制冷时可以节约能源38%～60%。

3 通风双层玻璃幕墙的特点

（1）通风双层玻璃幕墙内外层的间距尺寸对其通风效果有一定的影响，通过对呼吸幕墙的热力学分析，双层幕墙内间距宜为450mm～600mm。

（2）由于通风双层玻璃幕墙间有空气层，可使内层幕墙与外层幕墙的内外两侧的温差均变小，使其温度高于建筑结露的温度，且可将室内的潮湿气体排出室外，从而可防止建筑结露，大大提高建筑物的使用寿命。

（3）由于通风双层玻璃幕墙采用的是双层结构，且有一层幕墙通常采用中空玻璃，其隔声效果非常显著，可大大改善相应的办公条件或居住条件。

（4）由于通风双层玻璃幕墙采用的是无色玻璃，不仅可以减弱光反射，而且可以保证建筑物内外具有良好的通透性。

（5）可根据需要在热通道内设置可调控的铝合金百叶窗帘或者电动卷帘，有效地调节阳光的照射。

4 通风双层玻璃幕墙的结构设计

4.1 通风结构的设计

通风结构的设计应考虑建筑楼层的不同高度（因楼层高度的不一会产生不同的烟囱效应），抗震要求，风压影响，进、出风口的沙尘滤网的“目数”（一般由计算得出）等因素，同时在各高度段之间设计上下两个鱼嘴通风构件，以完成不同分段间的热烟囱效应。

夏季时，白天阳光照射，温度高，双层幕墙之间就形成了一个温室效应，上下两个通风口间就行成了烟囱效应：上端出风口不断将热空气排出室外，下端风口不断补入较冷的空气，从而加速了中空层中的空气流动，有效降低了内层幕墙内表面的温度，达到了降温效果。而夜间，由于无阳光的照射，双层玻璃幕墙的中空层因室内与室外的热量交换，其温度会低于室外温度，此时可关闭通风装置。冬季时，从节能方面考虑，可将进风口和出风口全部关闭，而通风间层则会起到温室作用，使室内保持一定的温度。而在春秋季时，室内可通过打开内层门窗以及通风装置获得室外新鲜的自然空气。

双层玻璃幕墙之间腔体高度和宽度均应进行计算，腔体的宽度应考虑一个正常人可以进入；进、出风口面积比的设计，应考虑到气候温度与温差变化、外界风力和进、出风口的压力等因素的影响，将其控制在一定比例之间。

根据双层玻璃幕墙的构造关系，一般可将双层幕墙的构造型式分为外挂式、箱体式、井-箱式、廊道式等。

外挂式是最简单的一个构造型式，内外幕墙间的空间既不作水平分隔，也不作竖向分隔。该幕墙虽有明显的隔绝噪音的效果，但由于内外双层幕墙间缺乏组织，其对改善建筑的热环境无显著效果。

箱体式主要是由一个带有内开窗扇的框架组成，内外两层幕墙之间的空腔沿着结构柱或者房间进行水平分隔，垂直方向每楼层或者沿窗户高度进行分隔，形成一个个相对独立的单元体，每个单元体都有相对独立的通风换气系统，只要通过外层幕墙的开口和内层幕墙的内开窗，就可实现建筑的自然通风。每个单元体间的完全封闭，可很好地隔绝房与房之间声音与气味的相互流窜，可很好地保护房间的私隐。

井-箱式是由箱式双层玻璃幕墙结构演化而来，其通过一个垂直的竖井把箱体式系统连接起来，而唯一不同的是，井-箱式在竖向有规律地设置了贯通层，这样在玻璃空腔间便形成了纵横交错的网状通道，极大地加强了烟囱效应，加速了空腔内的空气流动，可大大提高幕墙的通风性能。一般该构造型式适宜在低层建筑或多层建筑中使用。

廊道式是以层为单位进行水平划分的，其双层幕墙之间的间距宜在0.6m～1.5m间，该构造型式在每层楼的楼板和天花板高度分别设有进、出风调节盖板，在具体的设计时，该构造型式还应考虑房间窜声和防火分区等问题。

另外，在进行双层玻璃幕墙通风系统的设计时，除考虑建筑的通风外，同时还应考虑通风过程中防雨和安全等问题，以确保雨水不会进入室内，及在通风过程中室内物品不会被风卷走。

4.2 节能结构设计

由于建筑物玻璃幕墙参与热交换的面积较大，因此，要实现建筑节能的目的，玻璃幕墙材料是关键。一般可选择低辐射镀膜玻璃（对红外热辐射有较高的反射率，对可见光有较高的透过率，能有效地避免光污染）、Low-E 玻璃（可直接反射红外热辐射，反射率达80%～95%）、热反射玻璃、中空玻璃等，以减少太阳透过玻璃的直接辐射。另外，还可选择铝塑复合材料、断热铝合金结构等高热阻材料应用技术，同样可大大降低玻璃幕墙结构的传热系数。另外，外层幕墙应尽可能采用夹胶透明钢化玻璃，这种玻璃即使破损也不会掉落，可避免对路人造成伤害，且因是透明玻璃，可使阳光充分进入双层幕墙之间的腔体。

4.3 遮阳设计

在双层玻璃幕墙上装设遮阳系统，可最大限度地防止太阳辐射，改善室内环境和温度，避免室内过热，同时还可以影响室内的采光与通风等。在具体的遮阳设计时，为不影响建筑的光洁效果，最好是在室内装设遮阳装置，如遮阳板、遮阳百页、铝合金百叶窗帘、电动卷帘等，或是可以采用新型的纳米材料等，以更好地抵抗紫外线的辐射。在安装遮阳装置时，宜安装在距离外层玻璃150mm～180mm处，同时还应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响窗或门的正常开启或关闭。

4.4 防火设计

由于双层玻璃幕墙间会产生烟囱效应，因此在进行结构设计时应注重幕墙的防火设计。一是要做好双层玻璃幕墙的平面防火设计，采用中空防火玻璃，并用夹胶防火玻璃将防火分区位置上的内层幕墙分断，保证其平面耐火极限达到3h，并按常规做好层间的防火隔断；二是要做好双层幕墙的立面防火设计，由于通风的需要，立面上不能做防火的层间隔断，但可在出风口箱体的上侧和进风口箱体的下部进行防火处理。

5 结语