幕墙结构设计精品(七篇)
时间：2022-03-11 00:31:05
序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇幕墙结构设计范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。
篇(1)
Abstract: point glass curtain wall with more advantages, in building a wide range of applications. Bullet point glass curtain wall glass curtain wall point independent of the supporting structure, and has a certain independence, the analysis and design principles and main body structure similar, this paper will point the glass curtain wall structure design was briefly discussed in this paper.
Keywords: point glass curtain wall; Structure design; Structure selection
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
点式玻璃幕墙系指幕墙的钢化玻璃面板通过不锈钢爪接件连接到支承钢结构上，具有独立的支承体系，且钢化玻璃面板与支承结构通过不锈钢爪接件分离开来，钢化玻璃面板之间只有防水胶，没有铝合金框架，使得点式玻璃幕墙建筑具有更加通透的建筑效果。点式玻璃幕墙一改过去着重用玻璃来表现窗户、表现建筑、表现质感、表现体型的传统做法，更多地利用玻璃的透明特性，追求建筑物内外空间的流通和融合。因此，点式玻璃幕墙一经出现，便在世界各地迅速发展。
本文结合中山市美捷时新厂幕墙工程对点式玻璃幕墙设计进行了简要的探讨，本工程幕墙结构设计使用年限为50年，结构安全等级为二级。建筑抗震设防类别为丙类,抗震等级为三级。抗震设防烈度：7度，地震峰值加速度：0.10g，基本风压W =0.70kN/m,幕墙最大风压处的阵风系数取1.6495,体型系数取-1.2,高度变化系数取1.3733.点式玻璃幕墙采用12+12A+12mm钢化中空玻璃。
点式玻璃幕墙结构设计
点式玻璃幕墙具有独立的支承结构，具有一定的独立性。因此，在分析方法和设计原则方面，点式玻璃幕墙和主体结构没有什么区别。
2.1 点式玻璃幕墙的基本设计原则
由于点式玻璃幕墙有其独立的支承结构，因此，其基本设计原则应该是建筑结构设基本原则的总体框架内的一个“子系”，也就是说，要在概率极限状态设计指导思想下，分别进行点式玻璃幕墙的承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计。
2.2 点式玻璃幕墙荷载分析
荷载分析是所有建筑结构设计的前提。点式玻璃幕墙分析、设计中要考虑的荷载包括自重荷载、风荷载、地震作用、温度变化、雪载以及施工可变荷载等。幕墙处于建筑物的最外层，对风很敏感，风荷载分析对幕墙设计十分重要，不可忽略。由于点式玻璃幕墙大多用于标志性公共建筑，地震灾害带来的负面效应很大，因此，地震作用分析也是幕墙荷载分析中非常重要的一环。和大多数建筑结构一样，水平地震作用是点式玻璃幕墙设计必须考虑的。同时，由于现在很多采光顶和大型雨篷也采用了点式玻璃幕墙技术，很多场合还必须考虑其竖向地震作用。基于同样的理由，点式玻璃幕墙设计中还必须考虑雪荷载。此外，由于幕墙面板一般固定在独立的支承体系上，施工可变荷载也是必须考虑的。
2.3 点式玻璃幕墙的支承结构分析与设计
点式玻璃幕墙内支承结构设计时，首先必须进行几何稳定性分析。其支承体系的结构设计要求很高，点式玻璃幕墙设计和一般建筑结构设计最大的不同之处在于，其建筑和结构设计的一体化、晶莹通透的建筑效果往往要求支承体系简洁、细小，杆件布置不落俗套而富于变化。为了达到这一效果，许多点式玻璃幕墙的支承结构成为杆件少到不能再少的静定结构这时，稍有不慎，体系的几何稳定性就得不到保证。因此，体系的几何稳定性分析，在点式玻璃幕墙设计中尤为重要。
2.4 点式玻璃幕墙的玻璃面板分析
在点式玻璃幕墙设计中，目前尚未将玻璃面板作为结构构件来考虑，但必须对其进行独立的强度分析。众所周知，只要薄板的边界条件稍加改动，其解的结构就完全不同现行玻璃幕墙规范中关于玻璃面板的计算，采用基于经典的四边简支薄板理论，完全不适合点式玻璃幕墙面板的内力分析。
点式玻璃幕墙的结构选型
结构选型是根据建筑物的基本特征，选择合适的结构类型和结构体系并进行合理的结构布置。结构选型是结构设计中至关重要的一步，是一项综合性很强的技术工作。在支承结构方案确定以后，我们才能进行支承结构的各项具体设计和验算。不同的幕墙建筑有不同的支撑结构方案。一般要考虑下列因素：1）建筑功能。结构选型首先要满足建筑设计的要求。现代建筑富有想象力的造型，常常会给结构设计带来很大的挑战。点式玻璃幕墙的支承结构一般采用钢结构，钢结构体系的具体形式、构件的布置、材料的选择等，无一不受建筑设计思想的制约合理的支承结构体系，必须成功地体现建筑的品质，这一点对于点连接式玻璃建筑尤为重要。2）结构功能。作为支承结构，毋庸置疑必须满足一般结构的设计要求，即强度、刚度、变形等的要求结构选型必须保证支承结构能够通过随后进行的各项验算工作。支承钢结构的设计，应依据中国的现行《钢结构设计规范》，以及现行的玻璃幕墙设计规范。3）适应玻璃划分的要求。玻璃的大小、形状应当满足建筑要求以及玻璃本身的承载能力和变形要求，同时还应当考虑玻璃加工和安装方面的技术要求，必须根据工程的具体情况合理掌握。而点式玻璃幕墙的支承结构则必须适应玻璃分格的要求，以完成对玻璃的支撑作用。有时，由于建筑造型复杂、玻璃的形状和尺寸多变，一般性的支承结构选型往往会导致杆件多而密，大大影响了建筑的美观。因此，如何使支承结构既能适应玻璃的划分要求，又不会影响建筑的通透性和美观，就成为点式玻璃幕墙设计中的最富挑战性的工作之一。4）当地建筑材料的供应、地形、地质及自然气候条件。支承结构选型与材料的关系相当密切，各种材料均有其最佳的结构形式，考虑结构材料必须因地制宜。地形、地质、风、雨、雪、气温及地震等自然条件对结构选型有很大影响，考虑不周将会造成难以弥补的损失。所有这些在支承结构选型时必须综合考虑。5）力求先进。点式玻璃幕墙一般属于社区的标志性建筑，影响很大。在条件允许的前提下，建议选用行之有效的新结构、新材料、新工艺和新技术。简而言之，结构选型要努力做到可靠适用、经济合理、技术先进、施工方便、切实可行。
其他设计要求
4.1温度应力分析
温度应力也是幕墙结构必须考虑的作用之一。为了满足建筑功能需要，常常将幕墙建筑的边柱局部或整体暴露于室外。这种情况下，随着季节和昼夜气温的变化，边柱将产生轴向的伸长与缩短。同时，边柱与内部的竖向构件之间也会出现竖向位移差，楼层越高，这种变形就越大。由于框架梁、柱之间通常采用刚接，边柱的竖向形变受到约束，结构内力就会发生变化。经验表明，采用线弹性的方法来分析这种气温变化引起的结构内力，可以得到足够精确的结果。
本工程中幕墙变形主要由于温度应力或地震作用力等不利因素产生的。消除这些变形的根本措施是合理的设计使幕墙本身具备吸收和消化变形的能力。为此在幕墙构造设计上幕墙结构体系考虑各构件能够自由伸缩在考虑最大年温差80度时，整个体系各杆件及板块均能伸缩自如安全可靠。
4.2玻璃板材的选择
点式玻璃幕墙追求的是玻璃和精细钢结构交相辉映的建筑艺术效果。玻璃板材的选择，是点式玻璃幕墙设计中一个非常重要的技术环节。随着玻璃制造技术的飞速发展，建筑玻璃的种类越来越多，性能越来越好。随着造价的不断降低，很多几年前还非常昂贵的特种玻璃，现已广泛应用在点式玻璃幕墙的实际工程中。因此，玻璃幕墙的设计者，需要随时跟踪玻璃制造业的最新动态。
4.3玻璃板材计算
目前，玻璃幕墙设计中采用的是玻璃面板和支承结构的非耦合分析。一方面，支承结构计算时，不考虑玻璃刚度对支承结构内力分布的影响；另一方面，玻璃面板分析时，假定角点支撑处没有位移。这样，幕墙玻璃面板的分析，可以直接利用点支薄板的弯曲理论。玻璃面板分析也是幕墙设计中不可忽略的重要环节。实际上，大多数工程事故，问题就出在玻璃面板上。所以，现行幕墙设计中，虽然不考虑玻璃刚度对幕墙体系的贡献，但必须对玻璃面板进行独立的强度验算。
结语
本文结合实际工程，对点式玻璃幕墙结构设计进行了简要的分析。从点式玻璃幕墙结构设计的原则和方法出发，详细地介绍了荷载分析、支承结构分析与设计、玻璃面板分析；介绍了点式玻璃幕墙结构选型的重要性及选型分析，可为点式玻璃幕墙结构设计提供一定的参考。
参考文献：
篇(2)
关键词：单元式；幕墙；防水；原理；处理方法
中图分类号：S276 文献标识码：A
随着建筑行业的发展和进步，对于墙体的设计成为建筑师设计的重点，特别是单元式幕墙得到了建筑师的喜爱，广泛的应用于墙体的设计，丰富了墙体的样式，彰显了个性，并取得了显著的成效，同时其防水问题也得到了人们的普遍关注。单元式幕墙的防水关系到建筑物的整体质量，对人们的生活起着不可忽视的作用。因此，需要对单元式幕墙的防水原理进行分析，并且采取有效的措施对幕墙进行防水处理，从而提高幕墙的防水性能，推动单元式幕墙在建筑设计中的应用。
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。
可见，单元式幕墙有着独特的优势，是一种高质量的高效率的幕墙，对推动幕墙行业的发展指明了方向。
二、单元式幕墙防水的原理
单元式幕墙的防水是幕墙设计的一个关键环节，影响着整个工程的施工质量，对人们的生活起着至关重要的影响。通过实践表明，单元式幕墙在防水方面做出了突出的贡献，极大的保证了建筑的整体质量
（一）单元式幕墙的密封线
在单元式幕墙的设计中，存在三道密封线，对防水起到了极大的作用：首先是尘密线，这样可以阻挡灰尘以及大部分的雨水进入型腔，此尘密线是利用胶条挡水的，在相邻的单元内是通过相互搭接来实现的。其次，设置了水密线，这样墙体表面的一部分水可以通过水密线达到单元式幕墙的等呀腔内，在对等压腔进行合理的设计，使得水可以被及时的排出，进而起到单元式幕墙的防水目的。此外，还有一条气密线，这样弥补了水密线和尘密线的不足，实现了对空气的阻隔和渗透，这样就可以阻止空气的渗透，真正的起到防水的效果。
（二）单元式幕墙的防水机理
幕墙出现漏水必须具备三个必要条件，即水的存在、水的运动途径以及水的动力，通常来说压力差是造成幕墙漏水的最主要的原因。
一般来说，在幕墙的插接型腔内部设置了两个以上的等压腔，主要原理是通过对排水孔的控制，实现等压腔与外界环境的等压，从而从根本上解决漏水问题，这是因为幕墙出现接缝漏水最主要的原因是压力差。在幕墙外的雨水或者是其他水进入到室内后，在裂缝以及破口的地方，如果室外的压力大于室内的压力，就导致了幕墙的漏水问题。同时在室外的压力等于或者是小于室内时，即使在幕墙捏存在着裂缝和破口，水也不可能流进室内。可见，在幕墙的设计中实现室外和室内等压，是解决幕墙防水问题的关键所在，这就需要将更多的接缝保持开放状态，形成一个具有一定范围通气空间的等压，避免雨水的渗透。同时为了使水顺利的流出墙体，需要对雨水进行疏导。
三、单元式幕墙防水的结构设计
鉴于在单元式幕墙防水对于建筑物的整体质量有着重要的影响，是决定建筑物整体质量的关键因素，因此需要对单元式防水问题进行一定的处理，明确幕墙防水的途径和处理方法。由于幕墙质量受到多个方面因素的影响，例如设计的水平、材料的质量、加工质量而后组装和安装质量，因此需要了解影响其防水性能的一些因素，有效的开展单元式幕墙设计工作。与此同时，为了提高单元式幕墙的防水性能，需要在进行设计时进行系统性的构造防水，做到防水与排水相结合，进而提高单元式幕墙的整体质量，有效的解决防水问题。这就需要从对单元式幕墙防水设计着手，确保设计的质量，并对施工过程进行监督和管理，做好质量控制，保证施工按照一定的规范进行，避免出现单元式幕墙的漏水问题。
（一）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。
（二）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渗入等压腔，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。
结语
本文介绍了单元式幕墙的特点和构造，并对其防水原理和方法进行了探讨，目的是为单元式幕墙的防水设计进行研究。鉴于单元式幕墙在建筑行业中占据越来越重要的地位，对保证建筑的质量和起到了积极的促进作用。总之，幕墙的设计成为建筑墙体设计的一个重要组成部分，不仅影响着幕墙的工艺性，还对建筑物的整体质量起着至关重要的影响，因此需要加强幕墙的防水处理和设计，最大限度的提高其防水性能，为幕墙行业的可持续发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1]方中正.玻璃幕墙工程技术规范[J].中国建筑工业出版社，2009（12）.
篇(3)
关键词：玻璃幕墙；节点；防火设计；防雷设计
中图分类号：TU22
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2011)02-0084-02
1 概述
玻璃幕墙作为建筑物的护结构，融使用功能和装饰功能于一体。随着我国经济的高速发展，大城市中的高层或超高层建筑中，采用玻璃幕墙作为护结构越来越广泛，且成为一种大家乐于接受的形式。但幕墙结构的设计不像传统结构专业那样，有很多成熟的资料可参考学习，所以难免出现这样或那样的疏漏。一些幕墙结构设计，由于经验不足，在设计中常常疏忽某些重要环节，造成设计缺陷，从而带来一定的安全隐患和隐藏的经济损失。本文简要介绍了玻璃幕墙结构设计的主要类型，并就本人在幕墙施工图审查工作中发现的一些容易疏忽的设计环节进行归纳与总结，提出相应的应对措施，以期对幕墙结构设计师有所裨益，从而规避不必要的安全隐患。
2 玻璃幕墙的主要类型及设计
幕墙结构设计在幕墙设计中是一个重要的环节。玻璃幕墙属于建筑物外维护结构或装饰结构，应参照围护结构设计的标准来进行设计。其结构构成主要有支承结构体系与玻璃两大部分。相对主体结构而言，其可以有一定的位移，但不分担主体结构所受重力。设计时，应考虑幕墙自身重力荷载、直接承受迎面而来的风荷载以及地震时地震荷载。
玻璃幕墙结构主要分以下三类：
2.1 框支承玻璃幕墙(按结构构造形成又分明框、隐框、半隐框玻璃幕墙三类)
框支承玻璃幕墙，即玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙，其力学计算模型为：面板按四边支承板，横梁按双向受弯构件，立柱按铰接多跨梁且宜按偏心受拉构件设计，并按有关结构设计手册或专门的计算软件计算。
2.2 全玻幕墙：
全玻幕墙，由玻璃肋和玻璃面板构成，面板为对边简支和多点简支形式，玻璃肋类似简支梁。
2.3 点支承玻璃幕墙：
点支承玻璃幕墙，由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成。
3 幕墙设计中易疏忽的设计环节
3.1 连接件的设计：
3.1.1 连接件往往未进行设计计算。
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一立柱一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。由于幕墙构件不能承受过大的位移，只能通过弹性连接件来避免主体结构过大侧移的影响。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。
幕墙的破坏，往往最先体现在连接点上，连接点出现问题，则造成整个结构体系出现安全隐患，故连接件的作用不可忽视，必须通过精密计算未确定。
3.2 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。但在实际中，很多建筑幕墙因各种原因在主体结构施工完毕后再进行设计和施工，因此造成幕墙结构与主体结构连接的预埋件无法事先预埋。
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。另外，栏板上附加了幕墙传递来的作用效应，还应对栏板进行验算。幕墙与砌体结构连接时，宜在连接部位的主体结构上增设钢筋砼或钢结构梁、柱。轻质填充墙不应作为幕墙的支承结构。
3.3 结构胶未进行设计计算，设计图中未标注胶宽度和厚度。
在重力荷载设计值作用下，玻璃幕墙的重力传给结构胶，结构胶缝均匀承重长期剪力，其承受荷载和作用产生的应力大小关系到幕墙构件的安全。由此可见，结构胶的重要性，所以对结构胶必须进行承载力验算，保证最小的粘接宽度和厚度。
3.3.1 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。
3.3.2 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，衬托岩棉用镀锌钢板厚度不得小于1.5mm，岩棉或矿棉厚度不得小于100mm(详见图1)。
同时，为避免两个防火分区因玻璃破碎而相通，造成火势迅速蔓延，同一玻璃板块不宜跨越两个防火分区。
3.3.3 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。
笔者就曾遇到过一个因玻璃幕墙防雷设计的疏漏而遭遇雷击的实例，所以玻璃幕墙设计中的防雷设计必须引起设计师的重视。
通常建筑物的防雷装置有三部分接闪器、引下线和接地装器。幕墙防雷节点标准做法详见图2、图3、图4。
目前防止侧击雷的常见做法是在30m以上的高层建筑玻璃幕墙部位，每三层设置一圈均压环(图3、图4)。将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通连成一个防雷整体，把幕墙获得的巨大雷电能量，通过建筑物的接地系统，迅速地输送到地下。
篇(4)
关键词：玻璃幕墙；设计要点；设计原则
玻璃幕墙作为一种新颖美观的墙体装饰方法，是现代主义高层建筑时代的显著特征。国内外很多标志性建筑都已经采用了玻璃幕墙技术，像纽约的联合国大厦、北京长城饭店等。为了更好地推广应用玻璃幕墙，本文对其进行全面概述，分析其特点、设计原则、设计要点、设计要求。
一、玻璃幕墙的特点
1、艺术气息浓厚
作为一种现代装饰方法，由于其光感强，色彩丰富，是以玻璃幕墙能够给建筑带来独有的艺术效果。
2、降低造价
一般来说，玻璃幕墙具有较低的自重，不足普通砖的十分之一、混凝土墙的七分之一，这可以大大减少装饰主体结构和基础的造价。
3、施工方便
玻璃幕墙材料单一，不需要太复杂的施工工艺便可以满足需求，因此一般具有较短的工期。而在维护中也比较方便，对于一些构件都可以进行更换。
4、可以变旧为新
对于已建工程的旧墙面可以采用玻璃幕墙技术进行改造，提高旧工程的使用年限。
但是要注意到的是，玻璃幕墙也是有一些缺点的。比如玻璃幕墙本身的造价还是比较高的，其抗压性能一般，还会对周围环境造成光污染，因此在设计中，要对玻璃幕墙的有关方案进行充分论证，权衡利弊，合理使用。
二、玻璃幕墙的设计要点
1、光影效果
玻璃幕墙具有很强的感光性，它会对周围的光线进行反射，这就为建筑的光影艺术提供了一种极好的表现手法。在进行玻璃幕墙设计的时候，一定要对建筑周围的环境做好研究，在考虑建筑本身特点的基础上结合环境设计玻璃幕墙，当然要尽量避免光污染的形成。
要主要在对玻璃幕墙的色彩进行选择的时候，要主要和周围的环境配合起来。当然前提是要充分研究建筑物的艺术效果的形成、以及其功能用途。
2、造型设计
应该通过对玻璃幕墙和实体墙面的优化组合来进行建筑设计，对于玻璃幕墙来说，其独特的采光性能使得它可以适应各种形状，然后和石材等实体墙面结合起来进行设计，便可以搭配出各种造型，标新立异。
3、墙面划分
墙面划分考虑的主要因素是建筑艺术气息的营造，在合理利用玻璃原材尺寸的基础上，结合设计的协调性、施工工艺的选择以及受力特性，对于玻璃幕墙墙面的划分如果是要追求比较正式、严肃的感觉，一般来说要求等尺寸、等距离的划分，若是追求比较个性张扬、青春活泼的感觉，可以进行自由划分。
二、玻璃幕墙的构造设计要求
玻璃幕墙的构造设计，乃是幕墙功能能否充分发挥的一个重要前提。一般来说，在进行幕墙设计时，要注意以下几点：
1、应该保持玻璃幕墙的面板构件和边框所形成的空腔内外压力一致，这样的压力平衡状态就不会把雨水压进空腔之内，提高了玻璃幕墙防雨抗渗的能力。
2、应该在可能会产生渗水的部位，或者可能由于温度变化而结露的地方设置排水孔，外接管道，在集水之后经由管道派出，保持幕墙性能的优越性。
3、应该用密封性能好的材料把板材和边框相接的地方进行密封，这种材料应该具有这样的性能：能够在长时间的外接干扰和压力之下，保持足够的弹性。
4、对于各种连接缝的处理，其原则是既要保证功能需求，又应该保持玻璃幕墙的整体美观性。一般来说，可以活动盖板，使其把连接部分保护起来，避免损害，或者也可以采取不漏痕迹的办法，那就是对于玻璃幕墙上出现的微小破坏，及时处理。
5、由于玻璃对温度比较敏感，所以对于在隐形框玻璃幕墙的设计中，对于各构件间的拼接缝是有一定的要求的，不能太大，这样会严重影响美观，也不能太小，太小时玻璃幕墙在温度的作用下会产生变形，影响性能。一般来说，保持在15毫米左右就可以了。对于非隐形框来说，玻璃幕墙构件与的铝边框之间的距离设计也要满足温度变形的需求，太大太小都不行，一般设计规范要求在8毫米左右。
6、玻璃幕墙在使用过程中很有可能会出现松动，并且由于温度的变化，玻璃幕墙也会发生微小位移，因此这种情况下，幕墙各构件之间可能会出现摩擦噪音，在设计中应该在相关部位加入垫片，消减摩擦噪音的影响。
7、玻璃幕墙上的连接构件设计中要注意不要因为不同属性的接触而引发影响性能的电化学反应。
8、做好窗机的设计工作，考虑轨道、连接构件和外部荷载对其的影响。
9、对于可活动的玻璃幕墙，要控制可活动部分的面积在百分之十五一下，并且上悬角度小于30度，宽度小于3m。
三、玻璃幕墙的结构设计原则
玻璃幕墙一般都是处在建筑物的外部，是一种在起作用的结构护件，可能对其性能产生影响的因素主要有：自身荷载自重、外部的风压力、地震作用以及温度，这些因素都有可能引起玻璃幕墙的变形，所以对其的支护构件要有一定的伸缩变形能力，用来适应主体玻璃幕墙的变形，对于支护结构护件还有一个要求就是要有合理的力传递路径，当有外力作用在玻璃幕墙上的时候，支撑结构应该可以很快的把这些力传递开去，避免在玻璃幕墙上出现应力击中的现象。
一般来说，玻璃幕墙都是竖直的，而且面积很大，所以风荷载的作用下，玻璃会产生很大的弯曲应力，这是玻璃幕墙结构设计中首先需要考虑的因素。而在地震作用下，由于强烈的震动，可能会引起构件连接点的震动，从而引发松弛现象，导致玻璃幕墙坍塌事故，所以在结构设计中也要加强对其抗震性能的优化。
玻璃幕墙的结构设计要遵循以下的原则：
1、玻璃幕墙不能承受主题建筑的荷载作用力和地震作用，幕墙上的构件应该悬挂在主题建筑商，玻璃幕墙的施工要秉承围护的原则，而不是支撑。
2、对于玻璃幕墙和连接构件的刚度有一定的要求，要求能够在主体建筑在风荷载、地震和温度等作用发生位移变形的时候，避免出现幕墙的破坏。
3、对于非抗震设计下的玻璃幕墙，应该保证在风荷载的作用下玻璃的完整无损，此时连接构件也应该要保证玻璃幕墙能够有足够的能力应对主体的位移变形。
4、对于需要抗震设计的重要建筑，玻璃幕墙在遇到地震的时候应该不能破损，按照一定的抗震烈度进行设计，要保障在地震之后，玻璃幕墙基本完好，超过地震烈度的时候，玻璃幕墙的主体骨架可以再次利用。
5、一般在玻璃幕墙的结构设计中，应该要全面考虑自重荷载、风荷载、地震和温度等因素，各因素综合优化，提出最合理的设计方案。
综上所述，玻璃幕墙可以增加主体建筑的艺术气息，成本比较低等优点，在现代装饰中应用的越来越多，所以对其设计要求、设计要点、设计原则必须要研究清楚，制定一个更加合理的设计方案，使得玻璃幕墙既能够增加主体建筑的魅力，又能 保证其安全性。玻璃幕墙具有很宽阔的应用前景，有了对其的详细研究，相信它会被更好的应用到未来建筑的装饰中去。
参考文献：
[1]郭瑞逊，李雪.玻璃幕墙设计浅析[J].建材发展导向（下），2011，09(2).
[2]甘尚琼.玻璃幕墙设计技术关键要点[J].中外建筑，2011，02.
篇(5)
关键词：智能幕墙；通风换气；节能；隔音；遮阳
中图分类号： TE08 文献标识码： A
前言
新建筑理念是将生态理念和生态精神贯穿在建筑物的外立面设计中，将各种技术和功能通过建筑手段完美地结合起来。在细致的建筑美学和结构设计之外，赋予了建筑物立面更强的生态功能性。建筑物立面不仅仅起到划分空间的作用，同时也是建筑内外能量交换的媒介，在适应气候、注重能量动态平衡的同时追求内部空间的舒适性。双层幕墙正是在这种是建筑理念下诞生和成长的，也是建筑学界关注了几十年的研究领域。
一 双层幕墙的工作原理及分类
双层幕墙又称热通道幕墙、呼吸式幕墙、 通风式幕墙、节能幕墙等。由内外两层立面构造组成，形成一个室内外之间的空气缓冲层。外层可由明框、隐框或点支式幕墙构成。内层可由明框、隐框幕墙、或具有开启扇和检修通道的门窗组成。也可以在一个独立支承结构的两侧设置玻璃面层，形成空间距离较小的双层立面构造。
1、双层幕墙的工作原理
双层幕墙主要是利用气压差、热压差和烟囱效应使建筑外层有效的适应自然的天气变化，提高幕墙的保温隔热性能，从而使整栋建筑主体达到节能减排的目的。在寒冷季节，可以最大限度的吸收太阳辐射热，通过调节进出风口的大小，可以控制适当的新风换气量，而进入两层玻璃幕墙之间的缓冲空间的空气，已被阳光初步加热，再送入室内时可减少送暖量；夏季炎热时期，位于两层玻璃空间的遮阳设施被放下来，绝大部分太阳辐射能量在这里被挡住，并通过精心组织的自然通风排到建筑之外。由于外层玻璃具有遮风避雨及防盗作用，夜间室外冷空气可以通过开启的内侧窗户冷却建筑。
2、双层幕墙的分类
根据双层幕墙通风形式的不同，可分为：外循环式双层幕墙和内循环式双层幕墙。
外循环式双层幕墙外层幕墙采用单层玻璃，在其下部有进风口， 上部有排风口。内层幕墙采用中空玻璃、隔热型材，且设有可开启的窗或门。它无需专用机械设备，完全靠自然通风将太阳辐射热，经通道上排风口排出室外。从而节约能源和机械运行维修费用。夏季开启上下通风口，进行自然排风降温。冬季关闭上下通风口，利用太阳辐射热经开启的门或窗进入室内，可利用热能和减少室内热能的损失。
内循环式双层幕墙外层幕墙采用中空玻璃、隔热型材形成封闭状态。内层幕墙采用单层玻璃或单层铝合金门窗，成可开启状态。利用机械通风，空气从楼板或地下的风口进入通道，经上部排风口进入顶棚流动。由于进风为室内空气，所以通道内空气温度与室内温度基本相同，因此可节省采暖与制冷的能源，对采暖地区更为有利。由于内通风需要机械设备和光电控制百叶卷帘或遮阳系统，因此有较高的技术要求和费用。
二 双层幕墙的设计要点
1、外循环双层玻璃幕墙结构
(1)结构形式设计
在外循环体系进行通风结构设计时，要考虑楼体楼层不同高度，考虑到抗震
要求和风压影响，进、出风口的沙尘过滤网的“目数”应通过计算选用不同目数的过滤网，而解决由于楼层高度变化产生不同“烟筒”效应，出风口可采用“鱼嘴”式结构，在中国不要将滤网目数过大，防止空气滞阻。
外层幕墙作为建筑物的外表，一方面直接反映的是建筑物的造型，另一方面作为护结构，它还承受风荷载、防雨水等作用，因而其结构在强度与水密性方面应作为重点考虑，内层幕墙由于其主要是与外层结构形成换气层，所以更应该注意其余室内功能的配合，对其密封性能要求可适当降低。
2、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，欧洲的外循环体系结构在防尘与清洗等方向不能完全满足我国北方地区要求，因而在外循环体系防尘与清洗设计时应充分考虑我国实际情况，另外双层幕墙之间的过滤网设计应便于室内人的更换、清洗。
(3)节能结构设计
外循环体系的内层玻璃幕墙玻璃，应采用6＋12＋6mm，外层幕墙尽可能的采用夹胶钢化，内层幕墙采用热断桥铝合金结构，外层可采用点式驳接结构或铝合金结构，若内外层幕墙选用透明玻璃，就必须考虑冬季与夏季，白天与夜间的气候、温度不同，而对结构设计产生的影响。外层玻璃选用夹胶透明钢化，玻璃即便破损也不会附落，避免对楼底行人造成伤害，选择透明玻璃可使阳光充分进入双层幕墙之间“腔体”，形成温室效应。夏季考虑方式：由于白天阳光照射，使双层幕墙之间通道空气温度升高，内层幕墙若采用中空低辐射玻璃，太阳能可反射到双层幕墙“腔体”之间，通过“烟筒”效应使气流上升并通过上端出风口排到室外，从而减少室内与室外的温度交换，使幕墙达到节能要求，降低夏季制冷空调的负荷。夜间没有阳光照射，内层窗玻璃采用中空低辐射，使幕墙达到节能要求。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。
(4)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150mm～180mm为最佳，也应考虑内层幕墙开启窗或门的形式而定，避免影响窗或门的正常开启的关闭。
2、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，内层为钢化单层玻璃，并有内开启扇。双层玻璃之间距离一般100mm～200mm，中间加遮阳装置。它的换气方式是，在冬天，通道内加热的空气，通过热管水道被抽到室内，或打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高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，必须考虑到在天花板内侧，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。个别也有专门在秋天、春天时设计的自然空气向室内进行新空气交换装置。
(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改变角度的遮阳百叶装置。一般距外玻璃约80mm～100mm。
3、双层幕墙的优点及缺点
（一） 优点：
（1）隔声。良好的隔声效果是使用通风双层幕墙最重要的因素之一，特别是在外部噪声大的地区（如交通噪声等）。
（2）隔热。在冬季，减小空气腔内空气流速，增加其温度会降低玻璃表面传热速度，减少热损失，可以提高保温效果；夏季，自然通风、辅助机械通风或机械通风时，可以排出空气腔中的热空气，降低空气腔内空气温度，减少空调负荷。
（3）节能、减少环境影响。与传统的单层幕墙相比，设计合理时额外的一层外套能增加节能的效果。
（4）自然通风。通风双层幕墙一个重要优点就是能够自然通风（或有辅助风机通风）。不同类型的通风双层幕墙可以应用在不同的气候条件、朝向、位置和建筑类型中，以达到随时为室内提供新鲜空气的目的。
（5）热舒适性-内墙温度。因为供暖季通风双层幕墙空气腔内的温度比室外高，与单层幕墙相比，通风双层幕墙内层的温度可以与室内温度接近。另一方面，在设计中很重要的一点是在夏季不能让空气腔内的温度上升过高，应使过热的空气尽快从空气腔中排出，以带走热量。
（6）传热系数和太阳能总透射比都较低。
（7）对遮阳或照明设施的更好保护。因为这些设备布置在通风双层幕墙中间的空气腔内，它们可以不受风雨的影响。
（二）缺点：
（1）建造、维护和运行本高。和传统的幕墙比，建造成本要高很多，另外，维护和运行等各方面的花费也都比单层幕墙要高。
（2）防火。对于建筑防火而言，现在还不是很清楚通风双层幕墙的影响是正面的，还是负面的。但有研究人员提到了火灾时烟气在房间之间蔓延的可能性。
（3）减少建筑室内可利用面积。通风双层幕墙的空气腔的宽度从20cm到几米。因此会减少实际的使用空间，通常空气腔的宽度会影响内部参数和幕墙性能；有时，空气腔宽度越大，越能提高与外层相邻的内层的热舒适性。因此，选择恰当的幕墙宽度很重要，既不过宽（以节省空间），又要能满足各种使用要求。
（4）过热问题。这里主要说的是，若设计不当，在夏季时空气腔内的空气温度会过高，进而会使室内温度升高，增加空调负荷。这是个在设计通风双层幕墙时经常会遇到的问题。
（5）增加结构承重。双层幕墙结构与传统幕墙相比重量会增大，所以结构的承重也会加大。
（6）隔声。如果设计不当，会产生房间、楼层间串声的问题。
总结
双层幕墙的应用具有良好的节能性、环保性，已经在欧洲被仔细研究，并广泛应用。例如：德国对外循环体系的双层结构幕墙的应用较多，意大利和英国对内循环体系的双层结构幕墙的应用较多，法国对双层结构幕墙应用于旧楼改造。但在中国双层幕墙技术还不够完善，工程实例还较少，无论在理论还是实践中还需要专家、建筑专业人员等共同努力探索，随着人们对环境的日愈重视，双层幕墙必将成为我国今后幕墙发展的重要方向。
参考文献
[1]薛志峰.超低能耗建筑技术及应用[j].北京：中国建筑工业出版社，2005.[2]哈里斯・波依拉兹.通风双层幕墙办公建筑[m].北京：中国电力出版社，2006.
篇(6)
关键词：现代建筑；幕墙设计；技术规范；问题；措施
一、 建筑幕墙构造设计
1.1 幕墙防火隔烟设计
根据JGJ102 2003《玻璃幕墙工程技术规范》4.4.7内容：玻璃幕墙与周边防火分隔构件间的缝隙、楼板或隔墙外沿间的缝隙、与实体墙面洞口边缘间的缝隙等，应进行防火封堵设计。
在实际幕墙设计中，有些设计师在进行防火隔烟封堵设计时不是很合理，以至于与业主、监理或审图中心常常会产生一些技术上的摩擦。现就关于此项设计需要注意事项列举如下。
1.1.1 幕墙主体结构楼层梁处的水平防火封堵
a )不合理设计b )合理设计
l―― 1.5 mm厚镀锌钢板；2――lOOmm厚的防火岩棉隔离层；3――保温板(岩棉)；4――幕墙横梁。
图 1 幕墙主体结构楼层梁处的水平防火封堵
建筑幕墙处主体结构楼层梁处的水平防火封堵层应尽量接近玻璃面，不能只封到幕墙横梁的背部，横梁上方的防火岩棉隔离层厚度应满足大于等于100mm的要求；楼层间水平防烟带的岩棉宜采用厚度不小于1.5mm厚的镀锌钢板承托， 同时，如果纵向采用易燃物保温板如挤塑聚苯板，则保温板应设置在防火隔离层的上方，见图 1 。
1.1.2 幕墙横梁与主体结构洞口处的防火封堵
在幕墙设计中，玻璃幕墙横梁与主体结构洞口处的防火封堵往往被忽视，有的设计师在绘图时没有重视，甚至没有设置防火隔离。按规范要求，幕墙横梁与主体结构洞口处的防火封堵层厚度也不应小于100mm。
1.1.3 幕墙立柱与主体结构周边纵向防火、防烟封堵玻璃幕墙立柱与主体结构洞口周边纵向防火、防烟封堵厚度隔离层的截面尺寸也不宜太小，最好不小于1OOmm，否则不符合规范要求。
幕墙设计中，防火、隔烟设计一定要引起重视，近来，国家对防火规范方面要求比较严格。同时，在设计主体结构楼层梁处的水平防火封堵时要注意，不是把板后面的空间全部填满防火岩棉，而是在lOOmm厚度的防火岩棉隔离层范围内不留空隙就行了。
1.2 幕墙防雷防静 电设计
幕墙系统的防雷和防静电设计是确保幕墙工程的安全设计。良好的防雷和防静电性能可确保幕墙不遭雷击或因静电失火和影响整个建筑室内电器设备的正常使用。由于在幕墙系统中多处因防腐、防噪等原因设置了PVC装置，致使建筑物防雷装置不能直接起到接闪和防雷作用。这样，闪电对建筑的雷击往往也就变成了闪电对玻璃(金属)幕墙的雷击。
幕墙作为一种复合系统，局部采用了大量金属构件，幕墙的金属材质由于雷 电的效应，将会产生静电感应作用。当天空中的云由于摩擦或碰撞产生雷电和大地形成电场时，幕墙的金属杆件就会积聚大量的感应电荷，且这种感应电荷与雷云极性相反；当雷云瞬间放电后，云与大地的电场突然消失，这时幕墙的金属杆件感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生高达万伏以上的对地电位，这种静电感应电压对人和设备产生危害。所以必须消除静电对幕墙的影响。
按照规范要求，在建筑标高30m以上，幕墙必须采取防雷措施。目前，防雷的通常做法是幕墙位于均压环处的预埋件的锚筋(或者锚板)必须与土建均压环电焊连接；且lOm以内宜有一根立柱采用柔性导线上下连通，形成等电位，再与土建防雷系统连通，见图2。
图 2 幕墙防雷节点处理
1.3 玻璃采光顶设计
随着建筑幕墙 的快速发展和对周边环境及采光效果的需要，采光顶的使用及设计也越来越广泛。但传统采光顶构造方式很容易出现胶缝渗水及内部结露等现象，会给建筑本身及使用者带来一定的负面效果。笔者结合多年来的幕墙设计经验及施工现场体会，总结了一定的采光顶设计方法，供设计师们参考。
a ) 玻璃采光顶设计时，在型材上要注意选择，传统的设计一般没有考虑型材的二次防水措施，这样会导致胶缝渗漏水及冷凝水没有有效地排放，造成采光顶设计不完善漏水的现象。基于多方面的考虑，笔者在采光顶设计时，采用了统一的配套型材，使采光顶设计完善的同时，也注重了二次排水措施，有效地避免了渗水及漏水现象，见图3；
l――中空夹胶玻璃；2――玻璃附框；3――纵向支座；4――横向支座；5――钢结构 。
图 3
b )采光顶设计在考虑型材二次排水的同时，也要注意面板的分格尺寸。采光顶必须采用夹胶安全玻璃，如采用点支承结构，面板分格尺寸不宜大于1.6 m ×1.6 m。如果分格板块过大，容易产生较大的挠度，造成局部积水现象；同时面板过大也不利于后期的维护，如果玻璃自爆或其他原因产生破裂对后期的更换会带来更大的难度。在实际工程中由于玻璃板块较大会产生一定的挠度，造成雨水无法排出，导致积水，如此时间久了，就会使雨水通过胶缝渗漏到室内。
二、 建筑幕墙结构设计
结构设计是幕墙设计 中的一个重要方面，幕墙是建筑物的护结构，主要承受自身的重力荷载，以及作用在其上的风荷载、地震作用和温度作用。
2.1 幕墙的支承结构
支承结构是建筑幕墙重要的组成部分，它能把幕墙表面承受的风荷载、温度差作用、自身重量和地震荷载传给主体结构。因此，支承结构必须有足够的强度和刚度。它相对于主体结构有特殊的独立性，又是整体建筑不可分离的一部分。支承结构既要与主体结构有可靠的连接，又不承担主体结构因产生位移或变形对幕墙产生的附和作用。由于幕墙是可以拆换的维护结构，所以其结构设计使用年限不宜低于25年。
在幕墙支承结构设计中，立柱的上、下柱连接算是最普通的结构设计。JGJ 102--2003中6.3.3条关于上、下柱连接可采用长度不小于250mm的芯柱连接。此项要求主要是对铝型材而言，如果立柱是钢龙骨，上下柱连接也可以用钢板连接，前提是上、下柱位移一致就可以了。如果幕墙立柱是双跨梁结构模型，长短跨之比不应小于1／10，目前有些审图中心的审查员把长短跨比控制在0.15，如果层间结构梁高度不足，则跨距 比很难达到0.15的比例，这个问题后期可以与审查人员沟通解决。
2.2 幕墙后锚 固处理
幕墙后锚 固处理主要体现在锚栓形式上的选用，目前较普遍的锚栓选择上主要有化学锚栓与金属膨胀锚栓。两种锚栓目前尚不能说哪种好哪种不好，只能说它们承载原理有些区别。化学锚栓因无膨胀应力的锚固可以实现较小的边间距，其锚固原理主要是化学粘结力及锁键力来承受外界荷载；膨胀锚栓主要是通过膨胀片与混凝土间的摩擦力或对混凝土的压力，产生承载能力来承受外界拉力荷载。不论哪种锚栓，其承载力设计值不应大于其极限承载力的50％，且不宜在与化学锚栓接触的连接件上进行焊接操作。(注：部分内容来自于喜利得交流会资料)。
圈 4 化学锚栓和金属膨胀锚栓承载原理的区别
2.3 幕墙用预埋件设计
预埋件是用于固定幕墙支承结构的主要受力构件，因此预埋件的质量尤其重要。预埋件由锚板和锚筋组成。常用的幕墙预埋件有平板形和槽形两种。预埋件的锚板宜采用Q235B的钢材，表面作热浸镀锌防腐处理，锌膜厚度应大于40 m。锚筋应采用I级或Ⅱ级钢筋，目前普遍采用的是Ⅱ吸热轧螺纹钢筋，锚筋不得采用冷加工钢筋。在预埋件加工时，锚板与锚筋是采用塞焊还是T形焊并没有强制性规定，笔者认为焊接方式最好采用坡口塞焊，这样质量才比较可靠。不过，当锚筋直径大于20mm时，JGJ102--2003规范要求宜采用穿孔塞焊。
从预埋件的受力情况来分析，主要有两种形式：一种是受拉和受弯，一种受剪，见图5。对受拉和受弯预埋件来说，其锚筋的锚固长度可按下式计算：
L =α×fy×d/ft
式中：
fy ――钢筋抗拉强度设计值 ；
ft ――砼轴心抗拉强度设计值 ；
d ――钢筋公称直径 ；
α――锚筋系数(注：抗震设计的幕墙，钢筋锚固长度应按1.1倍采用)。
当结构计算中锚筋的拉应力设计值小于钢筋抗拉强度设计值时，则锚筋的锚固长度以不小于15d为宜，同时，锚筋长度不允许负偏差。
a )受拉和受弯埋件示意 b )受剪埋件示意
图 5 预埋件受力形式分析
三、 建筑幕墙面板设计
幕墙面板主要有玻璃、金属板材及石材等外装饰材料。
3.1 玻璃
玻璃作为一种透明材料被广泛应用于建筑、制造等行业，是幕墙的主要面材。所以，科学的选用玻璃对于建筑物的节能具有十分重要的意义。普通的透明玻璃 的遮阳系数SC> 0.5，阳光中的红外线热能大量地透过了玻璃被吸收，这导致它不能有效地阻挡太阳辐射能，其隔热保温效果不很理想。
目前的市场上，Low―E玻璃是一种对4.5 m～25 m波长范围中远红外辐射具有较高反射能力的镀膜玻璃。Low―E中空玻璃已成为节能型玻璃幕墙的首选材料。Low―E玻璃遮阳系数不大于0.4，具有低辐射、高热阻、低透光等优点， 一般应用于双层中空玻璃上。由于膜层的特殊作用，它可以将80％以上的远红外线热辐射反射回去，具有良好的阻隔热辐射透过作用，以达到节能的目的。
对于玻璃采光顶或玻璃雨蓬，其面板选择要注意节能及安全事项。有保温要求的玻璃采光顶应选用钢化中空 Low―E夹胶安全玻璃，且玻璃分格尺寸不宜过大，最好不超过2000mm；而玻璃雨蓬不需要保温，主要是遮雨用途，所以采用钢化夹胶玻璃就行了。如果夹胶玻璃上有花纹雕刻，其PVB夹片厚度最好采用 1.52mm，否则有花纹的部位连接可能不太牢靠。
3.2 金属板材
金属板材一般是指铝合金板材，主要包括单层铝板、铝塑复合铝板及蜂窝铝板。金属板材在室外装饰使用时，表面要进行氟碳喷涂处理，氟碳树脂厚度要符合设计要求。规范要求：海边及严重酸雨地区，可采用三道或四道氟碳树脂涂层， 其最小局部厚度不应小于35 m；其他地区，可采用两道氟碳树脂涂层，干膜厚度中最小局部厚度不应低于25 m。
同时，在金属板材表 面进行涂层前，其表面应进行预处理。预处理是为了除去板材表面上的油污和脏物及表面上自然形成的氧化层，这样可以形成一层与基材结合牢固又可以与氟碳漆紧密结合的化学物转化膜。
3.3 石材
这里所说的石材是指用于室外装饰的天然建筑板材，天然石材主要有天然大理石和天然花岗岩等。目前，用于室外装饰的石材一般采用花岗岩，花岗岩属于火成岩，主要成分以氧化硅为主，是酸性材质，且有强度高、质感好、外观效果佳等优点。石材幕墙的结构形式目前普遍的主要有两种：一种是铝合金短槽式干挂法，一种是背栓式干挂法。
石材面板设计加工时，石材挂件的尺寸标注一定要明确清晰。有些设计师在画石材面板加工时，挂件位置设计不合理，很容易出现后期隐患。以铝合金短槽为例，JGJ133―2001《金属与石材幕墙工程技术规范》第 6.3.4规定：两短槽边距离石材两端部 的距离不应小于石材厚度 的3倍，且不应大于 180mm。而在理论结构计算时，铝合金挂件的位置位于石材横向分格跨度的5处较理想。只是规范中没有说明石材横向跨度的分格尺寸，所以此项与规范并不矛盾。同时，石材面板的厚度不应小于25mm， 单块石材面板不宜大于1.5 m， 石材面板之间的嵌缝应采用中性(石材专用)硅酮耐候密封胶。
在石材幕墙钢龙骨现场安装时，有的施工人员往往会忽略细节，没有严格按照施工图施工，这样在后期很可能会出现安全事故。比如钢立柱与钢横杆连接时，钢横杆应该放在钢角码连接件的上方，而不是下方，见图6、图7。
图 6横杆放在钢角码下方不合理图 7 横杆放在钢角码上方合理
所以，在施工过程中，横杆应该放在钢角码连接件的上方。这样，作用在横杆上的力通过钢角码可以完全转移动到立杆上，同时也可以防止螺栓组中的螺帽脱落而造成石材坠落的严重后果。
四、 结束语
篇(7)
关键词：结构设计；复杂高层建筑群；控制差异沉降
一、工程概况
某商住广场公寓位于某市中心商业街的西延伸端,靠山的对面。它是由A、B、C、D、E、F共6座高层公寓(分3组,每2座通过连体结构相连)、3层商业裙房、下沉式广场和整体相连的地下室组成具有特色的高层建筑群。地面以上根据山和广场的空间取向,建筑层数从26层依次升至32层,在最高的C座和D座的屋顶,结合水箱、设备用房与空中花园组成“玻璃穹顶”,C座和D座高层建筑之间的拱形连体“空中茶室”外侧为大面积玻璃幕墙,形成“凯旋门”的建筑外形。目前，已成为某市的标志性建筑之一,如图1。
图1
地下1层(局部2层)主要是由人防、停车库、设备用房和下沉式广场等组成整体相连的地下室,并与城市地下人行过街通道相连,下沉式广场面积约680m2,不设永久性沉降缝和伸缩缝的地下室长度达208m(图2);建筑物总高度为117.53m,建筑总面积为133791 m2。
图2
二、地下室的工程设计
1地质条件
工程位于沿海软土地区的山脚下,因此,在编制《岩土工程勘察设计要求》时,设计除按照通常要求提供岩土工程勘察文件以外,还针对地下室和大底盘、带转换层、不等高多塔楼、连体组成的复杂高层建筑结构群对不均匀沉降十分敏感的特点,特别提出必须提供“建筑场地平面图的持力层层面等高线图”的要求,工程实践证明,此项工作为开展整体结构设计,大面积施工、工程管理和科学决策提供了极为重要的依据。
根据《岩土工程勘察报告(详勘)》的情况,地下水位高度,距地面仅0.6m。上层土质差,地面以下30~50m以内均为高压缩性或中偏高压缩性土层;基岩埋藏深且起伏大,下部稳定基岩的顶面倾角一般在30°左右,最大处可达60°以上,其中A座的承台底面距最浅的(7-3)中风化基岩层顶板面仅为20m左右,而E座的承台底面距最深(7-3)中风化基岩层顶板面达70m以上,岩土工程条件极为复杂。各土层的主要物理力学指标,详见表1。
表1
2基础和地下室的工程设计
整体相连的地下室约210m×80m(长×宽)左右均不设永久性沉降和伸缩缝,属超长钢筋混凝土结构,温度应力不可忽视,同时,上部为大底盘、带转换层、不等高多塔楼、连体组成的复杂高层建筑结构群,其中,高层公寓部分荷载大,裙房部分荷载小,下沉式广场甚至处于抗浮状态,荷载差异极大,地下室工程对不均匀沉降十分敏感,因此,建立科学的设计理念和正确的整体结构设计思路比单纯的结构计算更为重要。在设计中提出:采用“调”、“抗”、“放”整体结构设计的新思路与新方法,运用安全合理的技术措施和施工工艺,严格控制温度应力和差异沉降,综合解决地下室工程建设中的技术难题。
“调”―就是通过调整荷载中心和抗力重心的位置,调整上下刚度差,调整传力途径和传力方向,通过合理布桩,选择合适的桩型和稳定的持力层,按照整体沉降计算与分析结果调整桩长、桩径和利用回填土增加自重;加强施工期间的沉降观测,开展动态管理,按照沉降观测结果调整施工顺序和后浇带封闭时机,调整沉降差,努力减少或消除差异沉降对地下室结构的不利影响。同时,努力调整和控制施工与使用期间的温度变化差异,以减少内外温差、日照温差和季节温差对地下室工程的不利影响。
“抗”―就是按照实际的受力状况设置抗压桩和抗拔桩;基础、地下室外墙、底板和顶板的结构设计满足各种受力工况下的强度、刚度、稳定性和耐久性要求;地下室外墙、底板和顶板采用补偿收缩混凝土新技术,同时,重点部位和重点区域适当提高配筋率,以提高钢筋混凝土结构的抗裂和抗渗能力。
“放”―就是当“调”和“抗”已无法满足使用要求或者已明显不经济、不合理的情况下,采取直接将部分应力“释放”的设计方法。如:地下室在荷载差异较大的部位设置7条沉降型施工后浇带,待沉降趋于稳定后封闭,以减少混凝土的收缩应力和施工期间的差异沉降所产生的附加应力;地下室与城市地下人行过街通道之间设置沉降缝脱开等(图2)。
本工程均采用大直径钻孔灌注桩,并以第(7-2)强风化岩层或(7-3)中风化岩层为桩端持力层,桩端进入持力层不小于D(D为桩直径),并要求严格控制桩底沉渣(不得大于50mm),以便于尽可能地减少由于桩端持力层不同而产生的差异沉降。桩径按照其荷载大小、桩的受力类型和沉降计算分析,分别采用800mm、900mm和1000mm大直径钻孔灌注桩,桩身混凝土强度等级为C30。
为确保地下室大体积混凝土浇筑后的质量,主要采取以下施工技术措施:①利用混凝土后期60d强度代替28d强度;②采用合理的混凝土配合比,选择低水化热的矿渣硅酸盐水泥;③采用高效混凝土膨胀剂配制的补偿收缩混凝土技术,地下室底板、地下车道混凝土的限制膨胀率按1.8×10-4设计,地下室外墙和顶板混凝土的限制膨胀率按2.1×10-4设计,掺量由现场试验确定;④加强蓄热保湿养护,浇水养护不少于14d;⑤运用智能温度巡检测温系统动态控制技术,控制内外温差不大于25℃。
三、上部结构设计
上部结构是由3层裙房组成的大底盘,以及A、B、C、D、E、F共6座带转换层的不等高多塔楼高层公寓分3组,每2座沿高度方向通过连体结构局部相连组成的高层建筑群,属复杂高层建筑结构。
1结构选型及主要结构布置
为适应底部建筑大开间、多功能和上部公寓建筑的要求,在满足建筑各项功能要求的前提下,6座高层公寓设计充分地利用楼梯间、电梯井和管道井设置剪力墙,组成部分框支剪力墙结构体系,除C座和D座屋顶的“玻璃穹顶”,高层建筑之间的拱形连体“空中茶室”,以及商场大型“采光屋面”采用钢结构以外,其余均采用现浇钢筋混凝土结构,由于工程设计阶段的规范尚未正式颁布实施,因此,设计仍按照《混凝土结构设计规范》执行。
从建筑平面上看,A、B、C、D、E、F共6座上部高层公寓各自独立部分的平面和刚度并不相同,两个主轴方向平面和动力特性也有较大的差异,因此在结构布置时给予重点关注,通过调整剪力墙布置的位置和调整在剪力墙上开设“结构洞”的大小和位置,努力使其计算结果达到基本相近的设计控制目标。
混凝土强度等级由下到上为C40~C25;高层公寓除由电梯井、楼梯间和设备管道井剪力墙组成的核心筒和部分抗扭剪力墙落地以外,其余剪力墙厚度分别为250~200mm均不落地;6座高层主体结构的梁式转换层均设在标高14.5m的4层裙房屋面层;转换层上下结构侧向刚度均按照要求控制,框支梁和框支柱按“高规”要求设计,框支梁截面设计为60cm×150cm,落地剪力墙截面加大至400mm,由于这一部分屋面既是转换层的楼面,又是大底盘的顶面,楼板和梁在两座塔楼的同方向振动和相对振动中,受力十分复杂,会产生一定的水平剪力,必须进行特殊设计和构造加强处理,因此,转换层及相邻楼板的刚度按要求予以加强,楼板厚200mm,楼板和梁的上下钢筋通长布置,适当布置抗剪钢筋。
2连体结构设计
2.1钢筋混凝土连体结构设计
A座与B座、E座与F座高层连体结构采用现浇钢筋混凝土结构刚性连接,连接层的楼板和梁,在两座塔楼的同方向振动和相对振动中,受力也同样十分复杂,也必须进行特殊设计和构造加强处理,因此,连接层及相邻楼板的刚度按要求予以加强,楼板厚180mm,楼板和梁的上下钢筋通长布置,并在板内适当布置抗剪钢筋,连接梁与内部梁拉通,梁内增设纵向抗拉钢筋,箍筋全程加密,支座两端结构重点加强,图8是A座与B座连体结构平面。
2.2“可呼吸式”连体钢结构设计
C座、D座高层建筑26~29层之间设有“空中茶吧”,共两层,跨度29.7m,底层楼面距地面高度82m,外侧为大面积玻璃幕墙形成“凯旋门”的建筑外形,见图1。连体钢结构设计难点在于:①主体结构必须满足承载力、刚度、延性和稳定性要求,支座连接必须安全、可靠,特别是必须要满足在超强特大台风或地震作用下承载力与变形控制的要求;②虽然外侧大面积玻璃幕墙是由专业幕墙设计和施工单位来完成的,但作为主体建筑设计单位也必须积极创造条件,以减少主体建筑变形对外侧大面积玻璃幕墙的不利影响;③必须便于施工,可操作、可控制和可实现。
经过多方案的技术经济比较,C座与D座高层建筑之间的连体“空中茶室”采用钢结构连接,利用烟道作为连体钢结构的铰接支座,为了消除两幢高层建筑的“晃动”,以及连体钢结构的“热胀冷缩”对结构的影响,专门设计了一种适用于高层建筑的新型连体钢结构“呼吸系统”,以满足承载力和变形控制的要求。并经受住了多次超强特大台风的考验。
3结构的计算与分析
设计分别按照大底盘各塔独立和大底盘多塔连体分两次进行计算与分析,并对计算结果进行人工对比、人工内力组合和构件设计,特别是对薄弱层判别,连体结构以及相邻的上下结构要给予重点关注,对采用铰接形式的连体结构还应验算罕遇地震下的变形是否能够满足设计防坠措施的要求。计算程序采用SATWE计算,PMSAP校核,同时,选用ANSYS程序校核内力,并进行整体结构优化。
(1)计算基本风压设计取值w=0.70kN/m2,并按“高规”乘以1.1调整系数,地面粗糙度B类;基本雪压S=0.35kN/ m2;建筑结构安全等级为二级;结构重要性系数γ=1.0;抗震重要性类别为丙类;抗震设防烈度为6度;场地土类别为Ⅲ级;模拟施工方法计算竖向荷载;计算X、Y两个方向的风荷载和地震作用;计算振型为16个(振型参与质量满足“高规”要求);考虑扭转耦联振动计算。
(2)从计算结果可以看出,结构在风荷载和地震作用下其最大顶点位移和层间位移均满足“高规”要求。
四、结论
该高层建筑群的整体结构受力复杂,给结构设计、施工和工程管理带来多项技术难题,得出以下适合于解决工程技术难题的方法与思路:
(1)通过采用“调”、“抗”、“放”整体结构的设计思路和方法,安全合理的技术措施和施工工艺,以及科学的管理,综合解决地下室、大底盘、带转换层、不等高多塔楼、连体超限复杂高层建筑群工程建设中的各种技术难题。
(2)将“可呼吸”的设计理念运用于高层建筑的连体结构中,组成新型的连体钢结构“呼吸系统”,以消除两幢高层建筑的“晃动”,以及连体钢结构的“热胀冷缩”对结构的影响,并取得成效。