玻璃幕墙在建筑设计中的应用

玻璃幕墙在建筑设计中的应用

熊君

基准方中建筑设计股份有限公司 四川 成都 610000

摘要：随着我国现代建筑学科的产生和发展，人们的审美能力普遍提升，文化思想潮流带动设计风格不断变化，外立面装饰和建筑美感被人们广泛关注。玻璃幕墙是种特殊的外立面围护手段，相较传统的建筑建造，采用玻璃幕墙的设计工程更为复杂，设计成本及材料使用相对较多。我国较少建筑师能充分理解和掌握玻璃幕墙，为此，对玻璃幕墙进行总结，以供幕墙设计师与建筑师交流，共同创造出更多具有艺术价值和使用价值的建筑。

关键词：建筑设计；玻璃幕墙；幕墙设计；应用

玻璃幕墙具有明亮、通透、质量轻的优势，既能增加建筑外立面的美观，又能增强建筑的采光，还能减轻建筑重量，因而受到消费者和建筑设计者的青睐。玻璃幕墙的表现形式多样，在居民楼、商业楼、车间厂房中均有不同程度的应用。根据建筑物自身的特点，可采用不同类型的玻璃幕墙提升建筑物的整体美感和使用功能。

1.常见玻璃幕墙的类型特点及应用

1.1框架式玻璃幕墙

框架式玻璃幕墙的主体结构件通常在建筑幕墙施工前加工完成，并将主要的结构件分解运送，在工地中通过转接件进行安装，操作简单，施工成本较低。框架式玻璃幕墙按照视觉效果和造型可分为3种形式，即全隐藏式、半隐藏式和明框式，装配方式通常为压接和挂接两种。采用框架式玻璃幕墙能呈现建筑的立面整体效果。因框架式玻璃幕墙的施工手段更灵活，故在复杂的建筑结构中表现优异，其主体结构适应能力较强，使其在居民楼中被广泛应用。但因框架式玻璃幕墙需在施工现场进行安装，导致建筑施工的工作量较大，对建筑施工人员的素质要求较高，建筑师需根据施工队的能力进行调整。

1.2点式玻璃幕墙

点式玻璃幕墙主要由玻璃面板、点支撑装置和支撑结构组成，构成元件较少。点式玻璃幕墙通常由驳接爪件配合，采用球铰连接，支撑头能够随着玻璃面板在支撑点的转动变形而转动，从而具有更强的适应玻璃幕墙变形的能力。玻璃面板可采用单层、中空和夹层玻璃等。点式玻璃幕墙更加通透、美观、可靠、实用，能使室内空间和室外环境更加和谐，其丰富的形态和颜色能够使用在任何建筑上，也因此获得建筑师的喜爱。点式玻璃幕墙的制作工艺成熟稳定，建筑的关键部位通常采取此种工艺施工。

1.3单元式玻璃幕墙

单元式玻璃幕墙的建筑形式较特别，主要在工地进行整体吊装。单元式玻璃幕墙的各结构件和饰面材料组合成的单元板块在生产加工车间已成型，在建筑主体结构上将调整好的挂接件进行连接，并进行微调，即安装完毕。单元式玻璃幕墙可按照结构进行区分，主要有横滑型与横锁型、对插型与对碰型、开口型与闭口型、普通型与特殊型。单元式玻璃幕墙的工业化生产能降低生产费用，缩减建设工期，有效降低建筑成本，经济效益和社会效益良好。但单元式玻璃幕墙的建筑施工有严格的顺序，只有按照固定的对插次序进行，才能保证整体工程的最终质量。

1.4双层玻璃幕墙

双层玻璃幕墙的两片玻璃中通常进行真空处理，具有隔声和隔热的作用。双层玻璃幕墙通常由遮阳装置、内外层幕墙、进出风装置组成，具有舒适、节能、环保等功能，可降低室外恶劣天气对室内环境的影响。高级建筑通常选用双层玻璃幕墙进行室内保温。按照通风的方式，双层玻璃幕墙可分为整体式、通道式、廊道式、箱体式4种。相对于单层的通风幕墙，双层玻璃幕墙设计更复杂，且造价较高，因此需根据建筑物的实际价值和业主的经济实力考量使用。

1.5全玻璃幕墙

使用全玻璃幕墙形成的建筑物具有全透明和全视野的特点，提升建筑物使用者的感官体验，广泛应用于建筑的厅堂和商店橱窗。因建筑物的单层高度较高，故幕墙玻璃的高度为4～12m。全玻璃幕墙的出现得益于当代玻璃生产技术的提高，满足建筑师多样化的设计需求，形成特定风格的建筑物。为减小玻璃厚度，通常利用玻璃框架固定于建筑体的横梁上，以保证玻璃的支撑效果。全玻璃幕墙的尺寸较大，在施工过程中需留有合适的施工空间，且照顾到不同建筑的施工要求和建筑功能需求。

2.玻璃幕墙在建筑设计中的缺陷

玻璃幕墙的出现满足了人们对现代化建筑的追求，为建筑增添了新的色彩。不过，在实际工程中，玻璃幕墙的应用也存在一定的缺陷，本文对其进行进一步的分析。首先，玻璃幕墙会增加光污染。玻璃幕墙工程中所采用的镀膜玻璃、涂膜玻璃等在日光的照射下会在玻璃表面产生反射眩光现象，即产生光污染。光污染会对室外光环境带来负面影响，也会对人的健康和过往交通安全产生影响。高层建筑玻璃幕墙上的反射会造成过往司机视力错觉或者暂时性失明，引发交通事故。同时，夏日强烈的光照反射到室内，会增加室内外的光照强度，提高室内温度。有研究表明，长期处于强光污染环境会造成人的视网膜损伤，导致视力下降。其次，玻璃幕墙存在一定的安全隐患。玻璃本身属于脆性材料，在受到外力时容易破坏，玻璃幕墙的耐久性受很多因素影响，如现场安装质量、骨架结构等。特别是在一些台风较多的地区，玻璃幕墙出现破损的情况增多，安全问题也更加突出。最后，玻璃幕墙后期维护难度较大。玻璃幕墙本身透明性强，所以在后期使用中一旦出现积灰或者破损都会影响建筑的整体效果。因此，玻璃幕墙工程在设计时应该考虑到后期的维护问题。玻璃幕墙的清洁维护方式包括机械作业与人工作业两种。机械作业虽然效率高，也不容易受外界因素干扰，但是清理不够彻底，且有些地方无法使用。人工作业虽然清洁效果好，但是作业效率低，受外界环境影响大，且存在一定的安全隐患。

3.玻璃幕墙建筑设计要素

3.1结构选型

玻璃幕墙的种类比较多，而且不同类型之间存在明显的差异，在建筑工程设计中必须要保证结构选型的合理性。从建筑结构设计特点出发，综合建筑形象以及界面尺寸的受力特点，完成支承结构类型的选择。各种玻璃幕墙在围护功能方面大同小异，相差较大的是结构的艺术形式，所选玻璃幕墙的类型直接决定了建筑的外形。对于航站楼的玻璃幕墙来讲，要以建筑的整体风格为基础，强调整体表现效果，综合建筑功能、成本、外观、能耗以及施工等多方要素做合理选择。并且，与其他建筑不同是航站楼玻璃幕墙具有更大的跨度，立面玻璃幕墙存在着更大的受力面积，通过自身支承结构来传递竖向荷载，在设计中应充分考虑防风性，以免受到风力影响，导致稳定性差［４］。

3.2合理选材

对建筑玻璃幕墙进行选材，主要从玻璃面板材料和结构构件材料两个方面进行。其中，常用的玻璃材料如平板玻璃、安全性玻璃、节能性玻璃以及装饰性玻璃等，要根据建筑功能需求以及内外环境等因素综合选择。把握好材料的主要性能参数，包括可见光透过率与反射率、传热系数、遮阳系数等，另外对于本文案例中的航站楼来讲，除了上述几项以外，还要综合考虑隔音性、安全性以及室内视觉性等要求。随着玻璃幕墙技术的不断发展，相应的玻璃材料种类也在逐渐的增多，出现了有色玻璃、镀膜玻璃、贴膜玻璃、彩釉玻璃等，在选择上更具丰富性，在确保玻璃幕墙功能性的同时，也增强了艺术性与美观性。从技术角度分析，玻璃材料的选择有着严格要求，需要根据玻璃幕墙的类型来选择。框式玻璃幕墙一般玻璃材料便可满足，点支承玻璃幕墙则要求必须配套使用安全玻璃，如钢化玻璃、钢化中空玻璃以及钢化夹胶玻璃等。玻璃幕墙骨架基本上均是采用铝合金型材进行施工，为抵抗内外因素的影响，施工时还要对材料表面进行阳极氧化、粉末喷涂等处理。另外，搭配铝合金型材使用的还有隔热条，因为铝合金具有较高的导热系数，明框施工会产生室内外冷桥导致能耗增加，通过隔热条的应用可以在一定程度上降低热桥的影响。另外，玻璃幕墙多采用奥氏体不锈钢施工，点支承以及全玻璃幕墙的不锈钢支撑则以ＳＳ３１６居多。

3.3立面分格

受现有技术水平限制，玻璃面板材料无法以一个整体的形式用于建筑立面施工，实际操作中需要对其进行立面分格处理。幕墙分格不仅要考虑立面效果，而且需要综合建筑内部功能、室内视觉、层高、室内空间柱网以及玻璃尺度等多方条件。依然是以航站楼为对象，立面分格设计要强调水平向或垂直向的线条要求，确保科学分格。同时，还要兼顾经济性要求，保证材料具有较高的利用率，控制玻璃面板尺寸与玻璃原片规格的差异要尽量的小。同一建筑玻璃幕墙分格必须要保证模数尺寸的统一性，分格尺寸不统一往往会造成施工难度的增加，而且会产生很多额外的成本支出。无论是采用何种分格方式，均要保证玻璃幕墙施工以及使用的安全性，尤其是航站楼这种大跨度分格玻璃幕墙，要以安全设计为主，减少隐患。

3.4节能降耗

玻璃幕墙使用面积比较大，再加上传统玻璃材料热工性能较差，在使用过程中就会产生更多的能耗，因此要重视节能设计的重要性。首先要合理选择，玻璃材料的热工性能直接关系着整个玻璃幕墙的能耗，要求玻璃幕墙要保持良好的保温隔热性能与气密性能。同时，还要做好玻璃幕墙的遮阳设计，在降低太阳辐射产生热量的同时，减少建筑能耗，另外，还要注意对新型节能材料以及节能技术的应用，能够更大程度上来减少建筑能耗。

4.应用策略

4.1自然采光设计

玻璃幕墙设计一大要点便是保证足够的自然采光，从建筑工程所处区域环境、气候特点等出发，选择合适的玻璃幕墙类型，并搭配适应的玻璃面板材料，保证良好的通透感。而阳面则可以采用茶色玻璃幕墙，既可以保证一定采光效果，又可以避免阳光直射带来的辐射热，将能耗控制在一个合理的范围内。另外，还要灵活应用变色玻璃，保证能够最低限度的满足建筑阴面和阳面采光需求，且达到室内视觉的应用要求，以免强光照射影响室内视线效果。

4.2自然通风设计

良好的通风也是玻璃幕墙设计需要注意的一个方面，可以将部分玻璃幕墙设计成开闭式，遇到阴雨天气时直接将其关闭形成一个密闭空间，而晴朗天气则可以打开，提高室内通风效果，实现环境调节，降低能耗。通过对玻璃幕墙的灵活化设计，不仅可以满足实际应用需求，同时还可以优化建筑节能效果，提高建筑设计综合效果，切实满足实际应用需求。

4.3防渗漏设计

渗漏水是玻璃幕墙比较常见的质量问题，在前期设计时必须要加强对此方面的研究，分析总结导致渗漏发生的原因，确定问题出现的基本条件，然后结合建筑实际情况，制定针对性的预防方案，提高玻璃幕墙设计综合效果。而对于防水装置则应当基于等压法设置相应的压力孔，以确保幕墙内外压力平衡，然后通过压力差将幕墙内积水转移到另一层，达到防水设计的目的。

结语综上所述，玻璃幕墙作为现代建筑建设常用围护形式，具有更强的艺术性与美观性。在建筑设计中的应用需要注意的事项比较多，想要保证每个细节均符合工程建设要求，首先必须要掌握玻璃幕墙的特点，并从实践经验中总结和发现问题，提前做好规划预防，结合工程建设要求，来合理选择玻璃幕墙表现形式，重点突出其所具有的优势，进一步完善建筑工程的功能性，过合理设计实现预期的建设目标。

参考文献

［１］王自伟，李久林，张怡，等．国家速滑馆天坛轮廓玻璃幕墙容差设计与应用［Ｊ］．施工技术（中英文），２０２２，５１（２）：１１－１３＋３２．

［２］徐涵，杨健，王星尔，等．反向传播神经网络在隐框玻璃幕墙脱胶损伤识别中的应用［Ｊ］．硅酸盐学报，２０１９，４７（８）：１０７３－１０７９．

［３］黄作林，秦广圣，李明，等．枣庄市民服务中心超高钢板肋玻璃幕墙系统研发与应用［Ｊ］．建筑结构，２０２１，５１（Ｓ１）：２２８１－２２８６．

［４］何昱．建筑设计中新材料与新技术的应用研究［Ｊ］．全国性建材科技核心期刊———陶瓷，２０２１，４２３（１）：１１６－１１７．