浅析玻璃幕墙结构的深化设计

洪海波

摘要：建筑幕墙作为建筑工程的一项外围护结构或装饰性结构，在我国的国民经济建设中已得到了广泛的应用，建筑节能、绿色环保、生态健康、可持续发展的建筑设计理念已成为建筑设计今后的发展方向，对建筑幕墙设计既提出了越来越高的要求，又迎来了难得的发展机遇和严峻的挑战。

关键词：玻璃幕墙设计；原则；应用

玻璃幕墙结构很好的将立面虚化，与建筑的实墙形成虚实对比，使建筑的立面更为丰富。玻璃可以满足采光和通风的要求。玻璃骨架可以将立面分隔，使立面有更多的变化。摩天大楼通体的玻璃幕墙映衬出空明的蓝天和飘舞的白云，更为之增添了绚丽的色彩。

一、玻璃幕墙的概念

玻璃幕墙是指由支承结构体系与玻璃组成的。可相对于主体，结构有一定位移能力，不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构，由于其具有吸收红外线，减少进入室内的太阳辐射，降低室内温度等优点，因此在我国建筑工程中得到广泛应用。玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法，是现代主义高层建筑时代的显著特征。

一般情况下，玻璃幕墙是用铝合金或其他金属轧成的空腹型杆件做骨架，以玻璃封闭而成的房屋围护墙。有单层和双层玻璃墙体。反光绝缘玻璃厚6mm，墙面自重约40kg/m2，有轻巧美观，不易污染，节约能源等优点。幕墙外层玻璃的里侧涂有色彩的金属镀膜，从外观上看整片外墙犹如一面镜子。

二、玻璃幕墙的优缺点

优点：玻璃幕墙是当代的一种新型墙体，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，如纽约世界贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都采用了玻璃幕墙。香港中国银行大厦、北京长城饭店和上海联谊大厦也相继采用。

缺点：玻璃幕墙也存在着一些局限性，例如光污染、能耗较大等问题。此外，玻璃幕墙光洁透明的天生丽质并不耐污染，尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区，玻璃幕墙极易蒙尘纳垢，这对城市景观而言，非但不能增"光"，反而丢"脸"。所用材质低劣，施工质量不高，出现色泽不均匀，波纹各异，由于光反射的不可控制性，导致了光环境的杂乱。但这些问题随着新材料、新技术的不断出现，正逐步纳入到建筑造型、建筑材料、建筑节能的综合研究体系中，作为一个整体的设计问题加以深入的探讨。

三、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。

要主要在對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。

四、玻璃幕墙的结构设计原则

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。

五、玻璃幕墙在设计中的应用

1、立面构成

建筑的层高、开间、柱距的大小是按建筑模数取定的尺寸统一划分，等距等高，并且格线只有水平和垂直两个方向，如果将其视作平面构成的骨格线的话，玻璃窗板就是基本形，整个幕墙立面如同一个平面的重复构成图案。重复排列具有很强的秩序性和统一感，为避免呆板和单调，设计时可在框格的面积划分上、玻璃板的颜色上、相邻材质上、组成新的图案上进行变化，以达到视觉效果的完美，同时要防止过于散乱而琐碎。

玻璃幕墙多用在高层建筑上，可以通过建筑表面的玻璃幕墙的各种变换达到立面设计效果。玻璃幕墙可以表现出虚实，光影，立面分隔的效果。玻璃还可以形成平面，曲面。

在这个建筑中，玻璃幕墙形成了一个曲面，形态十分流动，具有动感。采用了横框竖隐的玻璃幕墙形式，将建筑立面进行横向划分，使玻璃立面能横向延伸，具有美感。这样一个虚的立面与顶还有旁边的实墙形成强烈的虚实对比。

2、 色彩构成

可以在整体都是白色的玻璃幕墙上穿插一层黑色的玻璃幕墙，这样做，可以使这一层黑色的玻璃幕墙更为显眼。这样的色彩变化可以使建筑立面不那么呆板，稍稍形成色彩变化，打破立面的整体感。使建筑的色彩更为丰富。

3、 对立统一

玻璃幕墙是"虚的"，墙面是"实的"，可以达到虚实结合的效果，同样，不同材质带来了不同的虚实感受，相互组合，要达到对立统一的效果。体块，条，面，点相互穿插，形成对立统一的空间效果。

这个建筑是将一个条状建筑嵌入了一个块中，条状建筑是采用了竖向分隔，而块状建筑是隐框碎玻璃的形式。两者的有机结合，使立面达到了对立统一的格局。

结语

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：

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[2]甘尚琼.玻璃幕墙设计技术关键要点[J].中外建筑，2011，02.

[3]田丽华.浅谈玻璃幕墙设计的一般原则[J].科技情报开发与经济，2011，21.