高层建筑玻璃幕墙设计要素解析

张晓明

（大同市建筑设计研究院，山西大同 037000）

0 引言

现阶段，我国城市中处处都可以见到高层建筑墙体装饰采用玻璃幕墙，已经逐渐成为现代化高层建筑的主要特点。简单来讲，玻璃幕墙是使用玻璃材料制成的，因为玻璃具有较强的易碎性，这样必定对高层建筑玻璃幕墙设计提出越来越高的要求。利用科学的设计，可以弥补玻璃幕墙存在的不足，使玻璃幕墙的各项优势得到全面发挥，是目前必须要重点探讨的问题。

1 概述玻璃幕墙

就玻璃幕墙来讲，主要是由面板、支撑结构组合等多个部分构成。通常可以将幕墙墙体划分成多种，比如：双层玻璃以及单层玻璃等。现阶段，在玻璃幕墙设计中普遍采用组合的方法，即将镜面与常规玻璃相结合，将对应的气体冲进到组合玻璃中，以形成中空玻璃。就中空玻璃来讲，其优点相当多，包括隔音效果明显以及防潮性能很强等，通过合理运用中空玻璃，可以对太阳辐射热进行有效的抵挡，以更好地完善生活环境，获得冬暖夏凉良好的效果。

2 高层建筑玻璃幕墙的重要性

如今我国很多高层建筑都应用玻璃幕墙，其将建筑外围的多项功能进行结合，包括保护功能以及装饰功能等，将建筑中艺术与技术相融合的建筑特色全面体现出来。当前，高层建筑玻璃幕墙是由很多部分构成，比如：常规玻璃以及镜面玻璃等，中间层选择中空玻璃，而中空玻璃可以划分成两层以及三层中空玻璃等。中空玻璃具有较强的防结霜性能以及隔热性能等，通过利用玻璃幕墙可以完善建筑内部环境，提高人们的生活质量，而且正是因为玻璃幕墙具有诸多优势，可以让高层建筑不需要使用过多的采暖制冷设备，从某个角度来看，发挥节能减排的重要作用，有利于保护自然生态环境，所以在高层建筑中运用玻璃幕墙是至关重要的。除此之外，玻璃幕墙既可以发挥出保护建筑外围的作用，又可以发挥出节能环保的作用，而且将其当作建筑外观装饰设计，可以使建筑外形更加美观，符合现代城市居民对于居住建筑的审美要求，所以高层建筑中玻璃幕墙设计显得尤为重要，必须要引起设计单位的重视。

3 高层建筑玻璃幕墙的基本设计原则

在高层建筑玻璃幕墙实际设计过程中，为了可以将玻璃幕墙的显著优势全面发挥出来，必须要确保设计质量，严格遵循基本原则，主要体现在以下几点：

3.1 科学性

就玻璃幕墙来讲，不仅是高层建筑的装饰结构，而且是外围护结构，其类型以及形式都直接影响高层建筑的总体立面效果，而且也影响其他的方面，包括建筑物幕墙节能效果以及工程造价。在高层建筑玻璃幕墙设计中需要充分考虑两点：①建筑物节能效果；②工程造价。具体来讲，玻璃幕墙类型和节点形式都很有可能影响工程造价，玻璃幕墙的节能效果会受到多种因素影响，比如：施工现场的气候环境以及玻璃幕墙类型等。只有认真遵循科学性原则，才可以在玻璃幕墙设计过程中，充分考虑每个因素，正确选择适合的玻璃幕墙类型以及形式。

3.2 适用性

在玻璃幕墙设计过程中，需要全面掌握施工现场的自然环境以及工程具体情况[1]。比如：在冬天气温低的地区设计玻璃幕墙，必须要运用保温性能优越的幕墙系统，在夏天气温高的地区设计玻璃幕墙，必须要运用可以外遮阳且隔热性能优越的幕墙系统。利用合理选择幕墙系统以及材料，让其在高层建筑中适合应用，可以是高层建筑具有更强的总体性能。

3.3 经济性与节能性的相统一

在高层建筑玻璃幕墙设计中往往需要充分考虑多个因素，比如：经济性以及节能性等，之所以这样，其主要目的在于玻璃幕墙设计容易影响建筑物内部能源消耗。然而若一味地重视节能效果，选用便宜的节能材料，而对建设成本没有足够的关注，就容易导致工程造价成本加大。若强调经济性而不重视节能性，就势必造成不能将玻璃幕墙的作用有效发挥出来。因此，在高层建筑玻璃幕墙设计过程中需要认真考虑多方面，包括玻璃幕墙的经济性以及节能性等，合理设计出最佳的设计方案。

4 高层建筑玻璃幕墙材料的选择

4.1 选择节能性强的材料

当前，随着技术日益进步，玻璃材料类型逐渐从单一变成多样化，而且性能都相当强。其中，就变色玻璃来讲，在管线照射下，随着光线越来越强，玻璃颜色越来越暗，如果温度很高，这时玻璃颜色就会变成乳白色，如果外界温度很低，玻璃颜色就可以恢复到刚开始的颜色。就LOW-E 玻璃来讲，市场上将该玻璃称之为低辐射玻璃，将适量的金属物质镀在玻璃上，这样玻璃表面就会出现镀膜层，对光线穿透玻璃是非常有利的，隔热性能相当强。就隔热玻璃来讲，可以充分吸收热量，利用隔热玻璃的功能，可以获取显著的隔热和降温双重效果。

4.2 加强玻璃幕墙的气密性

通常玻璃幕墙节能性容易受到玻璃气密性能影响，结合玻璃幕墙设计等级，科学控制其气密性，如果玻璃幕墙面积大于3000m2，需要对配件以及材料试件，确保与有关要求相符，确保玻璃幕墙具有较强的气密性。

4.3 优化玻璃幕墙遮阳系统

通过进一步优化玻璃幕墙遮阳系统，除了可以降低室内温度受到太阳辐射的不利影响，也可以使玻璃幕墙更加美观。具体来讲，在选择与设计遮阳系统过程中，必须要对外遮阳系数的具体要求和幕墙形式科学分析。

5 高层建筑玻璃幕墙的常见设计要素

5.1 可靠性设计

对高层建筑玻璃幕墙设计而言，最关键的因素主要包括两个方面：①安全性设计；②可靠性设计。因此，在高层建筑玻璃幕墙设计过程中，必须要认真遵循地区以及国家的有关规范，还有关于玻璃幕墙的设计要求以及设计标准，综合考虑幕墙重要受力构件受到玻璃幕墙地震荷载以及玻璃自重的影响，确保玻璃幕墙的稳定性以及安全性，建筑主体结构与玻璃幕墙的相互连接，容易影响玻璃幕墙的安全性以及稳定性，所以在玻璃幕墙设计中需要重点设计玻璃幕墙与建筑主体结构的连接安全性与隔离性[2]。而目前幕墙结构和主体结构之间的连接方法主要包括镀锌钢角码以及铝合金挂件等，其中，采用的幕墙结构类型分别是框架式玻璃幕墙以及单元式幕墙。

5.2 节能性设计

目前，我国高层建筑中运用玻璃幕墙装饰普遍存在的问题是能耗相当高，而伴随着我国节能标准越来越高，对高层建筑玻璃幕墙实施节能设计是主要问题。具体来讲，不管是玻璃幕墙系统类型还是玻璃幕墙材料，都必须要科学设计，使用价格实惠、质量合格的高性能断热材料以及玻璃，日益减少玻璃幕墙的K 值，以确保高层建筑玻璃幕墙可以获得显著的节能效果。

5.3 避雷设计

在高层建筑主体结构中最为重要的围护结构在于玻璃幕墙，通常不会针对金属框架实施独立的避雷设计，普遍采用与主体结构防雷系统相融合的方法，简单来说，就是指将幕墙的横竖向龙骨与建筑物主体结构内部的防雷系统进行连接，让玻璃幕墙与建筑物总体结构形成总体的防雷系统，利用建筑物主体结构自身的防雷接地系统向地下传送玻璃幕墙接收的雷电能量，以防雷电对玻璃幕墙以及建筑物主体结构造成严重的威胁。

5.4 防火设计

当前，随着人们生活质量的不断提高，对高层建筑防火性能有越来越高的要求，然而在高层建筑中玻璃幕墙属于外围护结构，对于高层建筑来说，是不可或缺的主要部分，然而因为玻璃幕墙长期面对烈火容易出现软化以及融化以及情况，需要将高层建筑玻璃幕墙防火设计真正落实到位。必须要在幕墙以及附近防火分隔构建以及楼板位置的缝隙，运用防火封堵设计方法[3]。目前，我国建筑设计中广泛应用的防火隔烟方法是防火封堵设计，主要是将不燃或者很难燃烧的材料填充于不同缝隙之间，进而避免在建筑物中迅速扩散火焰以及高温烟气。一般来说，在防火设计过程中，应该对以下几个方面多加注意：①对玻璃幕墙与建筑物主体结构之间的缝隙使用约1.5mm 的镀锌钢板全部铺满，再使用超过100mm 的防火岩棉来填充密实，将适量的防火密封胶注进到玻璃幕墙、镀锌钢板和建筑物主体结构之间[4]；②如果幕墙的窗槛墙和无窗间墙高度不超过0.8m，必须要将实体群墙以及防火玻璃群墙合理设置在各层楼板外沿；③对不同防火分区之间防火墙两边的玻璃幕墙来说，必须要紧紧依靠防火墙门窗洞口之间与边缘水平最靠近的距离必须要超过2m，而且需要合理设置宽度是2m 的竖向乙级防火玻璃[5]。

6 结语

最近几年，在高层建筑数量日益增多的背景下，人们要求高层建筑必须要具备更强的总体性能，不仅要重视高层建筑性能，也重视高层建筑外形美观。同时在高层建筑中科学运用玻璃幕墙，可以从本质上符合人们对于高层建筑的各方面要求，比如：性能以及美观性等。因此，需要从不同的角度、不同的侧面全面分析高层建筑玻璃幕墙设计要素，使高层建筑玻璃幕墙更加的安全稳定，以推动高层建筑健康稳定发展。