高层建筑玻璃幕墙设计与质量控制分析

刘永生

【摘要】近年来，我国城市化进程加快，各类高层建筑的规模逐步扩大。在新建建筑工程的建设中，玻璃幕墙的设计和应用有着广泛的范围。对高层建筑玻璃幕墙设计要点进行了探究，在设计中要突出玻璃幕墙光影表现效果，合理设计玻璃配比，构建多样化的艺术造型，要注重结合项目建设现状选取对应的设计方式。分析了玻璃幕墙工程建设中常见的质量问题，并从安装预埋件、连接件安装与龙骨施工等方面，提出了针对性的质量控制措施，旨在提高项目施工质量。

【关键词】高层建筑;玻璃幕墙;设计要点;质量控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.083

在高层玻璃幕墙设计与施工中，要注重对项目建设现状与建设要求进行分析，整合多项要素，拟定完善的设计与施工方案。在施工中对预埋件安装、龙骨架施工、连接件安装等集中管控。做好施工管理，全面提升玻璃幕墙施工成效，提高玻璃幕墙稳定性、安全性，全面适应项目预期建设要求。

1、玻璃幕墙概述

高层建筑玻璃幕墙一般采用中空钢化玻璃或者中空夹层钢化玻璃。

中空玻璃（Insulating Glass） 由两片或多片浮法玻璃组合而成，玻璃之间用铝合金隔框隔开，铝合金隔框内填充有干燥剂，隔框与玻璃之间用丁基胶密封后再用聚硫胶（用于明框幕墙）或结构胶（用于隐框幕墙）作二道密封，中空层（厚度为：6、9、12、14、17mm，常用9、12mm）可以是干燥空气，也可以充惰性气体（如氩气、氪气）或特种气体（如氟化硫），中空玻璃有很好的保温及隔声性能。

夹层玻璃（Laminated Glass）：最常用的夹层玻璃为两层玻璃中间放置一层（0.38 、0.76、1.14、1.52等）或多层玻璃多层聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片，经高压窑等设备的加压加热工序组合而成的夹层玻璃。其最大的特点为安全性，当遭受外力破坏后只产生裂痕但不会碎落。还具有良好的隔声和防紫外线的功能。PVB能吸收冲击能量，用不同厚度的PVB和玻璃片数可制成防弹玻璃。PVB不能浸水。

2、高层建筑玻璃幕墙的设计原则

2.1 合理性

玻璃幕墙是高层建筑工程装饰性结构和外围护结构，对于高层建筑工程来说，采用的幕墙的形式和类型都会对高层建筑整体立面效果造成一定影响，这也就会对幕墙的节能效果和工程整体造价产生影响。在设计玻璃幕墙时，要考虑高层建筑工程的整体节能效果和造价。总而言之，高层建筑工程造价和节能都受玻璃幕墙设计影响，

玻璃幕墙的节能效果与高层建筑的造型、幕墙类型、玻璃传热系数、工程所在区域气候环境各项因素都有着密切关系，因此，在设计时必须遵循合理性原則，全面考虑各项因素，科学选择玻璃幕墙类型和形式，完成对玻璃幕墙的设计。

2.2 适用性

设计高层建筑工程玻璃幕墙时，要全面了解高层建筑工程所在区域的自然环境以及工程具体情况，做好相应分析工作。例如，在冬季较为寒冷区域内进行玻璃幕墙设计时，要采用具有良好保温性能的幕墙系统，而在夏季较为炎热地区进行玻璃幕墙设计时，要采取外遮阳且隔热性良好的幕墙系统。对于玻璃幕墙来说，要进行幕墙材料和系统选择，确保选择的材料和幕墙都能够被合理应用到高层建筑工程中，进而使高层建筑工程整体质量得到进一步提高，满足应用需求。

2.3 经济性与节能性

经济性与节能性是设计高层建筑工程幕墙时必须考虑的一项内容，这主要是因为设计的玻璃幕墙性能会对高层建筑工程内部的具体能耗造成一定影响。 需要注意的是，若设计人员在实际设计玻璃幕墙时只注重节能，而不考虑经济问题，一味采购价格昂贵的节能材料，忽视高层建筑工程的整体建设成本，这可能还会导致工程总成本过高;如果只注重经济性，而不注重节能性，则会导致玻璃幕墙的作用无法得到合理发挥。可见，在设计高层建筑工程玻璃幕墙时，要综合分析玻璃幕墙的经济性与节能性，最终设计出一个满足需求的方案。

3、玻璃幕墙设计要点

3.1发挥玻璃光影效果

在设计期间需进行多方面论证，结合玻璃幕墙自身具备的特性，保证玻璃幕墙达到抗压能力的前提下，具有良好的光影艺术效果，最大程度发挥玻璃在建筑外观方面的美化作用。设计人员需要认真调研建筑周边环境，考虑玻璃幕墙对其他建筑的反射影响，收集工程项目的建筑参数，对环境要素进行整理与分析，从宏观层面进行整体设计，在保证建筑具备美观特质的同时避免出现光污染。

3.2合理设计玻璃配比

为提升建筑整体观感效果，必须对建筑外立面进行科学的比例划分，确保玻璃尺寸科学合理，与其他材质无缝对接，提升建筑整体的观感效果，使建筑具备良好的协调性。

3.3设计多样的艺术造型

需要考虑玻璃幕墙承重方面的需求，对建筑材料进行科学的预判，从施工经济、技术等层面出发，选择合适的建筑材料，借助多种材料搭配提升建筑造型的观赏性。

4、玻璃幕墙结构

玻璃幕墙是由支撑结构体系与玻璃面板组成的、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性结构。主要荷载有自重、地震荷载和风荷载，其中又以风荷载影响较大。风荷载的传递途径为面板-横梁（立柱）-转接系统-埋件-主体结构。其中，幕墙龙骨可以根据建设项目要求选择不同型材配置构成，采用连接件固定装饰玻璃。在幕墙龙骨设计过程中，需要考虑到幕墙承重支撑体是否满足设计要求，对玻璃幕墙载荷分布状态进行分析，确保幕墙龙骨可以承受玻璃和幕墙所受到的荷载，通过自身结构传递给支撑体系，再由支撑体系将荷载反馈于主体结构中。玻璃幕墙可以达到美化建筑外立面的效果，同时其还拥有维护建筑的功能。另外，玻璃幕墙可靠性与安全性体现于抗风压性能、气密性能、水密性能、平面内变形性能、抗震性能、防火性能、耐撞击性、承重力性等方面。

5、玻璃幕墙工程质量存在的问题

5.1使用材料问题

玻璃幕墙施工期间，必须选择符合国家规范要求的材料，如果选择不合格的材料，将会使幕墙的使用寿命大幅缩短，还可能会影响到玻璃幕墙整体质量，让用户难以获得良好的居住体验。部分工程设计使用钢化玻璃，但是却在实际施工中以次充好，使用普通的镀膜玻璃或是半钢化玻璃，由于普通的镀膜玻璃及半钢化玻璃强度无法达到设计要求，会存在一定的安全隐患。部分工程为了缩减工程成本，选择刚度不足的不锈钢滑撑作为开启扇应用材料，严重降低了玻璃幕墙的整体质量。

5.2构件制作质量问题

构件是玻璃幕墙施工的重要材料，可能由于铝合金型材及切割精度没有达到制作标准，导致构件质量无法达到规定要求。铝合金型材相邻构件装配间隙存在过小或过大的情况，部分玻璃幕墙在玻璃切割后，因为倒角没有按照技术要求处理或操作人员技能水平不足，容易在此过程中造成边角应力集中，最终导致玻璃破碎。

6、玻璃幕墙工程质量控制策略

6.1预埋件的安装

建筑玻璃幕墙施工期间，应深入研读设计图纸，掌握施工作业要求，并严格按照设计图纸对预埋件尺寸要求进行相应的复核。在预埋件加工过程中，需要确定预埋件尺寸是否达到规定要求，如果误差超出规定范围，需要重新返工。安装前，应确定预埋件安装的位置，按照施工方案并结合现场情况进行多方面考量，建筑主体与预埋钢筋两者应该进行合理的固定，根据建筑主体结构钢筋与预埋钢筋两者的焊接牢固程度，灵活的选择焊接方式，在一般的工程中，以点焊的形式居多。应保证预埋件安装位置精准并在后期不会发生移位，将预埋件位置偏差维持在20mm范围内，高度误差控制在10mm范围内。最后，混凝土振捣施工是预埋件安装技术需要重点关注的内容，为保证相关工作顺利进行，需要确保锚板底部混凝土已经振捣密实。采用后锚固处理的方式，同时确保锚栓尺寸达到设计施工标准，并且锚固深度也要满足设计要求。

6.2连接件的安装

高层建筑玻璃幕墙施工期间，应该重视连接件安装技术的应用。连接件是玻璃幕墙的重要材料，需要在连接件安装前确保其质量符合要求，同时确认型号以及种类与设计要求一致，在连接件安装期间必须保证预埋件位置在规定的范围内。此外，在施工过程中一旦发现预埋件位置偏离正常值，需要进行纠偏处理，采用焊接或螺栓，使用锚固处理手段，安装3根立柱对连接件进行调平处理。采用焊接连接预埋件和连接件的过程中，应该注意焊接方式，焊接应连续、饱满，需及时敲掉焊渣。还应该在完成质量检验工作后，对其进行防腐处理，可以采用涂抹防锈漆的方式。

6.3龙骨施工技术

龙骨施工作业将会直接影响到玻璃幕墙的整体效果，施工人员需要在龙骨制作期间，熟悉设计图纸内容，了解立柱的连接方式，并按照设计图纸标记的位置使龙骨正确的安置在2个连接件中间，并在两者接触的部位放置防腐垫片，使用连接螺栓紧固立柱与连接件，调整垂直度与平整度。立柱可以采用插接或焊接形式，在立柱安装结束后，需要对整体进行微调，在此过程中要求水平方向具有3根或3根以上立柱，竖直方向具有2根或2根以上立柱。相邻的立柱高度差在3mm之内，同一层的立柱高度差最大允许值为5mm。龙骨施工过程中，通常采用吊垂或是水平尺测量主梁的垂直度，根据测量结果进行科学管控，而水平方向以定位轴线作为水平面进行误差控制，将高差控制在3mm范围内，将前后方向的偏差控制在2mm范围内，将左右方向的偏差控制在3mm范围内。

结语：

高层建筑玻璃幕墙可以美化建筑外立面，同时还能稳定建筑的局部结构，玻璃幕墙具有操作简洁且施工表现优异的特点，因此成为高层建筑项目常用的作业方式。在工程进行前，必须收集工程所在地的相关参数作为建筑玻璃幕墙设计的参考数据，根据项目建设要求灵活的寻找工程特征，确定结构作业方式，在满足工程设计规范及结构强度刚度的基础上，通过合理的作业方式，提升玻璃幕墙的可靠性、安全性，确保玻璃幕墙施工可以顺利进行，并在規定时间内移交工程项目。

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