双层呼吸式幕墙在节能型建筑中的应用研究

高博GAO Bo；王伟龙WANG Wei-long

（陕西华山路桥集团有限公司，西安 710016）

0 引言

当前，在我国城市化加速推进的背景下，建筑业正在快速地向现代化发展。玻璃幕墙是一种新颖美观的建筑外墙设计与装修形式，它既反映了现代高层建筑的特色，又对建筑外墙起到了一定的装饰和保护作用。但是也有缺点，比如，高层建筑的玻璃幕墙能耗大，光污染大，玻璃容易碎裂，存在易发生雷击和火灾等安全问题。所以，提高建筑玻璃幕墙的建造技术，保证其施工质量，从而构建出一种节能的玻璃幕墙，是非常重要的。

1 节能型玻璃幕墙简述

玻璃幕墙是一种现代建筑外立面形式，它使用大面积的玻璃作为建筑外围的墙体材料，使建筑拥有通透、明亮的外观。玻璃幕墙不仅可以提供建筑内部充足的自然光线，还可以创造出现代感和开放感。同时，玻璃幕墙也能够与周围环境融为一体，提供美丽的景观视野。除此之外，玻璃幕墙还具备保温、隔音、防水等功能，并且易于清洁和维护。玻璃幕墙以铝合金等优质材料为基础的金属框架来支撑玻璃，实现建筑外墙的封闭式建造。玻璃幕墙可以根据形式分为单层结构、双层结构和层压结构，在生产过程中还可适当添加微量元素。在现代建筑中广泛应用的玻璃幕墙，不仅成为了城市发展和建筑创新的重要组成部分，也成为了追求高品质、高效能、低碳环保的建筑发展潮流[1]。

2 双层呼吸式幕墙应用实例

2.1 工程概况

某大厦工程为5A 级综合写字楼，总建面为7.15*104平米，建筑高度为95m，地下与地上分别为三层与十九层，核心筒设计为钢筋砼结构，办公区域设计为钢柱、钢梁联合砼楼板的结构，南向有设计下沉式广场，外围护是玻璃幕墙（面积为2.6 万平米左右）。该工程总造价在七千万元左右。

相较于传统的单层幕墙系统而言，有着工艺构成较为复杂、环保水平高、节能效果佳等特征。主楼除去两层及以下层都使用框支承双层呼吸式单元玻璃幕墙，两层及以下、裙楼均使用框支承单层构件式玻璃幕墙。

2.2 双层呼吸式幕墙技术原理

此种幕墙又可称作热通道幕墙、双层幕墙，为一种新式的节能幕墙。为了达成节能环保的目标，做到冬季保暖、夏季隔绝外界环境热量，在进行呼吸式幕墙的设计时重点需基于保温与隔热来开展。其主要是在传统幕墙外侧增设一层单元玻璃幕墙。基于幕墙通风设备的开启与关闭，能够让双层幕墙中间通入或者排除空气，在将窗户开启之后，房间能够做到自然通风，幕墙中间的遮阳设备能够降低气候对建筑带来的影响，而且不会破坏玻璃幕墙的美观性。呼吸幕墙主要是由内外两层幕墙和遮阳系统构成，也就是内部断热中空钢化玻璃窗、外侧玻璃幕墙两大部分。两层幕墙中间有设置通风道口，且有安装可实现自动化调节的翻板。热通道的上下两侧有设置进出风设备（见图1）。

图1 双层呼吸式幕墙体系结构示意图

双层呼吸式玻璃幕墙所有组件都是在工厂中定型加工制备，精细化程度高且误差较小，方便后续安装。此外，由于此幕墙为散装式结构，运输便利、安装简单、较易固定，而且拆卸与维护、替换都比较方便。尤其是龙骨中间采用全柔性连接，内侧玻璃能够由内部独立拆卸替换；外侧玻璃能够由外部侧向独立拆卸替换，彼此不存在干扰。另外，各个部件十分坚固牢靠，耐用性高，可以承受一定程度的地震冲击，即使在地震中受损，也可经维修之后继续使用。其不仅具备传统玻璃幕墙所有的优点，同时在节能降耗方面更加突出，节能率大约在40%-50%之间。

2.3 双层呼吸式幕墙施工工艺流程及要点

双层呼吸式幕墙施工的工艺流程如图2 所示。

图2 双层呼吸式幕墙施工流程图

2.4 呼吸式幕墙施工工艺

2.4.1施工准备

在进行呼吸式幕墙施工前，需要进行一系列的前期准备工作。首先，施工单位必须安排好施工人员就位，并确保他们具备相关的职业资格和做好技术准备。其次，要确保建筑施工所需的材料齐全，并按照计划按时供应到达施工现场。同时，要编制科学的施工计划和图纸，以满足工程质量标准要求。在准备阶段，还需要检查和确保施工机具的完好，并进行必要的维修和检测，以确保其在施工过程中能正常运行和应用。此外，还需要对相关工作人员进行指导和培训，确保他们按照规定的操作流程进行施工。在准备阶段，还需要仔细复核施工图纸，确保细节的准确性。同时，还需要对验收标准和内部资料进行详细分析，以确认方案的可行性和符合要求。这些前期准备工作的完成，可以为后续的节能型玻璃幕墙施工提供良好的条件和保障[2]。

2.4.2放线定位、埋件处理

①再次检测土建的基准中心线与水平线，确定不存在问题以后再放钢线，确定幕墙安装的标线。

②后补埋件必须要进行现场拉拔力测试，将埋件安装到位之后还要实行防腐处理，涂抹防锈漆。

③查验埋件安装部位与设计标准相符与否，表面平整性有否对支座正常安装带来影响。埋件平面位置可容许偏差在20mm 以内，标高最大容许偏差为10mm，表面平整性偏差不得超过5mm。

2.4.3连接件、骨架安装及上下层间防火封修

①找出预埋铁件以及其连接安装的部位。

②以竖梁垂线作为参照，使用水平线调整水平高低和进深大小。

③将连接件三维坐标进行精准定位之后，便可对其使用点焊的方式进行临时固定。

④对初期固定的连接件逐一加以检查，在彻底焊接牢固之后依次检查验收。

⑤焊接验收通过之后实行防腐处理。

⑥内外侧幕墙骨架需要按照由下至上、先竖框然后横框的次序进行安装。

⑦防火隔断板是使用镀锌钢板在车间中加工制成。对其进行安装时，需要使用射钉、拉钉固定在主体和幕墙结构上，把上下两侧有效阻隔开来。

2.4.4内层玻璃板块安装

①核查玻璃板块有否存在破损，尺寸和厚度能否满足相关要求。

②在进行安装之前，需要先把玻璃彻底清洗干净，再依照安装层次有序放置，需控制好玻璃倾斜度，防止其发生倾覆。

③初步安装时，每一小组安排4-5 人联合施工。

④玻璃初步安装完毕之后，便可开展横平、竖直、面平的调整。将外侧调节结束之后，还应当查验室内一侧有否满足设计标准。

⑤将玻璃板块调整完毕以后，需要立刻使用压板加以固定。对于上压板应当做到上正、压紧，不可出现松动问题。

⑥应当将质量控制验收贯穿玻璃安装全程，并及时开展复查工作。

2.4.5外层玻璃板块安装

①不锈钢爪件。先对外侧龙骨进行检查，确定其满足质量要求以后，再实行施工放线。对于爪件的安装，需调节出入位，并且依照图纸加以校对。安装环节需要使用吊锤、卷尺、水平仪、经纬仪加以校对调节，让其出入位差不超过215mm。

②饰面玻璃。使用安设在顶侧的吊装轨道把饰面玻璃以垂直的角度转运至安装位置，再基于搭建的工作平台加以安装。实际安装环节，需要让上部先入槽，再把氯丁胶灌注到下部槽中，把玻璃缓慢放进槽内，最后使用泡沫填充棒进行固定，以免发生破裂。针对中间位置的玻璃，需要先在玻璃上方安设好扣件，确定好玻璃安装的位置之后，再把扣件和驳接爪进行连接。完成玻璃安装以后，需要对玻璃上下、左右、前后空隙大小加以准确调控，将其偏差控制在2mm 以内，再旋紧固扣件固定牢固。

③检验方式。使用吊锤卷尺、水平仪、经纬仪、水准仪加以校验与调节，让胶缝宽度误差不超过2mm，水平和竖向直线误差不超过2mm。每当完成三层的安装，就要进行一次整体性调节。调节校准之后，还需要对立面平整性加以检查，将其偏差控制在4mm 以内，确定满足图纸设计标准之后，才可实行打胶处理。

2.4.6密封打胶

①核查外饰面板中间的宽度和平整性，满足要求以后，对接缝位置填充与之相匹配的泡沫条，对接缝两侧饰面上粘贴宽度小于25mm 的保护胶条，以免密封胶附着在外饰面上形成污染。

②使用容易挥发的清洁剂对胶缝表部予以清理，除掉灰尘与其它杂物，让表面保持清洁干净。

③在进行注胶之前，需要对密封胶和饰面材料进行相容性测试，同时把试验结果呈交给监理公司等相关方，获得各个单位审核确认之后再实行注胶。

④对于注好的密封胶表部应当使用挂板或者其它修胶工具加以调整，从而确保胶缝表部足够光滑、平整、匀称。

⑤对外饰面充分清理之后，方可将保护胶条予以去除，并将幕墙板块表部保护膜揭开。

2.4.7幕墙顶部、底部封修

幕墙顶部封修在安装顶层板块时进行。考虑到防渗漏及保温要求，底部封修在板块安装至相应位置前进行。幕墙框架与工程主体交接处的封修处理，其材料选用镀锌板和防火岩棉。首先将封修板加工成节点设计要求的规格；安装时一侧用拉钉与框架连接在一起，另一侧与主体保持足够的接触面，用射钉固定。对于封修板之间的搭接，在两搭接板间先注入密封胶，再用拉钉固定。封修板与主体结合处注入建筑密封膏，内部用防火岩棉等材料填充。

2.4.8项目完毕质量验收

在安装完毕后，要对双层呼吸式幕墙进行全面的检测，确认其质量合格后，才能对其进行验收。项目的质量检验主要包括气密封性和隔热性能。按照双层呼吸式幕墙的有关规定，当幕墙安装面积占住宅总建筑面积的二分之一时，应对其气密性能进行全面检测。采用抽样检测的方式，以保证双层呼吸式幕墙的气密性及保温性能达到标准。另外，在竣工验收之前，还要检查双层呼吸式幕墙的密封胶是否牢固，连接紧密，无严重漏水现象。双层呼吸式幕墙应与建筑结构紧密结合，开敞的外窗应满足规范，其厚度也要满足构造要求。另外，施工完成后，还要对双层呼吸式幕墙的隔热性能进行检测，保证其具有良好的防水性和防火性。在此基础上，还应保证双层呼吸式幕墙隔热层的完好、牢固和精确定位，防止漏热等问题。总之，在安装完毕后，要对其进行全面的检测，以保证建筑的气密性、隔热性能等各项指标合格，从而保证双层呼吸式幕墙具有优良的使用性能，符合设计与建造的需要[3]。

2.5 双层呼吸式幕墙经济效益与环保效益

2.5.1经济效益

本工程竣工备案后经过2 年时间的数据采集，我们发现每个阶段内的温度变化规律大致相同。经过与其它普通幕墙的房间能耗相比较，夏季比普通幕墙房间综合节约用电60%，冬季比普通幕墙房间综合节约用电50%。从表1中可以看出，白天，室外最高温度为4.6℃时，双层呼吸式幕墙房间内空气温度达到了28℃，夜间，室外最低温度为-3.4℃，双层呼吸式幕墙房间内空气温度为18.2℃，两者相差21.6C，从以上实测数据可以得出，双层呼吸式幕墙具有良好保温效果。

表1 冬季保温性能检测温度

2.5.2生态环保效益

①双层呼吸式幕墙最为直观的作用便是节能，其具备保温隔热、隔音、通风等多项功能，工艺简单，经济效益良好。投入使用之后，建筑室内温度稳定、舒适度高、气流稳定、空气新鲜，还能减少冬夏两季的采暖制冷所消耗的能量。②通风性良好，能够提供舒适、干净的室内条件。具有优秀的隔音效果，隔音量可达五十分贝，隔音性能能够达到国标I 级，即便室内开启扇未关闭，依然具有较强的隔音效果。建筑节能为现代化建筑发展的一个必然趋势，也是现代建筑技术的重要研究课题。

双层呼吸式幕墙符合国家的节能政策，也能满足环保要求，此工程中双层呼吸式幕墙的应用，完全符合国家提出的环保生态幕墙。

3 结束语

随着玻璃幕墙在建筑中的广泛运用，其作用变得越来越重要。除了在建筑外观上起到美化的作用外，玻璃幕墙还能提高建筑物本身的性能。因此，在安装玻璃幕墙时，需要注重高质量的施工，并采用符合时代和国家要求的节能型幕墙玻璃。不论是普通建筑的玻璃幕墙施工，还是高层建筑的玻璃幕墙施工，都应该注重施工工艺的提升，以确保施工质量和玻璃幕墙的安全性。