论建筑幕墙的未来

张有恒 苗宏

摘要:通过对建筑幕墙能抵抗地震灾害、保温隔热、质轻高强、高舒适性、节约能源等方面的浅析,探讨了建筑幕墙未来的发展趋势,以推广建筑幕墙的应用,从而较好地达到绿色建筑所要求的标准。

关键词:建筑幕墙；抗震；质轻高强；保温隔热；高舒适性

Abstract: resistant to earthquake, the building curtain wall insulation, light weight, high strength, high comfort, saving energy and other areas of Analysis, discusses the future development trend of the curtain wall construction, to promote the application of curtain wall construction, in order to betterto achieve the required standard of green building.

Keywords: curtain wall construction; earthquake; light weight, high strength; insulation; high comfort

中图分类号： F407.9文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、问题的提出

生态文明=绿色建筑+良好环境。绿色建筑就是要求在建筑物的全生命周期中,实现高效率的利用能源、土地、水、材料等。建筑幕墙具有抗震性好、保温隔热、密封隔音、结构精巧、美观高雅、轻质高强、高舒适性、节约能源等特点。它以其独特的性能可较好的达到绿色建筑所要求的建筑标准。

二、建筑幕墙的构成

建筑幕墙由面板(玻璃、铝板、石板、陶瓷板等)和支撑结构(铝横梁立柱、钢结构、玻璃肋等)组成完整的结构体系。幕墙是不分担主体结构所受的荷载和作用的围护结构。幕墙在自身平面内可以承受较大的变形,或相对于主体结构可以有足够的位移能力。幕墙采用螺栓、摇臂、弹簧机构与主体结构连接。

三、幕墙的抗震性能好

四川汶川8.0级大地震以及1995年日本阪神大地震、1999年中国台湾集大地震。砌体填充墙、常规玻璃窗在大地震中损毁严重,而用各种建筑幕墙(即使是玻璃幕墙)作为外围护结构的建筑,震后大多保存完好。中国建筑科学研究院结构所进行过七个各类型建筑幕墙的振台试验,结论证明:即使当台面输入加速到0.9g(相当于10度大震),结构位移达到1/60以上时,幕墙也没有损坏,保持良好的性能。

砌体填充墙在1/1000位移时开裂,1/3000位移时破坏,即使在小地震下也会产生破损,中震下会严重破坏。原因是它在自身平面内变形能力很差,又被填充在主体结构内,不能有相对的位移,被迫一起振动,最终导致破坏,因此在地震中震害。

JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程第4.9.5条规定:150 m以上的高层建筑外墙宜采用各类建筑幕墙。这就从建筑结构的角度表明:高层建筑也需要幕墙。土地越来越少,高楼大厦越来越多,只有建筑幕墙才能保证抗震安全。

四、幕墙质轻高强

玻璃幕墙的重量值相当于砖墙的1/10,混凝土板墙的1/7;铝板幕墙更轻,370厚砖墙760 kg/m2,200 mm厚空心砖墙250 kg/m2,而玻璃幕墙只有35 kg/m2-40 kg/m2，铝板幕墙只有20 kg/m2-25 kg/m2。一座150 m高,外墙面为2000 m2的高层建筑,采用幕墙可减轻墙体自重5000 t-12000 t。这就大大减少了主体结构的材料用量,也减轻了基础的荷载,从而降低了基础的造价,节约了材料。而我们常用的建筑材料,如:钢材、水泥、砖都是高耗能、高造价的材料。在提倡绿色建筑的今天,建筑幕墙越来越成为建筑师的新宠。

五、幕墙保温隔热性好

按国家建筑节能政策要求,2000年之前,新设计的采暖居住建筑应在已采暖居住建筑基础上再节能30%,2010年在此基础上再节能30%。目前一些节能措施已用于建筑上,如5+6+5的中空玻璃,K值约2.6 W/(m2· K)-3.5 W/(m2· K),而普通白玻璃6 mm的K值约5 W/(m2· K),除中空玻璃外,还有Low-E中空玻璃,K值为1.6 W/(m2·K)-1.8 W/(m2·K)。Low-E中空玻璃,冬天可有效的阻止室内暖空气的热辐射向外泄漏,夏天可防止外面的热辐射进入室内。

另外,当外界温度变化时,结构会热胀冷缩。如果不采取措施,夏天会把结构挤弯、压碎,冬天会把结构拉裂、拉断。因此长的建筑要设温度缝,把建筑分成几段,可是高的建筑不可能用水平缝切成几段,而建筑幕墙就能解决高楼大厦的温度变化问题。因为玻璃具有保温隔热性,玻璃钢型材的导热系数是钢材的1/50,是铝材的1/650,玻璃钢型材热变形温度为200℃,在冷热温差变化较大的环境下,不易与建筑物及玻璃分缝,可大大提高玻璃门窗的密封性能。所以用建筑幕墙将整个建筑结构包封起来,让结构处在室内,温度变化就不会对结构产生危害,保证主体结构的安全,而传统的砖墙、砌块墙是填在梁柱平面内的,梁柱有部分露在室外大气中,直接受到温度变化的影响,不利于保温隔热。

六、幕墙具有高舒适性能

随着社会的发展、进步,人们不满足简单的生理需求,而不断的追求高品位的生活质量。从长远来看,所有能够给人们提供方便,创造舒适环境的技术和产品都可以和幕墙相结合。其中给人视觉带来舒适的内容,包括色彩的搭配、使用以及光线的控制等,而感觉舒适的内容包括使用方法、空气的质量、噪声低等。目前已有一些产品和技术正在用于建筑上,如:双层幕墙结构,利用屏蔽作用以降低噪声,利用遮阳系统调节室内光线的强弱,利用通道或过滤装置净化空气,改变空气流速和方向,还可在双层幕墙内放置加湿器等,进一步改善空气的质量。

七、结语

建筑幕墙以华丽的外观、丰富的色彩、较好的通透性体现出现代化办公的气息,成为现代建筑的象征。虽然目前建筑幕墙的主要作用是遮风、挡雨、采光、保温隔热,是一种建筑的外围护结构,但从长远来看,建筑幕墙必将向多功能方向发展,利用建筑幕墙的结构增加功能,降低总成本、减少资源的浪费,它的前途是光明的。