浅析超高层建筑幕墙设计要点

张小勇

浅析超高层建筑幕墙设计要点

张小勇

（身份证号码 360429198002042515）

高层幕墙在国内应用日渐增多，而常见于报端的技术文献多属早期设计，对指导新形势下的幕墙设计则显得力不从心，即相关理论研究及所引用之图纸，明显滞后于幕墙的发展形势，并缺少关键部位的设计表达；笔者将对几大方面进行具体分析。

单元幕墙；风荷载；埋件；玻璃；变形缝；结构特点等

1.风荷载取值

2.幕墙结构体系选择方面：

作为超高层建筑，其建筑主体变形量较大，建议建筑外立面幕墙采用单元式幕墙体系，以此适应建筑主体较大的变形要求，并保证幕墙的原始性能的保持时间。

单元式幕墙系统主要技术特点介绍如下：

安装速度快，施工周期短，减少幕墙施工周期，减少总施工周期特别适用于现代化高层、超高层建筑。

幕墙表面平整度高，装饰效果好。

接缝采用开放式结构（open joint）,并用密封胶条进行密封，耐老化性能强，幕墙表面无污染，具有很好的装配感。

结构防水、气密、水密性可靠，而且原始性能的保持时间长。

女人带着两个刚来医院实习的小护士走到第六间病房时，发现里面只睡着一个护理病人的家属。从男人的衣着和蓬乱的头发，可以判断他们是从乡下来的。

其构件是采用电脑控制加工中心在工厂内加工完成，加工精度高。

三维调整范围大，吸收建筑主体变位能力强。

维修方便。隐框铝板、玻璃板块可单独拆卸，破损后维修更换方便。

3.关于埋件形式选择：

目前市场上使用的预埋件主要有三种类型，即卡凡式槽型埋件、平板槽型埋件和平板埋件。其中，前两种埋件实现了在现场幕墙与主体连接可以不进行焊接，现场安装方便，失火概率低。所以建议超高层工程考虑采用前两种埋件形式，卡凡式槽型埋件实现了完全不焊接连接，平板槽型埋件虽然成本高一些，但实现幕墙大面不焊接连接，而且转角处幕墙连接更灵活、安全系数更高。

4.玻璃面材的使用：

超高层幕墙工程大量使用了平面、弯弧玻璃幕墙，所以玻璃的选择极为重要。考虑到工程平面玻璃幕墙和弯弧玻璃幕墙为浑然一体，需要使用相同颜色的玻璃，其中弯弧玻璃一般推荐为使用能进行热弯的节能LOW-E玻璃。

玻璃性能

用普通透明玻璃制造的中空玻璃，在K值方面只可以達至大約2.98 W/m2K 左右，而用了 Low-E低辐射玻璃便可以把K值降低至1.6 W/m2K以下。下面给出普通透明玻璃和Low-E低辐射玻璃光控制特性。

而用了Low-E低輻射玻璃制造的中空玻璃就大大的改善能量流失

弯弧钢化LOW-E玻璃自爆的原因及避免

根据行业标准JGJ102-2003，4.4.1条“框支撑玻璃幕墙，宜采用安全玻璃”和建设部、国家发展改革委员会和国家技术监督局在2004年2月9日发布的关于印发《建筑安全玻璃管理规定》通知的第六条（三）：“幕墙（全玻璃吊挂幕除外）使用安全玻璃（安全玻璃指现行国家标准规定的钢化玻璃或夹层玻璃）。”要求中空玻外层应使用钢化玻璃，但为了降低钢化玻璃自暴率（原因为加工过程中残留的硫化镍等微粒周边的微裂纹或其他微裂纹受挠动而引起），我们采取了以下措施：a、所有钢化玻璃都进行二次热浸（Off line heat soak）处理，把自暴概率降至最低；b、参照美国ASTM C1048-97b标准，制造过程中钢化玻璃表面应力值控制在69Mpa附近；c、玻璃边缘处理：玻璃边缘要处理为无亮斑细磨。

5.单元幕墙的设计重点：水密性

单元体安装的时候是由单元板块左右和上下插接而成，因此单元板块的水密性安装靠上下左右它的公母槽插接密封来构筑有效的等压腔，后面的气路顶住前面的水路，因为单元体的插接过程当中他的加工、制作、安装、吊装过程当中，特别是最关键的十字头封堵，那个地方的设计是否到位、操作是否到位就决定了它的等压腔构筑是否到位。

构造建议：在相邻上下两单元组件竖框内设各自开口的内套管，内套管也互相对插，将接缝处空洞封堵，由于上下单元竖框用内套管插接，上下单元形成横向锁定，即上单元组件不能在下单元组件上框中滑动，当地震发生时，建筑物产生层间变位，由于单元竖框之间设有内套管，使其横向位移，具有规律性。当地震结束后，会自动复位，而称为横锁型。其排水方式为组件竖框集中排水。特别适用于折线形式的单元式幕墙。

两种设计理念：a、排堵结合，以排为主。

代表工程：上海环球金融中心（排水槽最大为40mm，最小为20 mm）

排堵结合，以堵为主。代表工程：广州西塔（设计了三道胶第密封）

性能检测：全国三大检测中心（北京的中国建科院、上海建科院和广东建科院）

6.单元体幕墙设计的变形缝

建筑立面的复杂外形决定单元板块之间的变形缝处理很重要，建议在不同形状平面交汇处单元板块特殊处理，单独设计并在工厂完成精确加工，在现场只要同其他标准板块同样的吊挂安装。

7.单元幕墙板块在设计的时候考虑抗震防滑脱机构

抗震设计里面有一个要求，就是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。单元体幕墙在现场是吊挂的，每个板块上要加定位块，而且还要加防滑脱设块进行防滑脱设计。

当地震来临的时候，地震所传递给主体结构的是这栋楼的全方位的或者是三个方向的位移，X、Y、Z三个方向的位移。也就是说整个幕墙所有立面的单元板块它有可能飞出来，国内的大量的单元体幕墙在吊挂设计上没有考虑防滑脱机构，这是国内幕墙设计中的比较严重错误的现象，当大地震来临时，有可能高层主体结构没有垮塌而单元板块甩出来了。

8.超高层单元幕墙的设计一定要考虑防火封堵

单元幕墙是框架和面板在工厂里加工组装好，在现场每层等到把这一层的单元体挂完，层间的防火封堵和柱边的防火封堵必须马上成就，在我们的幕墙设计里面这是极为重要的一个环节。如下为防火设计重点：层间防火设计；防火分区防火封堵；防火施工质量；防火材料的选用。

9.单元体玻璃幕墙公母槽插接的深度

公母槽的插接功能除了满足等压舱的要求，还要考虑建筑结构的各种层间位移。

超高层在风荷载的作用下，因为任何建筑风荷载的承受或者是传递。超高层建筑在风荷载的作用下他会产生合理的和正常的摇摆。这些风荷载传递给主体结构，而主体结构所产生的摇摆反过来要传递给单元体。单元体要吸收层间位移。单元体的面板和铝的框架结构是组成一体的，是一个单元。这些位移只能是由插接槽来吸收。

温度的变化，单元体和主体的结构完全不一样，这些温变的应力依靠只有依靠公母槽来吸收。

单元体幕墙在生产加工过程当中它必然会产生一些国家标准所允许的误差。单元体在安装过程当中也可能产生同向发展的积累误差。另一方面主体结构或者是钢结构或者是混凝土结构，他在施工的过程当中也会产生误差，这些误差也需要我们单元体的玻璃幕墙来吸收。

当地震来临的时候，建筑主体结构的三个方向的位移，旋转、扭曲等等都要传递给玻璃幕墙，这些位移和扭转也是需要单元板块的公母插接槽来吸收。

结束语

超高层单元幕墙在国内的大量应用是近几年的事，虽然取得了不菲的成绩，但多数设计是对国外产品的仿制及改进；随着国际交往的日益增多及竞争环境的逐步完善，国内厂商应加大研发力度，开发出适销对路的新产品，杜绝侵权行为的发生；同时也要注意对自己独有的专利技术进行产权保护。文中的一些结构及建议仅供参考，不妥之处，敬请指正。

TU7

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1007-6344（2017）03-0083-01