高层钢结构建筑节能型幕墙的设计和施工

文/陈凤霞 青建集团股份公司 山东青岛 266000

建筑节能已经是当今社会上普遍关注的重点问题，该项问题的顺利解决直接关系着社会可持续发展的实现。伴随着建筑节能设计标准的颁布与实施，越来越多的建筑在建设过程中开始将节能作为重点进行考虑。在高层建筑中，幕墙是其重要的外部维护结构，该结构对整体建筑能耗的影响非常大，所以在进行幕墙结构节能设计和施工的时候，其关键就是将幕墙的隔热性、密封性以及抗辐射性加强提升。因而这就需要重点对其设计和施工进行充分研究。

1、设计要求

某市一高层建筑结构为全框钢架，其外部维护结构运用全幕墙，钢梁和钢柱外侧使用了铝质单板，其他部位运用了玻璃加铝的幕墙。因为整个建筑是运用的全钢结构，所以材料热阻相对比较低，对于节能要求比较突出；再加上整体建筑构造玻璃幕墙的比重相对比较大，并且幕墙的开启窗数量相对比较多，大约占到了整个幕墙面积的18%左右，因此这就需要有效提升开启部分的密封性，进而实现节能。针对这一基本情况，其具体节能设计要求主要包含有以下几点：

首先，需要将太阳辐射的负荷强度降低。在具体进行设计的时候基本都是应用高反射率的腹膜层，从而有效实现减少表面辐射换热的主要目的。把一层反射率一致的度磨层加入平面玻璃之中，其玻璃之间的敷设热流密度就会出现明显的降低，最大能够降低到原来的50%左右。

其次，需要进一步提升幕墙的气密性。在提升气密性的时候不仅要将开启窗的加工密度进行提升，还要确保安装质量；不仅如此，还要重点控制好窗框和窗扇之间的间隙，不但要使用多道密封，还要使用迷宫式密封，这样一来就可以提升出流阻力，减少出流压强。

最后，需要减少温差传热过程中的热负荷损失。根据热工之一原理，减少温差热传过程中的热负荷损失的唯一手段就是降低该工程结构之中的总传热系数。该系统一般都是由多层壁中热导率所决定的。因此要想使其热负荷损失降低，就需要将各种材料组合的多层壁幕墙结构应用进去。

2、节能措施

2.1 应用节能与隔热型结构

在进行该建筑工程幕墙设计的过程中，选择连接构件的支撑结构材料时，可以直接应用节能型的隔热铝材料。具体运用的时候可以直接应用槽型嵌入的方式将隔热条和铝型材料相互连接，这样一来，不仅可以将材料的导热系数降到一定程度，还能够满足建筑结构本身对于强度的基本需求。

2.2 应用节能型中空反射镀膜钢化玻璃结构

在高层建筑的外围保护结构当中，玻璃幕墙的应用面积相对比较大，进而这就成了温差传热以及太阳辐射的主要承受体。所以，运用减少辐射热流密度与传热系数较低的相关结构，能够最大程度上降低温差传热以及太阳辐射的负荷。因为中空玻璃当中的干空气层导热系数只有玻璃导热系数的1/10，因此使用中空钢化镀膜玻璃，可以将传热系数降低大约30%。使用这种方式能够最大程度上提升幕墙的可见光透射比、遮阳系数、传热系数以及玻璃露点等，进而有效降低幕墙的能耗。

2.3 应用节能型内倒窗

给该工程之中的铝合金外框都使用隔热型材料，这样隔热条之间就会形成一个空气层，这时候将其结构空间之中的干燥空气充分利用起来，将热流传递阻断开，就能够将整个结构的热传系数降低。内倒窗运用的是隐框结构，这时候将钢化镀膜中空玻璃的特点充分利用进去，使其铝合金内倒窗框和其他开启窗不再直接暴露在室外，就可以将热桥作用消除掉。在内倒窗框当中使用3 种类型的密封条进行密封，就会形成两层密封空间，这样一来就能够将分析渗漏的空气阻力提升上去。最后，在开窗结构使用加工精度相对比较高的内倒窗五金构件，就可以有效提升其基本的气密性和水密性，实现良好的节能效果。

2.4 应用保温隔热层

因为在该工程当中的钢结构都是运用金属铝板外包，这些金属铝板的导热系数相对比较大，大约是玻璃的三百多倍，是玻璃棉的四千多倍。再加上金属幕墙和建筑主体结构之间存在比较大的间隙，倘若这时候没有给其增加一定的隔热层，就会导致热负荷突然增加。所以为了减少内外热量的传导，可以在建筑立柱的两边填充相应的玻璃纤维；或者也可以在横梁的下方填充玻璃纤维，将金属幕墙和室内隔断开来。

3、施工技术

3.1 提升幕墙的标准化系数

当其主体结构在施工完成之后，其结构的层高以及轴线等都会和理论值存在一定差异，倘若依照实际的轴线进行幕墙安装的话，最终幕墙的尺寸就会出现大小不一的情况，特别是在一些结构构造相对比较复杂的楼层之中，其尺寸但凡出现一些偏移就会使叉形结构对角线出现移位情况，进而倾角产生变化，这时候铝板所有的几何尺寸就都会出现变化。这样的情况会严重影响着幕墙的安装和加工质量，从而使幕墙的水密性和气密性都受到影响。因此在施工的时候就一定要在三维空间当中将其幕墙的定位基准重新确定，确保整体施工都是按照设计尺寸进行的。

3.2 降低热桥数量

热桥数量和其热负荷损失之间成正比关系。在该工程之中其立柱铝板幕墙都是应用的钢方管进行承载的，其钢角码和钢结构之间产生直接基础，从而出现热桥。热桥储量和承载状况息息相关，所以减少热桥数量的第一要务就是要满足幕墙的基本强度要求。

3.3 提升构件加工与安装精度

为了确保整体加工的精度，铝板的每一种型号，都应该依据设计图纸进行电脑程序编制，然后使用电脑控制进行下料，这样便能够最大程度上提升料件尺寸的基本精确度。在进行装配的时候再将工厂地位模具运用进去，可以最大程度上提升组装的精确度。

4、效果

在节能幕墙隔热板方面，阳光反射镀膜玻璃具有极强的抗辐射性。在这一工程之中其平均总热负荷当中，太阳辐射大约占到了60%左右，但是在应用镀膜玻璃之后，其太阳辐射符合平均降低了75%左右，所以能够发现这具有极强的节能效果。

结语：

通过上述分析能够发现，高层建筑外部围护结构的节能设计与施工，最关键的就在于将幕墙本身的抗辐射性能、密封性能以及隔热性能提升上去。所以，在实际实施的时候就需要应用完整的节能措施，以确保建筑本身在应用时可以保证一定的节能效果。