关于构件式玻璃幕墙支承结构设计与研究

吴小波

摘要：幕墙结构由支承结构体系构建，相对主体结构有较好位移能力，部分承担主体结构所受作用，包含建筑外围护结构或者装饰结构。

关键词：构件式；玻璃幕墙；支承结构设计

1构件式玻璃幕墙支承结构及其选择思路概述

1.1构件式玻璃幕墙支承结构概述

所谓的幕墙，指的是由支承结构体系构建，相对主体结构有较好位移能力、部分承担主体结构所受作用，包含建筑外围护结构或者装饰结构。常用的玻璃幕墙，其墙体玻璃有单层和双层之分，它是一种美观新颖、明亮剔透的建筑墙体新型的装饰方法，具有现代主义高层建筑时代的十分显著的特征。

1.2构件式玻璃幕墙的基本选用设计思路

1.2.1应考虑目标建筑所在地的气候环境状况，不同气候状况建筑玻璃幕墙的节能重点不同

在做建筑玻璃幕墙节能设计前，先确认建筑所在地的气候特点、年平均气温和太阳能辐照资源情况。例如：夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区，年平均气温均＞12℃，冬季时间短且无需采暖，即使采暖，采暖时间总体较短（三个月左右）；而夏季需要制冷时间较长（至少五个月），如此整个建筑节能的重点在如何阻隔外界热能通过玻璃幕墙进入室内。此时根据太阳能资源不同，需要区别对待。

1.2.2需要考虑建筑所在地理位置的纬度情况

在设计玻璃幕墙时，选择合适幕墙玻璃，对建筑节能又是一种非常有效的措施。例如高纬度地区，多为寒冷和严寒地区，日照资源丰富，在这些区域，选择幕墙玻璃时，每层可视部分的玻璃上部采用彩釉或其他遮掩措施，建筑幕墙结构采用水平遮阳材料，既能够有效遮挡夏季强烈的阳光，又能够确保冬季足够的太阳光能进入室内，且设计合理时，还赋予建筑装饰美学效果。而对于低纬度地区或阳光资源不足区域，这些措施意义就不大了，有时还适得其反。而划分纬度高低的界限，建议以37°为界。

1.2.3考虑建筑朝向和设计参数

应该以气候区域划分的为依据，增加对可见光透过率的规定。例如寒冷地区，窗墙比低于0.4的，可见光透过率就必须高于0.6；而夏热冬冷地区必须髙于0.55；温暖地区和夏热冬暖地区则必须髙于0.5。这样既保证一定的自然采光，避免室内照明的能耗，又阻止因为大量可见光进人室内导致的额外能耗[1]。而针对建筑朝向，建筑师和建筑节能设计师需要明确一点，建筑幕墙玻璃的反射颜色色系基本一致的情况下，可见光透过率和可见光反射率相差0.05不会导致明显的视觉上的差异。因此可以在玻璃幕墙节能设计上，选择在不同朝向上使用一个色系，但玻璃的可见光透过率和反射率不同的玻璃，既显示建筑的个性，又对建筑整体节能做贡献。

2构件式玻璃幕墙支承结构设计原则和要求

2.1重视建筑窗墙比的节能设计

由于日光从建筑外窗进入室内，所以其对取暖效果和照明效果有着重大的意义。建筑的外窗设计是否专业合理，将直接影响着空气流动性及照明和取暖效果。此外，建筑的服务对象是大众，所以在玻璃的透光和保温效果相对于其他建筑更加优良，以保证室外和室内的热量不会发生交换。在针对建筑外窗幕墙的实际设计中，首先，要测量建筑的日常风向，通过软件来模拟风的实际情况；然后，根据测量及模拟数据来制定窗户尺寸大小，并根据建筑实际情况来进一步调整窗户大小以保证采光良好；最后，计算出建筑窗墙比并对其设计结果进行校对，以便保证建筑外窗幕墙节能设计达到最优。

2.2建筑外窗气密性的节能设计

门窗在建筑中的主要功能是通风换气，在一些温度较低的地区，室内室外的昼夜温差较大，所以在室外强风的情况下容易出现较大的压力差，导致外窗气密性下降，使空气从外部进入到建筑内部，引起室内温度产生波动。目前针对建筑外窗气密性节能建设，主要有以下2个方法，第一个是选择气密性良好的材料，另一个是采用合适的窗型进行节能设计。一般情况下外窗幕墙设计可以选用推拉窗、固定窗、及平开窗，设计人员可根据实际情况选择适合环境的类型。其中，推拉窗的工作方式为来回滑动，所以很可能产生较大的气流空间，使空气形成明显的环流状态，进而导致室内温度降低；平开窗结构类型是窗扇和窗框之间运用封条密闭，封条一般采用橡胶制作，所以在关闭窗户的前提下，室内外气流很难发生环流，但并不表示窗户完全密闭，在窗户与墙体相连的位置，气流可以通过两者之间的缝隙进入室内，易形成冷桥；固定式外窗是直接被镶嵌在门框里面，而玻璃同窗框之间则通过密封胶来进行密封处理。所以，室内外空气很难发生流动，从而达到较好的气密效果，大大节省了热能及电能。

2.3重视建筑外窗和幕墙保温隔热节能设计

2.3.1使用新型环保节能外窗

目前绝大多数建筑使用的都是传统的外窗，但是新型的外装中则是动态式外窗应用的比较多。主要是通过外墙窗户预留洞口来安装双层窗户。在实际安装时，把内外层的窗户距离都加以适当地控制，使其保持在10mm左右，以便可以达到保温隔热隔音效果。如温度较高，可以使用保温窗帘，反之则使用隔热窗帘。通过外层窗保温特性来及时吸收日光以便于在温度较低时进行取暖，从而大大降低了耗电量，也减少了建筑取暖产生的经济消耗。

2.3.2适当降低外窗传热系数

在针对建筑外窗幕墙的节能设计中，建筑节能设计第一要务就是使用较高性能节能门窗，以便于提高围护结构传热系数，从而提高建筑保温性。近年来，我国的PVC型门窗材料得到了很好地应用和推广，这种材料很够较好地降低外窗的传热系数，而且安装非常方便，使得外窗具备了更好的抗老化性以及抗腐蚀性，从而在业内受到了广泛关注及好评[1]。除此之外，其外窗设计时，遮阳装置是必须要涉及的内容，这能够很好地减少辐射量，让冷静期以及外部的热量被阻绝在外，以便让电能耗量更少，从而形成良好的保温与隔热的作用。

3工程项目概况及结构设计应用

3.1工程项目概况

本项目位于南京市，地处长江中下游，在南京市东南部区域。该项目为一小型建筑，南京市某物流有限责任公司为业主单位，建筑用地面积3784m2，建筑占地面积464.77m2，总建筑面积1011.53m2，停车位6个，建筑高度11.75m，为2F/吊1F吊脚楼的结构形式[2]。建筑基地地形为具有代表性，正西、正东方向高差达到5.00m以上，故采用吊一层结构形式，结构形式为框架结构。

3.2幕墙材质和活荷载计算

在石材方面，采用国产优质30mm厚荔枝面花岗石，吸水率应小于0.8‰，在花岗岩的6面都可以涂刷一层保护剂，从而使其形成保护膜。钢材方面，采用不低于Q235-B的做主龙骨，凡是同幕墙的龙骨连接的螺栓、螺母等，都要求是不锈钢件。而石材幕墙的不锈钢挂件则全部要求4mm厚，并且选择奥氏体材质。用于石材幕墙钢的龙骨厚度要求不小于80um，都要求进行镀锌处理。在附件方面，采用双面胶带、泡沫垫条为国产优质品，为聚乙烯材料[3]。活荷载计算通常是地震以及风荷载，基本风压为50年一遇，W0=0.35Kpa，地面粗糙度类别为B类。

结束语

总之，做好支撑结构设计，对于构件式玻璃幕墙的应用有重要意义。随着我国建筑幕墙的应用发展，加强相关技术的研究和更新，这是人们对建筑行业发展的需求，应当引起足够的重视。

参考文献：

[1]国平，王兆宇.绿色节能技术在大型建筑玻璃幕墙设计中的应用[J].江西建材，2016（09）：27+34.

[2]周颖，金凤云，杨华，刘联胜，王静.双层玻璃幕墙设计参数对室内光环境影响的模拟研究[J].河北工业大学学报，2015，44（06）：52-57.

[3]陈煌辉.浅谈构件式隐框玻璃幕墙施工技术和质量控制[J].江西建材，2015（13）：107-108+110.