浅析高层建筑玻璃幕墙设计

摘 要：随着中国高层建筑数量的不断增加，高层建筑的玻璃幕墙设计问题已经成为当前建筑设计领域的一个主要问题，幕墙作为建筑的外围护结构，不仅需要满足安全性、耐久性等基本功能，还要突出其装饰效果。然而，如何正确设计玻璃幕墙，确保玻璃幕墙在抗风压、气密、水密、抗变形、防火等性能方面得到满足，确保建筑的整体视野更广阔，增强建筑外观的现代感，是所有幕墙设计师都应该深入思考的话题。高层建筑的形式不仅仅是在高度上不同，不同的高层建筑之间对幕墙的需求也不相同。只有对不同建筑的玻璃幕墙进行针对性的创新思维和规划，才能保证幕墙的各项性能，才能体现玻璃幕墙的重要作用，确保设计方案更加完善。 关键词：高层建筑；玻璃幕墙；设计

DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.201830053

正文：

1高层玻璃幕墙的分类 

随着建筑技术的不断发展，建筑人才不断涌现。建筑风格不同，玻璃幕墙的类型也不同。一般玻璃幕墙按照立面效果及安装方式进行分类。按照立面效果分，玻璃幕墙一般分为明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙及半隐框玻璃幕墙。顾名思义，明框玻璃幕墙就是在外观上框架外露，视觉上是玻璃镶嵌在金属框架之间。隐框玻璃幕墙，是玻璃通过结构胶与金属框架粘接，外观上只能看到玻璃缝隙，看不到金属框架。半隐框玻璃幕墙是以上两种形式的结合，分为竖明横隐玻璃幕墙和横明竖隐玻璃幕墙。按照安装方式，玻璃幕墙又分为框架玻璃幕墙和单元玻璃幕墙，框架玻璃幕墙是先在主体结构上安装金属框架，然后安装玻璃，再打胶或通过胶条密封。单元玻璃幕墙，是在工厂预先将框架和玻璃组装好，整体运至施工现场，通过吊装方式直接安装在主体结构上。单元板块直接通过插接连接，插接位置设置胶条密封。高层建筑中，较多的运用单元幕墙的形式，便于缩短工期，交叉施工。 

对于建筑设计来说，最重要的是安全，第二个考虑是美观。

因此，无论是高层住宅还是公共建筑，安全性和可靠性都是我们必须认真考虑的因素。幕墙作为建筑物的外围护构建，与外界直接接触，因此对安全性和可靠性的考虑必须更加严格。因此，对于玻璃幕墙、金属板幕墙、石材幕墙、门窗等的设计，应充分考虑抗风压、气密性、水密性、、抗变形、防火和人为作用对幕墙的影响。 2高层建筑玻璃幕墙具体设计要求

2.1高层建筑玻璃幕墙的抗风压设计 

3.3业态规划

根据体验式商业的特点，零售业态减少，增加了儿童、餐饮、娱乐等业态，在建筑设计时就要进行合理的空间、规划设计，从而使各种业态更有效的为消费者提供轻松愉悦的新锐生活。

在设计中要将目的性比较强的业态设置在上部区域：比如餐饮、影院、电玩、冰场等。儿童业态目的性也较强，但由于消防原因，要布置专用疏散楼梯，本着减少交通空间的原则，可以将儿童业态布置在次要动线的二、三层。其余业态布置在中低层的主动线上。

3.4店铺设计

商业建筑设计中与商业价值体现最为密切的因素是店铺的面积。店铺的开间，进深，面积大小直接影响商业经营的效益。开间是最高权重要素，决定店铺商业价值；而进深愈大，店铺出租率愈低，同时对消防疏散也不利。

高效的店铺开间为6000~10000m，进深为8000~15000m，一般进深与面宽的比例取1-1.5倍比较适宜。对于影院、餐饮、电玩等对空间有一定要求的业态，设计时要兼顾此类大进深、大空间的店铺的位置规划，在设计初期空间布局时就要进行全局规划，结合商业业态布置，选择更合适的空间组合方式，适应不同的场地条件，较大空间位置布置百货、娱乐设施或餐饮等对进深不太敏感的业态，单独放大进深，形成双动线（复合动线）。

4.立面设计

体验式商业有活跃的氛围和空间，因此在立面和形体的设计中要注重与城市街区的衔接和融合，让消费者在行走中不知不觉的进入商场。立面风格要现代，突出时尚的特点，整体性强，同时又在体型上与城市融合。

建筑外立面在首、二层尽量采用玻璃橱窗，既有利于主力店的展示，又利于商业内外的一个视线引导。三层以上可以实体材料，结合广告位综合设计，增强商业的体量感和视觉冲击。

外立面照明要整体协调，综合使用泛光照明和轮廓灯、内透光照明等，营造良好的商业氛围。

一个好的体验式商业不但要有好的建筑设计，同时要在设计期间与商业管理方密切配合，对商场要有准确定位、满足商铺的各种使用要求，才能最终建成独具特色的新型商业。

建筑设计

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玻璃幕墙的抗风压设计，直接涉及到玻璃幕墙的安全性，因此，高层建筑的玻璃幕墙抗风压设计是幕墙结构设计的重中之重。

对于风荷载，可根据《建筑结构荷载规范》GB50009计算得出。但是，现实中高层建筑的实际风荷载，会由于建筑本身的体型，周围场地条件不同，而出现与计算数值相比发生较大的变化的情况。最直接有效的解决办法，是做风洞试验，模拟实际建筑体型、实际建筑场地，经过模拟实验得出不同位置的最大风荷载。

风荷载计算时，应考虑到不同位置的体型系数不同，导致同一高度的风荷载会不一样。对于非对称性的幕墙结构构件，还应该考虑到在正负风压分别作用到幕墙上的情况。

对构件进行结构计算时，需要校核强度及变形两个指标，即承载力极限状态和正常使用极限状态。要注意到不同材料的强度限值和变形限值，要与自重等其他荷载情况分别组合，通过对比，找出最不利工况，精确计算，以实现幕墙的安全性。

2.2高层建筑玻璃幕墙的气密性及水密性

高层建筑因为所承受风荷载比较大，造成室内外压力差变化大。所以，高层建筑玻璃幕墙的气密性及水密性，也是设计中的一个重点。气密性主要体现幕墙自身的密封性能，玻璃幕墙密封主要依靠胶条及密封胶来实现。在玻璃与框交接处，框与框交接处，开启扇等，是气密性容易出现问题的部位。可通过多道密封来保证幕墙的气密性。一般情况下，以上部位的密封措施不少于三道。水密性一方面是体现幕墙自身的密封性能，另一面还体现幕墙自身的排水性能，幕墙密封条件良好，可以理解为水密性良好，但是幕墙一旦漏水，查找非常困难。幕墙漏水一般是由外部雨水渗入，只能看到其渗出点，而无法查找其渗入点。鉴于幕墙密封防水的可靠性不高，所以幕墙设计时应考虑构造排水。一般情况下，是在幕墙框架靠近室外位置，第一道密封之内，设置等压腔，即此腔体与室外大气等压，水可以进入此腔体内，但是由于此腔体设置的构造措施（型材设置排水坡度、挡水边等），水无法继续渗入，只能通过设置的路径排出。

幕墙的气密性和水密性是影响幕墙使用功能的重要指标，因此，设计时需要对不同材料的配合、密封措施、型材模具等着重考虑。

2.3高层建筑玻璃幕墙的防变形设计

高层建筑玻璃幕墙的防变形，实际上是玻璃幕墙适应变形的一种能力。玻璃幕墙需要适应的变形有两种。一是适应自身变形，由于风、地震、温度变化等荷载直接作用到幕墙上，导致玻璃、型材发生形变。二是适应主体结构变形，由于风、地震、不均匀沉降导致的主体结构变形，会间接作用在幕墙上。为适应自身变形，幕墙一般会采用柔性连接。玻璃与框架连接时，留有间隙，玻璃板块之间也留有间隙。框架与框架连接，采用螺栓连接，且一般设置柔性垫片，适应变形，还能防噪音。上下立柱连接，通过插芯插接，插接部位留有间隙。适应主体结构的变形，主要是幕墙框架与主体结构连接要考虑适应变形的能力，幕墙框架与主体结构通过转接件连接，转接件和框架，通过螺栓固定，具备适应变形的能力，整个框架栓接，不仅仅能适应幕墙自身变形，同样也能吸收主体结构的变形。幕墙的平面内变形性能，可根据主体结构的结构形式来确定，主体为框架结构的，变形量最大，核心筒结构的，变形量最小。

2.4高层建筑玻璃幕墙的防火设计

高层建筑发生火灾，扑救困难。玻璃幕墙在设计时应该考虑防火隔离带。一是水平向防火隔离带，即层间防火。二是竖向防火隔离带，即配合建筑平面防火分区设置。防火隔离带的作用是阻止火焰和高温烟雾的传播。层间防火:在上下楼层之间，设置高度不小于800mm的防火隔离带，使用厚度不小于100mm的防火岩棉，采用1.5mm厚的镀锌钢板承托，缝隙使用防火密封胶密封；竖向防火隔离带:在一个隔间和另一个隔间之间，防火分区之间的防火墙到达楼板边缘，左右两侧必须是宽度1.0m以上的不可燃墙。外侧使用防火幕墙。同一幕墙板块不应跨越两个防火区和层间防火密封。因此，防火分区位置的防火幕墙不少于两个分格，并且两个分格中间的幕墙立柱必须位于防火分区分界线上。防火幕墙的框架一般采用钢框架。

2.5高层建筑玻璃幕墙的遮阳设计

高层建筑的视野及采光较好，同时，遮阳也是大问题。一般控制玻璃幕墙的遮阳有两种，一是采用遮阳系数较低的玻璃，好处是玻璃幕墙立面整洁，较容易体现幕墙的效果，坏处是降低了玻璃的通透性。二是在玻璃幕墙外侧设置外遮阳装置。一般有遮阳百叶、遮阳造型等。许多建筑中，已经采用了可控制的电动外遮阳装置，可根据季节及阳光的变化不断调节，有人工控制或根据设定的程序自动控制。，对于外立面效果来说，设计巧妙的电动遮阳装置不仅仅是功能性设施，更是一种科技手段，一种为外立面增添色彩的元素。

2.6高层建筑玻璃幕墙的防雷设计

高层建筑高耸于建筑群中，如不精心设计防雷，遭受雷击的可能性大大增加。建筑防雷一般为防侧击雷和防顶击雷。防顶击雷通过设置避雷针、接闪器等顶部避雷装置，经过下引线接地。幕墙主要是防侧击雷，根据避雷等级不同，防侧击雷需要考虑的高度分别为一级30米、二级45米和三级60米。幕墙防雷设置，可根据建筑物的防雷等级和滚球原理判断，以二级防雷为例，要求45米以上立面形成防雷区格，区格不大于10米*10米，或12米*8米。防雷区格10米*10米的意思是说，高度方向上，不大于10米要设置一道水平均压环，一般采用直径不小于10mm圆钢或40*4mm扁钢，水平方向上，小于10米间距要将立柱连通，可通过截面积不小于25mm2的编

织铜导线连接。同时，均压环与连通立柱也要进行可靠连接。形成避雷区格后，要与主体结构预留的避雷等势点进行连接，一般焊接连接，搭接长度不小于100mm。

3结束语

目前，高层建筑越来越多的出现的各个城市当中。近年来，由于中国的科学进步和社会发展，建筑理念不断更新。对高层建筑安全性能、节能、资源利用和外观提出了更高的要求，使得玻璃幕墙在高层建筑中得到广泛应用。玻璃幕墙是高层建筑的外衣。其性能与幕墙设计密切相关。因此，在今后的研究和应用中，我们必须采用科学合理的方法来促进高层建筑玻璃幕墙技术的发展。

参考文献

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[2]高树鹏.超高层建筑直纹渐变扭曲玻璃幕墙设计与施工[J].建筑施工，2012（01）.