淺談建筑幕墻工程中支護結構的新應用

方軍

【摘要】目前建筑工程占據著國民經濟增長的主導地位。本文結合建筑幕墻的定義與分類，探討了建筑幕墻工程中支護結構的新應用。

【關鍵詞】建筑幕墻；支護結構；應用

中圖分類號：O434文獻標識碼： A

一、前言

建筑幕墻工程作為保護建筑主體結構安全的核心環節，被廣泛的應用在各個建筑物中。我國在建筑幕墻支護結構中也取得了很大的成績?？萍疾粩喟l展的趨勢下，我們要加大建筑幕墻工程中支護結構新應用的探索。

二、建筑幕墻的定義與分類

1、建筑幕墻的定義

建筑幕墻是指由面板與支承結構體系(支承裝置與支撐結構)組成的、可相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變形能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外圍護墻。

2、建筑幕墻的分類

按主要支承結構形式可分為構件式幕墻、單元式幕墻、點支承玻璃幕墻、全玻幕墻及雙層幕墻。按面板材料可分為玻璃幕墻、金屬板幕墻、石材幕墻、人造板材幕墻及組合面板幕墻。按密閉形式可分為封閉式幕墻與開放式幕墻。

三、建筑幕墻工程施工的特點與難點

建筑幕墻是建筑物的一種外圍保護結構，也是一個完整的結構體系，由強度高、耐腐蝕的柔性連接件將其傳遞到建筑物主體上。建筑幕墻與主體結構之間的連接一般采用可動式連接，并且豎向的幕墻一般懸掛在建筑物的主體結構上，使主體結構不外露。當建筑物主體結構發生位移時，幕墻具有承載的功能，同時有美觀建筑的功能。

由于建筑幕墻具有無法替代的獨特功能與特點，使其在較短的時間里得到了較為廣泛的推廣應用。建筑幕墻的建設構造一般較為復雜，施工技術的專業性要求較高，而且建筑幕墻的設計和施工都要遵循美學的規律，從而設計出實用、堅固、大方、美觀的幕墻。與此同時，除了要求美觀之外，還要滿足安全性以及經濟性的要求，使其能夠進行可持續發展。此外，建筑幕墻的施工屬于安裝工種，而且也屬于建筑裝飾的范疇，因此，建筑幕墻的施工應當由具有相應施工資質的專業施工隊伍來承擔。

四、幕墻工程中支護結構的新應用

1、防災問題

從幕墻建筑開始應用以來，世界各地都有玻璃幕墻受災的慘痛記錄。其中，較嚴重的災害是震災、火災、雷災，其次是風災、水災等。

玻璃幕墻在建筑物立面的應用，使得建筑的外表圍上一層金屬骨架，有些玻璃幕墻一通到頂，并且在屋頂部位設有金屬壓頂板。這些大量的鋁合金構件，雖然表面有不導電的陽極氧化膜，但是由于較薄，抵擋不住直擊雷或側擊雷的雷擊。一旦遭到雷擊，將會使氧化膜擊穿，就又可能引起火災。針對玻璃幕墻火災和玻璃幕墻的特點，可以采取的防火對策有：使用安全材料：從玻璃的選材上盡量選擇防火玻璃；盡量減少雷擊：幕墻金屬框架系統應與主體防雷體系可靠連接，形成閉合網狀環路，并經檢測接地導通；進行豎向防火分隔：在每層樓板外沿設置耐火極限不低于1h，高度不低于0.8m的不燃燒實體裙墻；幕墻與樓板、隔墻處的間隙采用不燃燒材料嚴密填實，以阻止和控制火災垂直方向的蔓延；完善救災措施：在建筑內設置排煙系統和自動噴淋系統，提高消防滅火救援裝備的先進性。

2、節能問題

建筑幕墻特別是玻璃幕墻是建筑圍護結構中熱交換最活躍、最敏感的部位，因此節能技術也一直伴隨幕墻發展的始終?，F階段提高幕墻保溫性能的主要措施是降低結構傳熱系數、降低空氣滲透熱損失、消除結構體系“熱橋”、減少開啟窗扇面積、提高其密封性等，尚停留在消極設防的設計思想階段。未來幕墻的設計應該是主動的，積極的，由被動設防調節冷熱變主動利用能源。主要的幾個發展方向是通風式幕墻、智能幕墻以及光電幕墻。

通風式幕墻（也被稱為呼吸幕墻、雙層幕墻、熱通道換氣幕墻）是一個節能幕墻的典型范例，它是利用熱空氣的煙囪效應自然地將熱緩沖層的熱空氣排到室外，并可根據需要在熱通道內設置可調控的鋁合金百葉窗簾或者電動卷簾，有效地調節陽光的照射，從而達到良好的隔熱節能效果。法蘭克福商業銀行總部大廈，是使用玻璃中掛窗簾較好的例子，這種百葉幕墻具有可控性，可適時調節百葉的角度，以最佳狀態達到節能的目的。通風式幕墻的最大特點是有通風換氣、環保、節能的功能，比傳統幕墻節能可達30％以上。

光電幕墻（如圖1）是一種集發電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一身的新型建材，充分體現了建筑的智能化與人性化特點，它突破了傳統幕墻消極的隔熱、斷熱、密封等以減少能量損失來實現節能的思維定式，采用光電池、光電板技術，把以前被當作有害的因素而屏蔽在建筑物表面的太陽光，轉化為能被人們利用的電能。凈化能源在發電過程中無廢氣，無噪聲，也不污染環境。

3、防滲問題

幕墻應具備防空氣滲漏、防雨水滲漏等功能。背栓式石材幕墻防水設計運用雨幕原理進行防雨水滲漏。新的單元組合式幕墻的防水設計，采用了等壓系統，將內層和外層之間的空間設計成相同的壓力，在等壓的情況下，水比空氣重，靠重力水自動排出。同時在石材幕墻框格型材上應設通暢的排水孔道系統，并設立層間保溫層來提高石材幕墻密封性。

有些在鋁板幕墻防滲設計上采用開放式鋁板幕墻體系。開放式鋁板幕墻的設計原理是將鋁板的固定形式改為開放式，取消傳統安裝方式中的固定螺釘，用鋁板掛件來代替；同時將原來的鋁板表面硅膠的密封形式，改為鋁板內層增加防水層的方式。這種鋁板幕墻主要由鋼結構龍骨，內層板(包括保溫面)，鋁板掛件和外層鋁板這四部分組成。

4、結構分析和設計問題

目前我國高層鋼結構和大跨鋼結構體系增加明顯，與之相適應的幕墻結構體系發展潛力很大。而幕墻設計最主要的部分就是支承體系的設計，支承鋼結構通常用得最多的平面支承系統有單根構件、桁架及空腹桁架、拉索和拉桿系統以及自平衡系統等；空間支承結構常用空間桁架，網架和網殼，索網體系等。

如汕頭科技館、上海兆豐大廈、上海大劇院等，是當前幕墻領域內應用較多一種幕墻體系，它綜合運用了建筑學、結構力學、材料學、美學、光學等多種學科的知識、使玻璃的應用得到充分發揮，人們可以透過玻璃清楚地看到支撐玻璃的整個結構系統，使這種結構系統從單純的支撐作用轉向為充分表現其可觀性，從而達到整體通透．簡潔明快的效果。圖2為某雙層點式玻璃采光頂，上層為銀色鍍膜+鋼化白片夾膠玻璃，下層為金色彩繪+鋼化白片夾膠玻璃，主體結構為鋼管結構+拉桿支撐系統。點式玻璃幕墻建筑體系需解決的結構理論問題：帶孔玻璃承載性能的計算分析與設計，要考慮支承點采用的連接方式對連接孔的應力集中的影響；金屬連接件承載性能的計算分析與設計，要求能采用有限元法對實際模型進行材料非線性分析，從而使連接件設計更經濟更輕巧；輕型化和柔性化的支撐結構的研究，由于柔性結構會產生較大的彈性變形，在工作狀態下呈非線性，不但對結構的變形適應儲力提出了新的要求，傳統的線彈性分析理論也難以滿足結構分析的需求。

五、建議

建筑幕墻作為高層和超高層建筑的非承重輕質外圍護結構，具有傳統的實心承重墻體無法取代的地位和作用，有著廣闊的應用前景。認真學習現代建筑幕墻的新技術、新知識和新標準、新規范，掌握各種建筑幕墻監理的關鍵環節和技術要點，精心地做好幕墻工程的第三方監督管理，是精心設計、精心施工，建造優質安全的建筑幕墻的重要保證。

六、結束語

由上文可知，建筑幕墻在建筑業中具有著廣闊的應用前景。所以，在后期的建筑工程中，我們要根據實際情況，設計出合理的建筑幕墻支護結構方案，確保建造出優質安全的建筑物。

參考文獻

[1]班廣生.建筑幕墻技術發展探討[J].新型建筑材料，2009(3):60-63.

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