摘要：当前，我国大中型城市建筑物的玻璃幕墙被广泛应用。随着建筑物的造型别致，玻璃幕墙结构体系设计难度提升，一份合理的、完善的设计方案才能指导玻璃幕墙施工安装以及日常使用。本文重点针对玻璃幕墙设计工作，首先明确了设计基本原则，然后又具体分析了常见问题及其优化对策，希望有助于提升玻璃幕墙设计水平。
关键词：玻璃幕墙；设计原则；问题；对策
引 言
目前，我国玻璃幕墙结构作为建筑物外立面中是较重要的一个组成部分，因建筑师的设计理念独特，玻璃材质晶莹剔透的特点，在高层和超高层建筑物中使用玻璃幕墙能够凸显建筑物的标志性和地标性，商业价值明显，故被广泛使用该结构体系。但是，玻璃幕墙结构体系在应用中会存在较多的问题，从设计角度而论，结构和构造设计的合理性，节能减排、光污染等问题影响施工阶段的安装以及使用中的维修与保养。基于此，玻璃幕墙设计中必然需要重点关注几个方面的要求，针对常见问题给予对策和方案，从而提升玻璃幕墙结构体系设计水准。
一、玻璃幕墙设计原则
（1）安全性、可靠性原则
玻璃幕墙结构体系设计中，设计人员应以“安全性、可靠性”原则作为第一原则，必须首先确保玻璃幕墙的安全和可靠，才能探讨其它方面深化设计和优化。安全性、可靠性原则必须充分考虑风荷载、雪荷载、温度应力以及地震作用等对玻璃幕墙结构体系的影响，设计方案应使得玻璃幕墙结构体系自身的承载能力和抗变形能力满足规范的要求，避免因设计方案的缺陷，在施工阶段和日常使用阶段发生安全事故。
面材玻璃的选择，首先考虑玻璃的强度和刚度满足规范要求，玻璃必须选用安全玻璃（例如：钢化玻璃、半钢化玻璃），玻璃可选用超白片或采用均质处理，从而降低钢化玻璃的自爆率，避免在使用过程中因钢化玻璃自爆从而发生“玻璃雨”安全事故。
（2）美观性原则
建筑物外立面的美观性，设计人员应先从建筑物外立面效果进行有针对性的创意和艺术方面的深层思考，力求分格清晰、线条顺畅、简洁明快、造型独特等展现建筑师的设计理念。同时应考虑幕墙与室内装修的协调和统一，在设计中确保室内装修外露部分与幕墙协调性，使得玻璃幕墙在室内的体感和观感协调、规整、精致，能够与室内装修相互交融，协调过渡。从视觉上无论室外或室内均具备较高的观赏性，力求建筑物的造型美观，充分体现建筑物独特的形体特征，展现出建筑物外立面的节奏感与韵律感。
（3）经济适用性原则
玻璃幕墙结构设计中还必须重点遵循经济适用性的原则，玻璃幕墙工程造价不能超出建设单位投资许可的范围。设计人员需与建设单位、建筑师良好沟通，了解建设单位对经济性诉求与建筑师对外立面设计理念之间的矛盾处理，能够重点分析与明确影响玻璃幕墙造价的各因素，也就能够从玻璃幕墙结构体系和构造设计以及幕墙的材料选择等多个方面提出设计方案和优化设计方案，从而玻璃幕墙工程造价在设计阶段具备经济性，能够精准的指导建设单位对项目的投资评估，有效的平衡美观性与经济适用性之间的矛盾，使得幕墙工程具备高性价比，不奢华，与建筑物的商业价值相匹配。
（4）绿色环保原则
我国国土面积之大，南北气候差异显而易见，绿色节能、低碳减排是玻璃幕墙绿色环保原则。设计人员应根据幕墙工程的建设地区具体分析，各地方对于节能的标准各有相应规范与规定，围护结构传热系数及遮阳系数必须在满足国家标准同时，还应遵循地方相关规范与规定。玻璃幕墙在选材方面应重点关注，例如：中空Low-E钢化玻璃传热系数K值和遮阳系数，玻璃幕墙整体热工计算应采用加权计算，得出的计算值应与建筑节能计算保持一致或更优。另外，设计人员应还需考虑到玻璃幕墙结构的保温隔热效果，杜绝在型材断面设计存在明显的冷桥缺陷，从而降低玻璃幕墙的热工性能。
除此之外，针对玻璃幕墙的采光效果、热能交换问题同样应考虑优化，重点结合室内不同空间的布局（例如：幕墙开启扇、室内遮阳、幕墙通风器等方面），对外立面玻璃幕墙的分格布置优化；针对玻璃幕墙可能出现的光污染等问题，需要在环评阶段和幕墙方案设计阶段重点关注，通过幕墙材料的选择和结构/构造设计的优化规避出现光污染现象。
二、玻璃幕墙设计常见问题及对策
（1）幕墙材料选择不当及优化对策
在当前玻璃幕墙结构设计处理中，因为材料选择不合理带来的问题不容忽视，不仅仅直接影响到玻璃幕墙结构的安全性以及美观性，还与幕墙工程造价的经济性有着密切的关系。玻璃幕墙材料选择方面存在的问题通常在材料的型号/牌号、材质、规格等方面，需要引起设计人员的高度关注，从多个方面考虑予以优化控制。首先，设计人员需要重点围绕着建筑师的设计理念，对于特殊的大尺寸分格、大空间寸布局需要着重分析材料的生产制造工艺能否满足，材料的强度和刚度能否满足规范要求，并且分格尺寸不可偏离建筑师的设计理念；另一方面分格尺寸的优化，遵循首先满足玻璃面材在现阶段的生产技术和工艺要求，需满足规范的相关要求，并明确各类材料的型号和规格等参数。与此同时，幕墙选材方面应把关幕墙工程造价的性价比，所选用的材料既满足技术要求，同时未超出建设单位的投资预算，能够与工程项目定位相匹配。
（2）力学分析不当及优化对策
玻璃幕墙结构设计中需重点关注于力学体系的分析与计算，这也是相对难度较大，也是最关键的一环节，如果处理不当，将会影响着玻璃幕墙的施工与使用，甚至存在安全隐患。玻璃幕墙结构设计中力学体系分析方面存在的问题较多，力学模型分析和选择错误，以及荷载组合不合理，因此导致力学体系分析与计算错误或不准确。基于此，设计人员应该首先对玻璃幕墙结构设计中的基本参数取值（例如：基本风压、基本雪压、地面粗糙度类型、抗震设防类型等）与建筑主体结构一致，力学模型建立与分析应准确合理，如遇外立面造型别致，异形无规则的情况，可以借助于BIM等三维建模软件，建立虚拟的实体模型，利用模型的数字化信息，并结合计算机软件（例如：SAP、ANSYS有限元分析）辅助分析计算，从而优化力学体系分析，达到满足规范和技术要求，以求科学的、精准的保证玻璃幕墙结构体系的安全性、稳定性以及可靠性，与此同时保证幕墙工程造价的性价比。
（3）结构体系选择不当及优化对策
当前，建筑物的造型越来越精致独特，玻璃幕墙结构体系的选择难度也同步增大，容易出现结构体系选择不当的问题。基于此，谈谈如何进行分析与优化对策。玻璃幕墙大致可分为以下几种类型：框架式玻璃幕墙体系、单元式玻璃幕墙体系、呼吸式幕墙体系（双层动态节能幕墙）、点式玻璃幕墙体系、全玻幕墙体系。不同类型的结构体系设计的重难点与建筑物外立面呈现的造型息息相关。设计人员首先应充分理解建筑师的外立面设计理念、建筑土建结构设计方案以及项目商业价值的定位，匹配合适的玻璃幕墙结构体系。其次设计人员应通过力学分析与幕墙构造设计来解决设计方案中是否存在幕墙构造不合理，节能保温的延续问题等问题。例如：明框或半隐框形式的玻璃幕墙，玻璃与槽口的配合尺寸应满足规范要求；对于明框形式的玻璃幕墙应在型材断面设计增设隔热条，隔热型材采用穿条工艺或浇注工艺应满足规范相关要求。如遇建筑物造型独特异形或不规则的情况，设计人员可借助于BIM技术三维建模分析，建筑虚拟数字化信息能够精准的指导幕墙设计方案，有助于玻璃幕墙结构体系的选择以及设计方案的优化。
三、结束语
在玻璃幕墙结构设计中，设计人员应谨慎，避免设计方案的缺陷，如此需要重点围绕着玻璃幕墙结构设计原则予以贯彻执行，以促使玻璃幕墙可以在施工阶段和使用阶段，有效规避各类问题和缺陷。
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