林庭鹏
上海熙玛工程顾问有限公司
摘要:改革开放以来，随着建筑外立面造型应用的需要，玻璃幕墙在国内建筑外立面得到了极大量的使用。本文结合实际案列分析玻璃幕墙在建筑外立面中的综合考虑，并对玻璃幕墙类型的选择，玻璃幕墙生产及安装的质量控制，玻璃幕墙防火性能，玻璃幕墙清洗维护等性能进行了说明和阐述。
关键字:玻璃幕墙、质量控制、清洗维护
幕墙设计是现代化建筑设计不可分割的一部分，建筑设计文件外围护部分有关幕墙设计的内容，是幕墙设计的基本依据。建筑幕墙技术在实际应用中应综合考虑幕墙设计、制作、施工及维护保养，实行全过程质量控制。建筑幕墙种类繁多有玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙和人造板材幕墙等形式。本文主要对玻璃幕墙设计进行系统说明。
1 玻璃幕墙类型选择分析
在幕墙设计开展之初需主要考虑几个关键性的问题：建筑效果的可行性，玻璃幕墙基本类型的选择，幕墙工程成本控制的要求，不同建筑形体幕墙质量控制的要点，玻璃幕墙保养维护的要求。
2 实际项目应用玻璃幕墙系统的综合分析：
南京南站NO.G31项目商办工程幕墙工程项目，建成后将成为南京南站地标性建筑。建设地点：南京市江宁区绿都大道以东，宏运大道以北；建筑设计防火分类：一类高层建筑；建筑耐火等级：一级；抗震设防烈度7度；主要结构类型：钢筋混凝土框架剪力墙；设计使用年限：50年；幕墙类型主要有：玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙等。
图1 南京南站G31商办项目幕墙分类图
2.1 主要幕墙类型的选择分析：塔楼幕墙形体规整可复制性较强，采用单元体幕墙系统有利于工厂化流水线加工；裙房幕墙形体进退关系复杂，采用框架式幕墙体系。单元体幕墙系统80%组装工作在工厂实现，仅有20%的吊装及部分辅助工作在现场完成，有利于缩短建造工期，且提高建设单位的资金使用率。单元体幕墙系统采用成熟的单元生产线工人及机械化的安装流程有助于提升幕墙工程的加工及施工质量。相应国家相关部门及江苏省提高装配化率的号召及要求。
2.2 塔楼单元体玻璃幕墙设计重点、难点分析
主楼单元幕墙标准系统为半隐框玻璃幕墙系统，面板材料采用中空玻璃与铝合金装饰线条的组合，玻璃选用低辐射中空玻璃，大装饰线条内侧采用2mm粉末喷涂铝单板复合保温岩棉，幕墙龙骨选用铝合金型材，玻璃幕墙明框龙骨选用断桥隔热式型材（详表1），整个玻璃幕墙体系满足节能保温的要求，单元幕墙采用吊挂体系，便于现场安装。
幕墙的主要材料 材料规格
幕墙玻璃（透明部分） 6mm（LOW-E）+12A+6mm中空钢化玻璃
铝金属板（窗槛墙部分） 2mm厚铝金属板,表面粉末喷涂。
铝型材 6063－T5、T6铝合金，表面氟碳喷涂
表1 塔楼玻璃幕墙主要材料表
图2 玻璃幕墙单元系统一竖明横隐幕墙系统图
单元体幕墙外侧有宽度300mm的铝合金装饰线条，装饰线条的平整度是建筑幕墙效果的重点之一，铝合金装饰线条前端采用不锈钢定位弹簧销钉，保证装饰线条平整度的实现。
单元体幕墙防噪音的功能是保证建筑使用舒适性的基本要求，而单元体幕墙最容易在横梁泄水孔的空腔位置出现风哨声。为此横梁位置排水孔位置采用了60mm宽的消音吸水海绵（详图5）采用结构胶进行粘接，在满足排水功能的情况下避免了风啸声的出现。
防止玻璃自爆坠落伤人措施：玻璃幕墙在建筑的应用中需避免玻璃自爆导致人民生命财产受到威胁，本项目玻璃幕墙高度100米。幕墙玻璃均采用安全玻璃，所有钢化玻璃都需100%的经过均质（热浸）处理，为了减少硫化镍结石所引起的自爆。入口以外部位设置绿化带，建筑构造上首层内凹，设置回廊，避免行人暴露在立面下。
2.3 单元体幕墙预埋件的选择
一般幕墙上采用的埋件形式有：钢平板预埋件、槽式埋件、后置埋件等。所有埋件形式表面均应采用热浸镀锌处理，所有预埋件和后置埋件的使用年限应与建筑主体结构一致，且不宜低于50年。
钢平板预埋件是由一定数量的钢锚筋及钢制平板组成的，幕墙钢制转接件通过焊接固定的钢制平板上，有比较成熟的加工工艺，在国内传统幕墙上有大量的应用。槽式预埋件是由C形钢槽和不同数量的锚钉组成的。槽式埋件立于最上一层钢筋上埋入混凝土中。然后通过幕墙转接件将幕墙元件固定在槽式埋件上。在单元体幕墙上广泛的应用。后置埋件是由钢制平板和锚栓组成。建筑幕墙用锚栓可选用自扩底锚栓、模扩底锚栓、特殊倒锥形化学锚栓。就位后需焊接作业的后置埋件宜使用机械扩底锚栓。混凝土厚度不能满足锚筋的锚固长度时，可采用两侧都有埋板的对穿埋件。
塔楼单元体幕墙采用槽式埋件主要考虑了实际安装单元板块时去除C槽内侧泡棉即可安装T型螺栓，T型螺栓连接需要焊接时便于单元板块的吊装和就位，槽式埋件有较为理想的可调空间可支持复杂的支座体系，总体上埋设简单单元板吊装时调节方便等优点。
2.4 单元体幕墙的防水构造分析
幕墙要产生渗漏现象必须要有三个条件，⑴幕墙表面上有缝隙；⑵缝隙周围有水；⑶要有使水通过缝隙进入幕墙内部的动力，即幕墙内外存在压差。这三个必要条件缺失一样那么渗漏将不会产生，因此将这三个条件减少到最低，则渗漏情况也可降低到最低程度。
单元式幕墙是通过插接连接的，缝隙是客观存在的，雨水也不可避免，只有通过控制压力差来达到防水的目的，就是所谓的等压原理。因此消除压力差是单元式幕墙的防水设计关键。为了最大限度的实现等压效果，单元幕墙采用了多腔体、多层次的梯次减压设计方法。
单元式幕墙的水密性非常重要，只有幕墙单元板块自身具有良好的水密性能才能保证单元式幕墙的水密性能。浸水试验是检验幕墙固定单元板块拼接组装的水密性能。淋水试验是检验开启扇板块横缝的水密性能。每个种类的首件单元板必须进行浸水或淋水试验，试验合格后方可进行批量组装。首件单元固定板块应进行浸水试验。试验时将单元板块室外面朝下平行地面悬吊，并缓慢浸入水槽，板块吃水深度不小于75mm，浸泡10分钟左右，观察板块室内面是否有渗水现象，并在渗水点处做好标识。首件带开启窗的单元板块应进行淋水试验，试验方法参考GB/T21086执行。
2.5 幕墙的清洗和维护措施
超高层建筑幕墙的清洗和维护需要综合考虑实用性和便利性，我们采用了蜘蛛人挂点的布置方式作为辅助外墙清洗的构造方式，维护更换采用专门的擦窗机（BMU）系统。
本项目的建筑外墙擦窗和维修保养设备设置在屋顶桁架构成的轨道上，支撑擦窗设备的桁架水平环绕屋顶，能够完成塔楼幕墙所有立面的清洁和维修工作。所采用的插窗机的主要技术参数：额定载荷200~300kg，升降速度8m/min，行走速度8m/min，变幅速度 2～3m/min，回转速度180°/100s。
建筑外墙上设置必要的固定装置，在外墙需要擦窗、维修时，吊篮从屋顶被放下使用，根据固定装置的设置位置，吊篮每隔一定间距与幕墙相连接。
用蜘蛛人清洗幕墙时的安全措施：绳索固定于钢管上，反复负重实验，做到万无一失。将绳索搭角，搭檐的地方用橡皮胶垫隔离，以防摩擦。楼顶设立人员做安全防护，楼底设巡视安全保护人员。施工作业时使用的生命绳不应有接头，不应使用丙纶纤维材料，绳子的制造商应在其产品商标名有效使用期和使用条件，超过使用期的做报废处理。坐板式单人吊具必须固定坐在工作绳上，当发生意外坠落状况时，作业人员能通过安全带将自己锁定在绳子上，避免坠落。风力大于4 级，不允许进行高空作业，施工人员不允许大于75kg，吊具的全部承载力不小于165kg。设备必须处于良好状态，吊板若有部分丝股出现渐裂等现象，必须更换。
2.6 幕墙设计的心得体会
南京G31项目的整体幕墙设计在前期是基于建筑师的建筑效果和建筑细节进行合规性的论证，同时需要和建筑施工图设计院进行详细的配合，论证每个平面和剖面的对应关系，确定外立面的基本轮廓能满足建筑容积率的要求又可以实现幕墙建筑效果、结构安全和满足相关物理性能的要求。
在幕墙方案设计时需要根据建设单位给出的综合成本进行成本分析，供建筑师和建设单位进行综合评判，最后结合幕墙专业中广泛应用的成熟材料和构造做法进行落地性的方案设计。
幕墙深化设计阶段则需要综合考虑和相关专业的配合，例如室内单位，泛光单位，标识单位，景观单位等各专业。将相关各专业和幕墙交接位置进行实际的深化设计，避免后期出现各种返工和野蛮施工。从而保证幕墙生产和施工的有序性。
结语：南京南站NO.G31项目商办工程幕墙工程项目遵循于建筑师和建设单位对建筑效果和综合成本的均衡要求，对于单元式幕墙的设计、加工与施工及配套维护等进行了细致有效的分析和设计，为建设单位在具体项目上选择幕墙构造形式提供了新的思路及管理办法，为今后类似工程的实际应用提供了有益的参考价值。
参考文献：
[1]建筑幕墙工程技术规范 DGJ08-56-2019
[2]建筑物防雷设计规范 GB50057
[3]建筑设计防火规范 GB50016
[4]天然花岗石建筑板材 GB/T18601
[5]建筑幕墙 GB/T21086
[6]建筑幕墙工程技术规范 JGJ102
[7]建筑玻璃应用技术规范 JGJ113
[8]金属石材幕墙工程技术规范 JGJ133
[9]《建筑幕墙技术》阎玉芹 于海 苑玉振 张新娟主编. 北京：化学工业出版社，2019.2
[10]《土建误差对槽式埋件及支座相关连接的安全性分析》 赖志维 杨江华