超高层公共建筑玻璃幕墙设计

超高层公共建筑玻璃幕墙设计

葛晓申

天津市建筑设计研究院有限公司  天津市  300074

摘要: 随着城市建筑的不断发展与变化，玻璃幕墙作为公共建筑一种外墙维护结构，其以独特的通透性及美观性越来越受建筑行业的青睐，得到十分广泛的应用。随着科技的进步，玻璃幕墙的种类与技术也在不断改进更新，基于此，本文主要就超高层公共建筑玻璃幕墙设计进行了分析。

关键词：超高层公共建筑；玻璃幕墙；设计

引言

玻璃幕墙是超高层建筑中常采用的一种外围护方式。在实际工程中，建筑师对于外幕墙玻璃类型及相应参数的选择有一定的自主选择空间和主观性，如玻璃的颜色倾向、玻璃分格尺寸等，但更多的是受到客观影响因素的制约，客观因素也会对建筑幕墙外观效果产生一定的影响。面对纷繁复杂的玻璃类型及其参数，建筑师需对其背后的逻辑关系做出清晰的判断，保证建筑效果及功能需求。

1玻璃幕墙的材料选择

近年来，随着国家对绿色节能技术的重视，公共建筑中出现了各种玻璃幕墙材料。

1.1热反射镀膜玻璃

热反射镀膜玻璃又称为阳光控制镀膜玻璃，是在其表面镀金属或金属化合物膜，它对太阳光具有反射作用。在建筑玻璃幕墙中，热反射镀膜玻璃能够在一定程度上降低玻璃遮阳系数，控制太阳热辐射，以达到节能的效果。尤其是在夏季光照强的地区，使用热反射镀膜玻璃能够更有效地减少室内的太阳热辐射，隔热效果非常明显，而且能够减少整体用电量，从而达到节能减排的作用。但其在无阳光的情况下，隔热效果一般，因此热反射镀膜玻璃不适用于寒冷地区。

1.2 LOW-E 玻璃

LOW-E 玻璃又称低辐射玻璃，是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。与普通玻璃相比，LOW-E 玻璃具有优异的热性能和良好的光学性能，使其在发达国家得到非常广泛的应用，目前在中国市面上也得到大力开发及推广。LOW-E 镀膜中空玻璃属于一种较好的节能采光材料，它能够降低玻璃太阳得热系数，并具有较高的太阳能透射，达到非常低的“U”值，使其有效提升节能性。并且，由于镀膜的效果，LOW-E 玻璃反射的热量回到室内，使得窗玻璃附近的温度较高，人在窗玻璃附近也不会感到太大的不适。而应用LOW-E 窗玻璃的建筑其室内温度相对较高，因此在冬季可以保持相对高的室内温度，而不结霜，这样在室内的人也会倍感舒适。LOW-E 玻璃可以阻挡少量的紫外线透射，对防止室内的物品褪色略有帮助。整体来说，以节能角度出发，LOW-E 玻璃的功能基本能够覆盖热反射镀膜玻璃，其应用更为广泛。

1.3 中空玻璃

中空玻璃是一种具有良好的隔音隔热性能，并能够在一定程度上降低建筑物自重，且有一定美观性的新适用型材料。它是用2 片（或3 片）玻璃，使用高强度、高气密性复合粘结剂，将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结，制成的高效能隔音隔热玻璃。与普通双层玻璃相比，中空玻璃内部的气体是干燥的，使中空玻璃各方面的性能更加优越，除了能够隔音隔热，还具有防结露、降低冷辐射、防目眩及增强玻璃的安全性等多方面功能，因此，中空玻璃的使用也较为广泛。

1.4真空玻璃

真空玻璃是一种新型玻璃深加工产品，结构与中空玻璃相似，但真空玻璃空腔内的气体非常稀薄，几乎接近真空，且真空玻璃的2 片一般至少有1 片是低辐射玻璃，这样就将通过真空玻璃的传导、对流和辐射方式将散失的热量降到最低。与中空玻璃相比，真空玻璃性能相对更加优异。真空玻璃具有超凡的隔热保温性能，使其在夏季冷气不易外流、冬季暖气不易外逸，能够减少供暖和空调使用的费用，节约能源。另外，真空玻璃比中空玻璃要薄，可节省安装空间和窗框材料。但真空玻璃的价格相对中空玻璃要贵，因此，可根据需求进行选择。

2超高层公共建筑玻璃幕墙设计

2.1超高层建筑反射光的控制

玻璃的反射率是玻璃反射光线的比例，数值越高玻璃反光性越强。建筑玻璃反射率过高会导致污染问题，根据GB/T 18091—2015《玻璃幕墙光热性能》及GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》的相关要求，外幕墙应采用可见光反射率不大于0.30 的玻璃，且在城市快速路、主干道、立交桥、高架桥两侧的建筑物20 m 以下及一般路段10 m 以下的玻璃幕墙应采用可见光反射率不大于0.15 的玻璃。部分地方标准对可见光反射的控制更严格，如DGJ 08–56—2012《上海市建筑幕墙工程技术规范》要求幕墙玻璃的可见光反射率不宜大于15 %，反射光影响范围内无敏感目标时可不大于20 %。不同反射率的玻璃带给人眼的视觉感受有明显区别，可分为以下3 个区间。

（1）10 %~15 % 的低反射率区间。低反射的玻璃透光性较好，对人眼的刺激性偏弱，不会给人很鲜明的颜色特征。（2）15 %~25 % 的中反射率区间。中反射的玻璃颜色表现力最好，容易突显出膜层的颜色，如蓝色的玻璃，反射率在此区段，颜色会更饱满。（3）25 %~30 % 的高反射率区间。高反射的玻璃会带来强烈太阳光或天光反射，对人眼瞳孔的刺激性强，瞳孔会适应性地缩小，以便于减少光线入射量，高反射率的玻璃的视觉效果颜色会失真，不利于表达建筑立面的细节。反射率较高的玻璃易造成光污染，造成安全隐患。超高层建筑的高度大于100 m，且大量应用玻璃幕墙作为外维护，对周边的反射光影响更大。超高层建筑的玻璃幕墙，要严格控制反射率，不应使用反射率超过0.3 的玻璃。在紧邻居住建筑、学校等眩光敏感的建筑区域，或者面对交通干道的建筑立面，应将玻璃的可见光反射率控制在0.15 以下，有条件的情况下可采用反射率小于0.1 的低反射玻璃。

2.2安全设计

在玻璃幕墙设计中，也要注意安全设计，首先要对玻璃幕墙的气密性、水密性等进行明确规定，同时，严格检查其承载力，检查数值是否符合标准要求。另外，在接地防雷设计中，预埋件应与主体防雷钢筋焊接，遇雷击时可通过钢筋传至地面，并与接地部分进行有效连接，保证高层建筑玻璃幕墙设计的安全。

2.3抗风压设计

在高层建筑工程的玻璃幕墙设计中，抗风压设计可以有效提高幕墙的安全性。因此，幕墙的抗风压设计应予以重视。由于风荷载受周围场地和工程自身条件的影响，存在计算误差，此时可采用风洞试验处理，以获取不同位置所能承载的最大风荷载。在计算风荷载时，不同位置的结构不同，即使同一高度，其风荷载也有一定差异。施工人员在计算构件结构时，应校核好变形和强度两个指标，但需注意的是，不同材料的强度和变形值也会不同，分析时应结合其他荷载组合计算，以提高玻璃幕墙的安全性，满足工程建设的实际需求。

2.4防雷设计

玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准，幕墙的立柱应与主体结构的防雷体系可靠连接，连接部位应清除非导电保护层。通常情况下，玻璃幕墙的铝合金立柱在不大于10m 的范围内宜有一根柱采用柔性导线上下连通，铜质导线截面积不宜小于25mm2，铝质导线截面积不宜小于30mm2。对应导电通路立柱的预埋件应采用圆钢或扁钢与主体建筑的水平准压环焊接连通，形成防雷通路。幕墙防雷设计有助于提高整个项目的安全。

结束语

总之，随着高层建筑工程的不断发展，玻璃幕墙在施工过程中得到了越来越广泛的应用，不仅增加建筑的美感，还为人们提供了舒适的环境。但在实际应用中存在着一些不足之处，影响着人们的日常生活，因此，需要结合新技术，充分发挥玻璃幕墙的优势，为人们创造更好的生活环境。

参考文献：

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