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玻璃幕墙

  玻璃幕墙(reflection glass curtainwall),是指由支承结构体系可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构。墙体有单层和双层玻璃两种。玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法,是现代主义高层建筑时代的显著特征。2013年据鸟类保护志愿者组织FLAP(Fatal Light Awareness Program)统计,仅在多伦多一地,每年就有一百万到九百万的候鸟死于这些玻璃幕墙。

功能作用:

  现代化高层建筑的玻璃幕墙采用了由镜面玻璃与普通玻璃组合,隔层充入干燥空气或惰性气体的中空玻璃。中空玻璃有两层和三层之分,两层中空玻璃由两层玻璃加密封框架,形成一个夹层空间;三层玻璃则是由三层玻璃构成两个夹层空间。中空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、抗风压强度大等优点。据测量,当室外温度为-10℃时,单层玻璃窗前的温度为-2℃,而使用三层中空玻璃的室内温度为13℃。而在炎热夏天,双层中空玻璃可以挡住90%的太阳辐射热。阳光依然可以透过玻璃幕墙,但晒在身上大多不会感到炎热。使用中空玻璃幕墙的房间可以做到冬暖夏凉,极大地改善了生活环境。

基本分类:

  框支撑玻璃幕墙是玻璃面板周边由金属框架支撑的玻璃幕墙,主要包括:明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、全玻幕墙、点支撑、单元式幕墙。

技术规范:

  《JGJ 102-2003玻璃幕墙工程技术规范》主要内容:根据建设部建标[2000]284号文件的要求,规范编制组在广泛调进研究,认真总结工程实践经验,参考有关国外先进标准并广泛征求意见的基础上,对《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102—96进行了修订。[1]

支撑材料:

  考虑幕墙特点与建筑物寿命的关系,应符合下列规定:

  1、立柱截面主要受力部位的厚度,应符合下列要求:

  1)、铝型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm,闭口部位的厚度不应小于2.5mm;型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时,其局部厚度尚不应小于螺钉的公称直径。

  2)、钢型材截面主要受力部位的厚度不应小于3.0mm。

  3)、对偏心受压立柱,其截面宽厚比应符合JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》第6.2.1 条的相应规定。

密封材料:

  玻璃与玻璃之间采用耐候硅酮胶密封,玻璃与金属结构之间采用结构硅酮胶粘结。建筑点式玻璃技术中密封胶只起密封作用,不必进行强度计算。在使用前必须进行胶与接触材料的相容性试验,性能检测合格,并且在有效期内使用,严格遵守操作规程,以确保施工质量。

玻璃条件:

  1、 玻璃幕墙应采用反射比不大于0.30的幕墙玻璃,对有采光功能要求的玻璃幕墙,其采光折减系数不宜低于0.20。

  2 、框支承玻璃幕墙,宜采用安全玻璃。

  3、 点支承玻璃幕墙的面板玻璃应采用钢化玻璃。

  4 、采用玻璃肋支承的点支承玻璃幕墙,其玻璃肋应采用钢化突层玻璃。

  5、 人员流动密度大、青少年或幼儿活动的公共场所以及使用中容易受到撞击的都位,其玻璃幕墙应采用安全玻璃;对使用中容易受到撞击的部位,尚应设置明显的警示标志。

尺寸要求:

  建筑物宜按照GBJ12-86《建筑模数协调统一标准》的规定,建筑幕墙水平横向扩展模数从900mm开始按1模增至最大尺寸为6000mm。其竖向扩展模数从2700mm开始按1 模增至最大尺寸为6000mm。如工程需要跨越上述尺寸时,可与制作厂家另行研究。

性能要求:

  1、 性能要求的提出,应根据建筑物所在地的地域、气候条件、建筑物的体型、高度、周围环境以及建筑物的重要性等因素选取,且与GB/T15225《建筑幕墙物理性能分级》相一致。

  2、 应明确建筑物所在地的地理、气候、环境和周围建筑物的状态。以文字和图样型式明确建筑物的类别、体型、高度和幕墙所在的部位、形状等。

  3、 根据1~20的技术参数提出幕墙的各种性能要求。

  玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来,建筑物从不同角度呈现出不同的色调,随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑,如纽约世界贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都采用了玻璃幕墙。香港中国银行大厦、北京长城饭店和上海联谊大厦也相继采用。

  反光绝缘玻璃厚6毫米,墙面自重约50kg/㎡,有轻巧美观、不易污染、节约能源等优点。幕墙外层玻璃的里侧涂有彩色的金属镀膜,从外观上看整片外墙犹如一面镜子,将天空和周围环境的景色映入其中,光线变化时,影像色彩斑斓、变化无穷。在光线的反射下,室内不受强光照射,视觉柔和。中国1983年首次在北京长城饭店工程中采用。

  去过美国纽约的人大凡会被其繁华的都市风貌所折服,那高耸入云的摩天大楼蔚为壮观,而其通体的玻璃幕墙映衬出空明的蓝天和飘舞的白云,更为之增添了绚丽的色彩。那么,玻璃幕墙是怎么做成的呢?玻璃幕墙是指作为建筑外墙装潢的镜面玻璃,它是在浮法玻璃组成中添加微量的Fe、Ni、Co、Se等,并经钢化制成颜色透明板状玻璃,它可吸收红外线,减少进入室内的太阳辐射,降低室内温度。它既能像镜子一样反射光线,又能像玻璃一样透过光线。

  玻璃幕墙也存在着一些局限性,例如光污染、能耗较大等问题。但这些问题随着新材料、新技术的不断出现,正逐步纳入到建筑造型、建筑材料、建筑节能的综合研究体系中,作为一个整体的设计问题加以深入的探讨。

  玻璃幕墙大约于20世纪80年代传入我国,深圳、广州、北京、上海等大中城市,大面积采用玻璃幕墙的建筑随处可见,但是,光污染中的“白色污染”,在城市建筑中使用的玻璃幕墙就是最典型的白亮污染制造者。玻璃幕墙的光污染,是指高层建筑的幕墙上采用了涂膜玻璃或镀膜玻璃,当直射日光和天空光照射到玻璃表面时由于玻璃的镜面反射(即正反射)而产生的反射眩光。生活中,玻璃幕墙反射所产生的噪光,会导致人产生眩晕、暂时性失明,常常发生事故。

  首先,光污染是制造意外交通事故的凶手。矗立在交通繁忙道路旁或十字路口上的一幢幢玻璃幕墙大厦,就像一大块几十米宽、近百米高的巨大镜子,在太阳光下熠熠闪光,并对地面车辆和红绿灯进行反射(甚至是多次反射)。反射光进入高速行驶的汽车内,会造成人的突发性暂时失明和视力错觉,在瞬间会刺激司机的视线,或使他感到头晕目眩,给行人和司机造成严重危害。据北京的一些司机反映,下午4点左右从西往东开车时,强烈的反光刺得眼睛都睁不开了,若不警惕,这种光污染可能造成交通事故,威胁人们的生命安全。其次,光污染也给附近的居民生活带来了麻烦,尤其是那些建在居民小区附近的玻璃幕墙,会对周围的建筑形成反光。据光学专家研究,镜面建筑物玻璃的反射光比阳光照射更强烈,其反射率高达82%~90%。夏日阳光被反射到居室中,使室温平均升高4~6℃,空调开支大幅增长,影响人们的正常居住使用。更有甚者,长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人,容易导致视力下降,产生头晕目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状,使人的正常生理及心理发生变化,长期下去会诱发某些疾病。国家环保局每年都接到全国各地对光污染的多起投诉,并对此予以高度重视。

  此外,玻璃幕墙很容易被污染,尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区,玻璃幕墙更易蒙尘纳垢,这对城市景观而言,非但不能增“光”,反而丢“脸”。又由于一些玻璃幕墙所用材质低劣,施工质量不高,出现色泽不均匀,波纹各异,导致玻璃幕墙如同哈哈镜一般。在阳光下,每块玻璃不是显现均衡一致的光影,而是四处漫射。显然,这样的建筑物,难以使人联想到明快、豪华,只能使人感到光怪陆离和滑稽可笑,城市形象也因此大打折扣。光污染虽然危害很大,但只要采取适当措施还是可以预防的。

针对防止玻璃幕墙反光的问题有三招:第一,选材要选用毛玻璃等材质粗糙的,而不应使用全反光玻璃;第二,要注意玻璃幕墙安装的角度,尽量不要在凹形、斜面建筑物使用玻璃幕墙;第三,可以在玻璃幕墙内安装双层玻璃,在内侧的玻璃贴上黑色的吸光材料,这样能大量地吸收光线,避免反射光影响市民。

  由于新建建筑在设计时的玻璃板面尺寸越来越大以及各种玻璃幕墙的日益增多,愈建愈高。各种玻璃在安装后产生破裂“自爆”的现象时有发生。有的建筑的脚手架尚未开始拆除,玻璃就开始连续的发生“自爆”,并且出现伤人事件的发生。造成媒体、业主等各方面均认为是玻璃的质量问题; 而且只有中国才会出现此类现象。“自爆”只是大量钢化玻璃中的个别现象。但是许多单独事例汇集在一起,就成为社会和媒体热炒的题材。其实,事实并非如此的。出现玻璃破损现象的因素较多,同样在国外也出现玻璃“自爆”的“玻璃雨”现象。

  所谓的钢化玻璃“自爆“主要是由于玻璃中存在的微小的硫化镍、单质多晶硅、Al2O3等杂质。在外应力的连续作用下,超出玻璃的许用应力,而产生的具有“蝴蝶斑“状态的破损。

玻璃由于是非晶体结构,所以其抗压能力非常强大,而抗弯曲、抗折和抗扭曲的能力非常弱。其表面抗压理论强度值可以达到1200kg/cm2,可是由于生产过程中造成玻璃表面的缺陷。因此在JGJ113-2009《建筑玻璃应用技术规程》中确定玻璃强度的数值还是比较低的。 钢化玻璃的强度比普通玻璃强度高3~5倍。半钢化玻璃的强度比普通玻璃的强度高1~2倍。玻璃由于其晶体结构的原因,所以其抗压强度大,而抗弯和抗折的强度低。因此,当外界作用于玻璃表层的张应力超过玻璃强度允许范围时,玻璃就会破损。引起玻璃破损的原因主要有:设计方面的原因;生产环节的原因;运输领域的原因;安装时产生的原因;建筑物沉降的原因;人为的原因;天灾的原因;玻璃原片的质量问题;玻璃的“自爆”原因等。

形式构成:

  点式玻璃幕墙是新出现的一种支撑方式。点式玻璃幕墙它的全称为金属支撑结构点式玻璃幕墙,它一经出现,在城市发展很快。

按照支承结构的不同方式,点式玻璃幕墙在形式上可分为以下几种:

  (1)、金属支承结构点式玻璃幕墙。这是目前采用最多的一种形式,它是用金属材料做支承结构体系,通过金属连接件和紧固件将面玻璃牢固地固定在它上面,十分安全可靠。充分利用金属结构的灵活多变以满足建筑造型的需要,人们可以透过玻璃清楚地看到支承玻璃的整个结构体系。玻璃的晶莹剔透和金属结构的坚固结实,“美”与“力”的体现。增强了“虚”、“实”对比的效果。

  (2)、全玻璃结构点式玻璃幕墙。它通过金属连接件及紧固件将玻璃支承结构(玻璃肋)与面玻璃连成整体,成为建筑围护结构。施工简便造价低,玻璃面和肋构成开阔的视野,使人赏心悦目,建筑物室内、外空间达到最大程度的视觉交融。

  (3)、拉杆(索)结构点式玻璃幕墙。它采用不锈钢拉杆或用与玻璃分缝相对应拉索做成幕墙的支承结构。玻璃通过金属连接件与其固定。在建筑中充分运械加工的精度,使构件均为受拉杆件,因此,施工时要加以预应力,这种柔接可降低震动时玻璃的破损率。

构成部件:

  (1)、支承体系。支承体系是将面玻璃所受的各种荷载直接传递到建筑主构上。因此,它是主要受力构件,一般是根据承受的荷载大小和建筑造型来结构形式和材料,如玻璃肋、不锈钢立柱、铝型材柱或加上适当的防腐、防面处理的钢析架、钢立柱及不锈钢拉杆(索)等。

  (2)、金属连接件。金属连接件包括固定件(俗称爪座和爪子)和扣件。固定件通常用不锈普通钢铸造而成,而扣件则是不锈钢机加工件。考虑到金属相容性,爪座必须采用与支承体系相同的材质,或使用机械固定。金属连接件是建筑点式技术的精华所在。它把面玻璃固定在支承结构上不仅产生玻璃孔边缘附加应力,而且能够允许少量的位移来调节由于建筑安装带来的施工误差,同时还有减震措施以提高抗震能力,因此设计时考虑的因素是多方面的。金属连接件还产生显著的装饰效果,因此它除满足功能上的要求之外,还要有优美的造型设计和精细的加工制造,起“画龙点睛”的作用。

  (3)、玻璃。建筑点式玻璃幕墙所用的玻璃,由于钻孔而导致孔边玻璃强度降低约30%,因此建筑点式玻璃幕墙必须采用强度较高的钢化玻璃(钢化玻璃的抗冲击强度是浮法玻璃的3-5倍,抗弯强度是浮法玻璃的2-5倍)注,钢化玻璃另一个重要特性是使用安全,在遇到较大外力而破坏时产生无锐角的细小碎块(俗称”玻璃雨”),不易伤人。

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