幕墙,顾名思义就是建筑物的一件外衣,也就是业内人士口中所称的建筑外围护结构,由面板与支撑结构体系组成的、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的外围护墙。幕墙是建筑物的灵魂,是建筑风格水平的外在表现,幕墙不断地更新换代推动了整个建筑业的迅速发展。
按照这一概念,对于玻璃幕墙的理解就非常清晰化了,也就是给建筑物穿上了一件玻璃属性的外衣,说得专业一点,就是用钢结构作骨架点,由金属构件与玻璃板组成的建筑物外围护结构,它大致可分为框支承玻璃幕墙和点式支承玻璃幕墙两种。幕墙的表现形式多种多样,可以是玻璃幕墙,也可以是铝板等金属幕墙以及石材幕墙等等,但玻璃幕墙无疑是深受设计师偏爱的一种建筑外围护表现形式。既然它受到设计师的喜爱,就必然会有喜欢它的理由,我们不妨从它的分类以及在国内外的起源、发展和优缺点来了解一下玻璃幕墙。
1.玻璃幕墙分类
按面板的固定形式分为:明框玻璃幕墙,隐框玻璃幕墙,半隐框玻璃幕墙。
按构件材料分为:铝合金型材玻璃幕墙,钢型材玻璃幕墙,钢铝型材组合玻璃幕墙。
按支撑结构分为:主体结构点支撑玻璃幕墙,钢结构点支撑玻璃幕墙,索杆结构点支撑玻璃幕墙,自平衡索桁架点支撑玻璃幕墙,玻璃肋支撑点支撑玻璃幕墙。
按玻璃面板支撑形式分为:四点支撑,六点支撑,多点支撑,托板支撑,夹板支撑。
此外,全玻璃幕墙还可分为落地式和吊挂式两种。
我国玻璃幕墙的发展主要经历了明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、吊挂式全玻璃幕墙、点支式全玻璃幕墙四种类型。
1.1明框形式与格线
“明框”指将玻璃板镶嵌在明框内,构成四边都露出铝框幕墙构件,再将其镶在横梁立柱上,横梁立柱可见,形成了水平和垂直的格线。如图左图,右图
左图 明框玻璃幕墙 右图 明框格线
1.2半隐框形式与格线
“半隐框”是将玻璃两边对嵌在铝框上,另外两对用结构胶粘结在铝矿上,立柱外露横梁被挡住称为竖框横隐,形成垂直的格线;横梁外露立柱被挡称为横框竖隐,形成水平的格线。如下图所示:
横隐竖框 横框竖隐
1.3半隐框形式与格线
“隐框”是指将玻璃用结构胶粘结在铝框上,使铝框隐藏在玻璃后面,形成大面积的全玻璃镜面,玻璃之间的间隙形成不太明显的格线,如下图
隐框玻璃格线 隐框玻璃幕墙
1.4单元式幕墙
单元式幕墙是指在工厂将骨架和板材预拼装成一定大小的安装单元,再运至建筑现场逐个安装,由于是在工厂安装,可用各种构图组合安装单元,设计出不 同风格的异形幕墙以显示出艺术效果。如图1-6,是一块典型的单元式幕墙。
单元式幕墙是的特点是:单元体工厂组装,便于检查,有利于保证工程质量,同时促进了建筑工业化程度;单元体板块直接悬挂于建筑主体预埋件上,所以单元体受力简单,传力路径简捷明确;而且幕墙单元体安装连接接口构造能吸收层间变位及单元变形,通常能承受较大幅度建筑物变形,对高层建筑和钢结构建筑特别有利;可与土建配合同步施工,依次从下往上安装,大大缩短了整个建筑的施工周期。缺点是:结构复杂,用料多,耗费大,运输和存放不方便、施工现场起吊要求高,容易造成损坏。
1.5点支式幕墙
点支式玻璃幕墙是由玻璃面板、点支撑装置和支撑结构构成的玻璃幕墙。包括金属支撑结构点支式玻璃幕墙、点支式全玻璃幕墙和杆式玻璃幕墙三种。
点支式玻璃幕墙由装饰面玻璃,驳接组件支承结构组成。按外立面装饰效果分为平头点支式玻璃幕墙和凸头点支式玻璃幕墙。按支承结构分为玻璃肋点支式玻璃幕墙,钢结构点支式玻璃幕墙,钢拉杆点支式玻璃幕墙和钢拉索点支式玻璃幕墙。
点支式幕墙的性能是,效果通透,可使室内空间和室外环境自然和谐。构件精巧,结构美观,实现精美的金属结构与玻璃装饰艺术的完美融合。
支承结构多样,可满足不同建筑结构和装饰效果的需要。其既保留了铝合金玻璃的安全性,又达到整体通透、简洁、明快的艺术效果;摆脱了铝合金玻璃幕墙结构型式单一,受制于建筑结构的缺陷,是一种集安全性,实用性和艺术性于一体的玻璃幕墙结构形式。是当今世界上高科技的结晶,人类文明和智慧的展示。
1.6吊挂式全玻璃幕墙
吊挂式全玻璃幕墙,玻璃面板采用吊挂支撑,玻璃肋板也采用吊挂支撑,幕墙重量都由上部结构梁承载。幕墙玻璃自然垂直,板面平整,反射映像真实。
2.玻璃幕墙优缺点
优点 :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。
缺点 :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。此外,玻璃幕墙光洁透明的天生丽质并不耐污染,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,玻璃幕墙极易蒙尘纳垢,这对城市景观而言,非但不能增“光”,反而丢“脸”。所用材质低劣,施工质量不高,出现色泽不均匀,波纹各异,由于光反射的不可控制性,导致了光环境的杂乱。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。
3.玻璃幕墙发展趋势
3.1 太阳能幕墙系统
我国地大物博,看似是资源大国,但实际上,我国的传统能源储量人均值很低,煤炭资源只有世界水平的50%,石油、天然气仅为世界平均水平的7%左右,所以,对于我国来说,人均能源短缺,为节约传统能源,我们必须开发新能源。我国利用较广泛的新能源主要是太阳能,对于玻璃幕墙这种特殊的建筑面板材料,易于与太阳能技术相结合,因而,玻璃幕墙可以向着光电、光热方向发展。
3.2 双层幕墙系统
双层玻璃幕墙在夏季利用“烟囱效应”形式自然通风换气,降低室内温度,同时,可以放下半透明卷帘,通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射,降低房间温度,减少降温负荷,达到节约能源的目的。由于双层幕墙之间的通道提供了冷热气流、内外空气流通的渠道,给遮阳系统留置了足够的空间,结合智能控制,给建筑室内提供了极舒适的环境,也提高了节能、通风等功能。
3.3 智能化幕墙系统
充分利用建筑本身所处的自然环境,包括风向、温度、地理位置在内的各种条件,将建筑、结构、机械、电子、生态等专业技术集于一体的维护结构,通过幕墙自身的主动适应性,使室内达到最舒适效果。
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