玻璃幕墙基础.doc

第一章         玻璃幕墙分类与发展

    建筑幕墙可分为混凝土幕墙、钢板幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、塑料幕墙和玻璃幕墙，其中玻璃幕墙最引人注目。玻璃幕墙又分为明框玻璃幕墙、全隐玻璃幕墙、半隐玻璃幕墙、全玻玻璃幕墙和点支式玻璃幕墙。

第一节  明框玻璃幕墙

    明框玻璃幕墙属于元件式幕墙，将玻璃板用铝框镶嵌，形成四边有铝框的幕墙元件，将幕墙元件镶嵌在横梁上，幕墙成为四边铝框明显，横梁和立柱均在室内可见的幕墙。明框玻璃幕墙不仅应用量大面广，性能稳定可靠，应用最早，还因为明框玻璃幕墙在形式上脱胎于玻璃窗，易于人们接受。施工简单，形式传统，所以明框玻璃幕墙至今仍被人们所钟爱。
    明框玻璃幕墙的玻璃与铝框之间的安装方式有三种，即干式安装、湿式安装和混合安装。干式安装是将密封条嵌入槽壁与玻璃的空隙，并将玻璃固定。型材断面形状不同，密封条的形式也不同。湿法安装是在槽壁与玻璃之间的空隙内注入密封胶填充。待密封胶固化以后将玻璃板固定，同时缝隙也被密封起来。混合安装是玻璃的一侧空隙采用密封条嵌入，另一侧空隙采用密封胶注入缝隙固定。湿式安装的优点是气密性和水密性明显好于干式安装，如硅酮密封胶作为密封胶使用，其寿命将明显地长于密封条。图1是明框玻璃幕墙立面，图2是三种安装方式示意，图3是明框玻璃幕墙图片。

图1 明框玻璃幕墙立面图

图2 三种安装方式的示意图
1 垫块，2 铝框，3 橡胶填料，4 玻璃，5与硅硐胶相容的填料 6.硅硐胶 

第二节 全隐玻璃幕墙

    玻璃幕墙的玻璃是采用硅酮结构密封胶粘结在铝框上，一般情况下，不须再加金属连接件。铝框全部被玻璃遮挡，形成大面积全玻璃墙面。在有些工程上，为增加隐框玻璃幕墙的安全性，在垂直玻璃幕墙上采用金属连接件固定玻璃，如北京的希尔顿饭店。结构胶是连接玻璃与铝框的关键所在，两者全靠结构胶连接。因此在隐框玻璃幕墙应用的初期，有许多专家学者认为，隐框玻璃幕墙是悬在人们头上的定时炸弹。其实只要结构胶满足相容性，即结构胶必须有效地粘结与之接触的所有材料，如玻璃、铝框、垫块等，因此进行相容性试验是应用结构胶的前提。图4是隐框玻璃幕墙的立面图，图5是带金属扣件的隐框玻璃幕墙立面图，图6是隐框玻璃幕墙图片，图7是北京希尔顿饭店图片。

图4 隐框玻璃幕墙的立面图

图5 带金属扣件的隐框玻璃幕墙立面图 

图7 北京希尔顿饭店

第三节 半隐玻璃幕墙

    于明框玻璃幕墙来说，幕墙元件的玻璃板其中两对边镶嵌在铝框内，另外两对边采用结构胶直接粘结在铝框上，构成半隐框玻璃幕墙。立柱隐蔽，横梁外露的玻璃幕墙称之为竖隐横框玻璃幕墙。横梁隐蔽，立柱外露的玻璃幕墙称之为横隐立框玻璃幕墙。图8是竖隐横框隐玻璃幕墙的立面图，图9是竖隐横框玻璃幕墙图片，图10是横隐竖框玻璃幕墙的立面图。

图8竖隐横框玻璃幕墙的立面图

图10 横隐竖框玻璃幕墙的立面图 

第四节 全玻玻璃幕墙

    筑物一楼大堂、顶层和旋转餐厅，为增加玻璃幕墙的通透性，不仅仅玻璃板，包括支撑结构都采用玻璃肋，这类幕墙称之为全玻璃幕墙。根据玻璃肋与玻璃面板的相对位置，全玻璃幕墙可分为后置式、骑缝式、平齐式和突出式四种。分别见图12、13、14和15。

图12 后置式

图13 骑缝式

图14 平齐式

图15 突出式
    全玻璃幕墙一般只用于一个楼层，如一层、顶层等。如今也有跨层使用的。如用于一个楼层，玻璃面板和玻璃肋上下端用镶嵌槽夹持。如楼层较低，例如4-5米，玻璃面板和玻璃肋由下端支撑，其上部与镶嵌槽底应留有足够的伸缩间隙。当玻璃高度超过5米，由于自重，玻璃会发生变形，压应力增加，危险性很大，而且施工中微调整也很困难。若采用上端悬挂，则上述缺点可消除。玻璃板下端与镶嵌槽之间应留有足够的伸缩间隙。安装方式最好不采用干式安装，而采用湿式或混合式安装。玻璃外侧应采用湿式安装，以保证气密性和水密性。判断是否需要把玻璃悬挂起来，应根据下列原则：
厚度10mm, 高度4米以上；
厚度12mm, 高度5米以上；
厚度15mm, 高度6米以上；
厚度19mm, 高度7米以上。
    当全玻璃幕墙跨层使用时，有三种平面布置方式，即突出墙面式、内嵌墙体式和平齐墙面式。分别见图16、17和18。图19是上部悬挂系统，图20是下部支撑系统，图21是全玻璃幕墙图片。

图16 突出墙面式

图17 平齐墙面式 

图18 内嵌墙面式

图19 玻璃面板和玻璃肋由上部结构悬挂

图20 玻璃面板和玻璃肋由底部支撑

图21 全玻璃幕墙

第五节 点支式玻璃幕墙

    由玻璃面板、点支撑装置和支撑结构构成的玻璃幕墙称为点支式玻璃幕墙。根据支撑结构，点支式玻璃幕墙可分为工形截面钢架、格构式钢架、柱式钢桁架、鱼腹式钢架、空腹弓形钢架、单拉杆弓形钢架、双拉杆梭形钢架、拉杆（索）形式一和拉杆（索）形式二，见图22。

图22 支撑结构分类 

上述9种结构可分为三类：
(1)．金属支撑结构点支式玻璃幕墙：这是最早的点支式玻璃幕墙结构，也是采用最多的结构类型。采用金属材料作为结构支撑系统，由金属紧固件和连接件将玻璃固定，安全可靠。可最大限度地利用金属结构的灵活多变，以适应建筑造型的需要。透过玻璃，人们可以看到支撑玻璃的整个结构系统，金属结构的坚固结实和玻璃晶莹剔透形成完美的组合，体现了“力”与“美”、“虚”与“实”的效果。见图24。

图24 金属支撑结构

2)．点支式全玻璃幕墙：支撑结构是玻璃板，称其为玻璃肋。采用金属紧固件和连接件将玻璃面板和玻璃肋相连接，形成玻璃幕墙。由玻璃面板和玻璃肋构成的全玻璃幕墙视野开阔，结构简单，使人耳目一新。最大限度地消除了建筑物室内外的感觉。见图25。

图25 点支式全玻璃支撑结构

(3)．杆（索）式玻璃幕墙：支撑结构是不锈钢拉杆或拉索，玻璃由金属紧固件和金属连接件与拉杆或拉索连接。在此类玻璃幕墙的结构中，充分体现了机械加工的精度，每个构件都十分的细巧精致，本身就构成了一种结构美。

点支式玻璃幕墙是一门新兴技术，它体现的是建筑物内外的流通和融合，改变了过去用玻璃来表现窗户、幕墙、天顶的传统做法，强调的是玻璃的透明性。透过玻璃，人们可以清晰地看到支撑玻璃幕墙的整个结构系统，将单纯的支撑结构系统转化为可视性、观赏性和表现性。由于点支式玻璃幕墙表现方法奇特，尽管它诞生的时间不长，但应用却极为广泛，并且日新月异地发展着。图27是一种新型的结构体系—平面网索结构，它的特点是：结构简洁，无任何空间遮挡，通透性极佳，变形大。

图27 平面网索结构 

点支式玻璃幕墙有如下特性：
(1)．通透性好：玻璃面板仅通过几个点连接到支撑结构上，几乎无遮挡，透过玻璃视线达到最佳，视野达到最大，将玻璃的透明性应用到极限。
(2)．灵活性好：
在金属紧固件和金属连接件的设计中，为减少、消除玻璃板孔边的应力集中，使玻璃板与连接件处于跤结状态，使得玻璃板上的每个连接点都可自由地转动，并且还允许有少许的平动，用于弥补安装施工中的误差，所以点支式玻璃幕墙的玻璃一般不产生安装应力，并且能顺应支撑结构受荷载作用后产生的变形，使玻璃不产生过度的应力集中。同时，采用点支式玻璃幕墙技术可以最大限度地满足建筑造型的需求。
(3). 安全性好：由于点支式玻璃幕墙所用玻璃全都是钢化的，属安全玻璃，并且使用金属紧固件和金属连接件与支撑结构相连接，耐候密封胶只起密封作用，不承受荷载，即使玻璃意外破坏，钢化玻璃破裂成碎片，形成所谓的“玻璃雨”，不会出现整块玻璃坠落的严重伤人事故。
4). 工艺感好：点支式玻璃幕墙的支撑结构有多种形式，支撑构件加工精细，表面光滑，具有良好的工艺感和艺术感，因此，许多建筑师乐于选用。
(5)．环保节能性好：点支式玻璃幕墙的特点之一是通透性好，因此在玻璃的使用上多选择无光污染的白玻、超白玻和低辐射玻璃等，尤其是中空玻璃的使用，节能效果更加明显。

第六节 玻璃幕墙在我国的发展

一、有框玻璃幕墙的发展
    八十年代以前我国大陆没有玻璃幕墙建筑，1984年北京长城饭店是我国大陆第一个采用玻璃幕墙的建筑。长城饭店采用银灰色镀膜玻璃，单元式组装明框幕墙，透光部分为中空玻璃，不透光部分为单层玻璃加保温层，此后玻璃幕墙如雨后春笋在我国大陆遍地矗立，有明框，有隐框，比较著名的建筑有京广中心大厦，57层，208米高，蓝灰色明框玻璃幕墙。
北京国际贸易中心，40层，144米高，茶色吸热玻璃。 
深圳帝王大厦，81层，320米高，采用绿色镀膜中空玻璃幕墙。 
上海浦东金茂大厦，88层，420米高，采用玻璃—铝板幕墙。

二、 点支式玻璃幕墙的发展
    无框玻璃系统是在六十年代发展起来的一种玻璃幕墙构造技术，六十年代末，皮尔金顿玻璃公司首先开发了建筑玻璃补钉式装配体系（Patch Fitting System）和平式装配体系(Plain Fitting System)。开始这种跨时代的发明并未引起建筑师们的注意，这种构造在建筑上没有被大量采用，直到1986年法国建筑师安德良在拉 维莱特科学馆的设计中开始采用这种技术。拉 维莱特科学馆是为纪念法国大革命200周年而建造的十大建筑之一，是在一个废弃的仓库上作的改造设计。建筑师安德良玉结构工程师、幕墙工程师密切合作，设计了一种点式连接系统，(Dot Point Glazing)，用于外墙的玻璃幕墙，取得了空前的成功。
    1996年，在德国莱比锡博览会上，人们惊讶地看到主会场馆全部是由钢结构和玻璃组成的，尤其特别的是钢结构和玻璃反常地交换了位置，钢结构在上，反吊着下层的玻璃，完全出乎人们的意料和经验。在人们还很陌生于玻璃技术新的逻辑时，玻璃的点式连接技术已开创了大规模的先河，点支式连接技术开始走向成熟，并显示了广阔的应用前景。
    1997年，随着深圳康佳展销馆的落成，我国第一座采用点支式连接系统的玻璃幕墙建筑在深圳落成。此举不仅大造了康佳公司的崭新形象，更使建筑界的精神为之一振，从此，点支式玻璃幕墙系统在中国的重要建筑中被广泛地采用，甚至成为一种现代建筑的标志。
深圳康佳展销馆采用的是全金属刚性杆系统，是目前采用最多的一种形式。见图33。

图33 深圳康佳展销馆

随着点支式玻璃幕墙的开发应用，相继研究开发了全玻璃结构系统，全索（杆）系统和混合系统，分别见图

图36 沈阳国际会展中心

    点支式玻璃幕墙技术含量高、多学科交叉，为从理论深入进行研究，中国著名学府清华大学为此成立了“建筑玻璃与金属结构研究所”，专门研究点支式玻璃幕墙。随着理论研究的推进，在实践上，点支式玻璃幕墙开始在大型的标志性工程中出现。深圳新机场航站楼是第一个点支式玻璃幕墙航空港工程，也是第一个大规模采用点支式玻璃幕墙的建筑。该航站楼的玻璃幕墙面积超过一万平方米，由于是第一个，因此前期的论证、设计、招标等都非常复杂，也极为严谨。在工程中，建设者克服了一个又一个的难题，终于如期建成。建成后的新航站楼遭遇了三次特大台风的袭击，点支式玻璃幕墙经受住了考验，不仅没有一片损坏，而且没有出现任何渗漏，反正了设计的合理以及点支式玻璃幕墙的科学性、施工的质量。 

    位于北京西长安街的北京国际金融中心大厦是五星级的办公建筑，在建筑的中央，建筑师独具匠心地设计了一个多棱多面形采光顶，颇有画龙点睛之效。玻璃幕墙设计者和建筑师充分交流，多角度、多方案比较，设计了多种金属连接件，最终满足了三维空间的要求，也满足了建筑师追求的“皇冠上镶嵌一颗明亮闪耀的钻石”的艺术效果，更使点支式玻璃幕墙在完成复杂几何形体的实践中迈出坚实的一步。见图38。

图38 北京国际金融中心

    北京香山植物园展览温室的建造是极其复杂的工程，也是极其富有挑战性的工程。经过一年多的艰苦奋战，在精心组织、精心施工下，圆满完成了这个划时代的工程，实现了建筑师的梦想。见图39。

图39 北京香山植物园展览温室

    温州世纪广场的城市雕塑“世纪之光”是用玻璃作大型纯艺术作品的一个例子，这个作品从风洞试验到工程设计及施工完成仅仅用了六个月。玻璃作为这么大型的城市雕塑在全国还是第一次，这个具有观光功能的城市雕塑落成后受到了各方的关注和好评，这个作品是工程和艺术的一次优美表演，是玻璃建筑与艺术的一次诗意的对话。
    式玻璃幕墙技术活跃，不断创新，2003年成功地开发出单层平面正交网索结构，并应用在北京土城电话局和国家计算机网络中心，见图41和42。

图41 北京土城电话局 

图42 国家计算机网络中心
2010年7月27日23:03:29整理于广元火车站