本文作者：黄庆文,王 生
1.场馆类建筑玻璃幕墙的概述
随着我国国民经济的快速发展,近年来在我国大中城市中涌现出了一大批场馆类建筑,如大型的机场、会展中心、体育场馆等。该类建筑大都具有恢宏磅礴的气势、独具匠心的造型和时尚现代的外观,成为当地的地标性建筑,引领了当代建筑艺术的潮流。建筑
玻璃幕墙作为一种新兴的建筑外装饰技术,具有现代感强烈、轻盈通透、节能环保等诸多优点,受到了建筑师的青睐,被广泛应用于场馆类建筑外维护结构中。
2 场馆类建筑玻璃幕墙的特点
目前我国场馆类建筑玻璃幕墙具有以下几个特点:
(1)幕墙位于建筑中人流密集的区域,要求具有通透的视野和良好的采光性能,
玻璃面板建筑分格尺寸较大,安全节能性能要求高。
(2)玻璃幕墙
支承结构跨度较大,采用的多是造型别致、构造轻巧、观感性强的新型结构,具有与众不同的视觉冲击力。
(3)连接节点功能性要求强,且曝露在大众视线中,要求制作精致华美,以衬托
建筑幕墙的时代质感。
3 场馆类建筑玻璃幕墙玻璃面板的设计
如上所述,幕墙玻璃面板的设计需遵循建筑采光性能良好,且兼具安全性能及节能性能。
3.1 幕墙玻璃面板的分格设计。
一般来说,为获取良好的视野和采光性能,幕墙玻璃面板均采用了比较大的分格尺寸,如广州新白云机场航站楼幕墙工程,其大面玻璃分格尺寸为1.5米(纵向) ×3.0米(横向),广州会展中心幕墙工程,其大面玻璃分格尺寸为2.0米(纵向) ×2.5米(横向)等,一些工程项目为避免遮挡视线,距地面首块玻璃的纵向尺寸加大,如重庆江北机场航站楼幕墙工程,其大面玻璃分格尺寸为2.8米(纵向) ×3.0米(横向),但距地面苜块玻璃的分格尺寸加大为2.8米(纵向) ×3.0米(横向),这样人站在幕墙下时视野就不受任何限制了。
但是太大的玻璃分格尺寸也会给玻璃的加工和制作带来一定的难度,目前国内大多数玻璃厂的
钢化玻璃生产尺寸能力有限,一般要求
玻璃板块的一边的尺寸不要超过2.5米,超大的玻璃板块尺寸将大大增加玻璃加工和制作的成本。
3.2 幕墙玻璃面板配置的选择原则。
(1)安全性原则。
作为人流密集的大型公共建筑的外维护结构,由于幕墙高度达十几米甚至几十米,所以其安全性是首先需要考虑的因素。幕墙玻璃面板的受力支承主要有四点支承、双边简支、四边简支等几种支承情况。四点支承的玻璃面板需要较高的
强度设计值,一般要选择
钢化玻璃。所谓钢化玻璃是将普通玻璃加热到650℃ ,然后快速冷却,使其表面形成较高的
压应力,强度一般比普通玻璃高4~5倍。钢化玻璃在破碎时,会形成圆形的相对无伤害的小颗粒。钢化玻璃虽然是
安全玻璃,但其在均质处理后仍然会有一定的自爆率,自爆后飞散的小颗粒自高空下落有较大的危险性,所以一般是将两片钢化玻璃通过PⅤB膜粘和在一起,制成
钢化夹层玻璃使用。对于双边或四边简支的玻璃面板,在设计强度值满足要求的情况下,建议采用普通夹层玻璃或半钢化夹层玻璃,这样可以免去钢化玻璃自爆后更换玻
璃板块的麻烦。
夹层玻璃面板解决了玻璃破裂时的安全隐患,也带来了一个新的问题。当整个建筑幕墙的立面均采用夹层玻璃作为幕墙面板时,在紧急情况下(如大面的火灾),建筑内的人们无法通过敲破玻璃面板逃生。所以应在幕墙立面首层适当位置采用非夹层玻璃板块,以各应急之用。
(2)节能性原则。
节能设计是目前世界建筑设计的主流因素。我国是世界上人口最多的发展中国家,人均能源占有量与世界平均水平相比处于非常低的水平,我国的近、中期能源策略只能走“节能增效”的道路,构建节约型社会是我国未来可持续发展的重要条件,所以建筑幕墙的节能性在设计阶段就要予以仔细考虑。由于场馆类建筑玻璃幕墙主要是由玻璃面板构成的封闭结构,玻璃面板的内侧就是室内空间,所以玻璃面板的节能参数基本上决定了玻璃幕墙节能性能。在我国玻璃幕墙发展的过程中,玻璃面板的配置的选择经历了一个过程。从早期的普通单片
镀膜玻璃,到后来的中空镀膜玻璃、中空
low-e玻璃(分单银、双银、三银low-e等)。目前节能参数最好的被广泛使用的玻璃类型是中空low-e玻璃。low-e玻璃又叫
低辐射玻璃,其制作工艺是在玻璃的一个面上镀银、钛、镍铬合金及化合物等组成的膜层,在降低玻璃
传热系数K值及
遮阳系数Sc值的同时,又不影响玻璃的
透光率。根据镀膜工艺的不同low-e玻玻璃又分为在线low-e玻玻璃和离线low-e玻璃,在线low-e玻璃优点是其膜层牢固度、
耐久性好,玻璃可单片使用,也可作为夹层玻璃使用,缺点是节能性差且颜色均匀性差;离线low-e玻璃优点是节能性好且颜色均匀性好,缺点是膜层耐久性差,不能作为单片或夹层玻璃使用。中空low-e玻璃大多采用的是离线low-e的镀膜工艺,且膜层朝向
中空玻璃的空气层。下表是各类玻璃的节能参数的对比表。
需要注意的是,在玻璃面板节能参数选取时,并非
遮阳系数⒌ 和传热系数K值越小越好。我国的南方地区和北方地区由于气候差异很大有明显的区别,在南方的夏热冬暖和夏热冬冷地区,空调期太阳辐射得热所引起的负荷是耗能的主要因素,因此对幕墙玻璃的遮阳系数的要求高于北方地区,而北方严寒和寒冷地区,
采暖期室内外温差传热的热量损失则是耗能的主要因素,所以对幕墙玻璃的传热系数的要求高于南方地区,需要根据热工计算的结果综合考虑上述因素。关于这一点可参照《公共
建筑节能设计标准》GB50189-2005中的有关规定。
3.3 玻璃面板与支承结构连接的设计。
玻璃面板与支承结构连接的形式主要有以下几种:四点支承连接、矩形
夹具连接和四边支承连接。为追求玻璃幕墙的通透性,四点支承连接是曾被广泛采用的连接形式,构造特点是在玻璃板块上开孔,利用金属驳接头通过
驳接爪转接件与支承结构连接。为适应玻璃面板的变形,驳接头内部的螺杆连接头也设计成球头的造型(如图1)。该种连接形式优点是通透性好,适应玻璃面板的变形能力强,缺点是玻璃需开孔,加工复杂,孔周边容易产生应力集中,造成玻璃的损坏,且中空玻璃开孔后容易产生漏气现象。
矩形夹具连接是在四点支承连接形式之后又一种被广泛采用的连接形式,其构造是利引
不锈钢矩形夹具固定玻璃的四个角部,将玻璃所承受的
荷载通过矩形夹具传递给支承结构,玻璃与夹具接触位置需设置柔性胶垫,以避免应力集中和适应玻璃面板的变形(如图
2)。该连接构造的最大特点是玻璃面板无需开孔,加工制作更加方便快捷,且避免了玻璃开孔造成的容易漏气等缺陷。
四边支承连接形式是在框架式幕墙中最为常见的一种形式,其特点是玻璃板块制作加工安装方便快捷,受力均匀合理,但由于其玻璃板块之间有横竖框架存在,影响了幕墙的通透性,所以其在场馆类玻璃幕墙中的应用也受到了一定的限制。
4 场馆类建筑玻璃幕墙支承结构的设计
在场馆类建筑玻璃幕墙支承结构设计时,既要考虑结构的跨度较大、体型复杂、受力合理的因素,又要考虑建筑幕墙的通透性、时尚性和现代感,同时结构本身还需具有较强的装饰性,大跨度的
钢结构、
预应力钢索结构以及玻璃肋结构等结构类型的结合应用是较好的选择。
上一页12下一页
