玻璃幕墻構(gòu)造原理與案例分析

1、玻璃幕墻玻璃幕墻構(gòu)造原理與案例分析建筑121吳雯君 20120511002史蘇敏 20120511004薛鑫 20120511007玻璃幕墻目錄1.玻璃幕墻的定義2.玻璃幕墻分類與構(gòu)成3.構(gòu)造方式與案例分析4.總結(jié)玻璃幕墻玻璃幕墻一.玻璃幕墻的定義 玻璃幕墻是一新型墻體，它將建筑美學(xué)、功能、技術(shù)和施工等因素有機(jī)的地統(tǒng)一起來。玻璃幕墻建筑的外觀可隨著玻璃透明的不同和光線的變化產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的美感。 玻璃幕墻是指由支承結(jié)構(gòu)體系與玻璃組成的、可相對(duì)主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)或裝飾結(jié)構(gòu)。有單層和雙層玻璃的墻體。 二.玻璃幕墻分類與構(gòu)成2.12.1明框玻璃幕墻明框玻璃幕墻

2、是金屬框架構(gòu)件顯露在外表面的玻璃幕墻。它以特殊斷面的鋁合金型材為框架，玻璃面板全嵌入型材的凹槽內(nèi)。其特點(diǎn)在于鋁合金型材本身兼有骨架結(jié)構(gòu)和固定玻璃的雙重作用。 2.22.2隱框玻璃幕墻隱框玻璃幕墻 隱框玻璃幕墻的金屬框隱蔽在玻璃的背面，室外看不見金屬框。隱框玻璃幕墻又可分為全隱框玻璃幕墻和半隱框玻璃幕墻兩種，半隱框玻璃幕墻可以是橫明豎隱，也可以是豎明橫隱注。隱框玻璃幕墻的構(gòu)造特點(diǎn)是：玻璃在鋁框外側(cè)，用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠把玻璃與鋁框粘結(jié)。幕墻的荷載主要靠密封膠承受。 2.32.3點(diǎn)支式玻璃幕墻點(diǎn)支式玻璃幕墻點(diǎn)支式玻璃幕墻點(diǎn)支式玻璃幕墻 是近年來新出現(xiàn)的一種支承方式。但一經(jīng)出現(xiàn)，在城市發(fā)展很快。 。玻璃

3、幕墻2.3.1點(diǎn)式玻璃幕墻的分類點(diǎn)式玻璃幕墻的分類 (1)金屬支承結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻這是目前采用最多的一種形式，它是用金屬材料做支承結(jié)構(gòu)體系，通過金屬連接件和緊固件將面玻璃牢固地固定在它上面，十分安全可靠。充分利用金屬結(jié)構(gòu)的靈活多變以滿足建筑造型的需要，人們可以透過玻璃清楚地看到支承玻璃的整個(gè)結(jié)構(gòu)體系。玻璃的晶瑩剔透和金屬結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固結(jié)實(shí)，“美”與“力”的體現(xiàn)。增強(qiáng)了“虛”、“實(shí)”對(duì)比的效果。(2)全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻通過金屬連接件及緊固件將玻璃支承結(jié)構(gòu)(玻璃肋)與面玻璃連成整體，成為建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。施工簡便造價(jià)低，玻璃面和肋構(gòu)成開闊的視野，使人賞心悅目，建筑物室內(nèi)、外空間達(dá)到最大程度的視覺交融。

4、(3)拉桿(索)結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻采用不銹鋼拉桿或用與玻璃分縫相對(duì)應(yīng)拉索做成幕墻的支承結(jié)構(gòu)。玻璃通過金屬連接件與其固定。在建筑中充分運(yùn)械加工的精度，使構(gòu)件均為受拉桿件，因此，施工時(shí)要加以預(yù)應(yīng)力，這種柔接可降低震動(dòng)時(shí)玻璃的破損率。2.3.2建筑點(diǎn)式玻璃幕墻的主要組成部分建筑點(diǎn)式玻璃幕墻的主要組成部分(1)支承體系 支承體系是將面玻璃所受的各種荷載直接傳遞到建筑主構(gòu)上。因此，它是主要受力構(gòu)件，一般是根據(jù)承受的荷載大小和建筑造型來結(jié)構(gòu)形式和材料，如玻璃肋、不銹鋼立柱、鋁型材柱或加上適當(dāng)?shù)姆栏⒎烂嫣幚淼匿撐黾?、鋼立柱及不銹鋼拉桿(索)等。 (2)金屬連接件 金屬連接件包括固定件(俗稱爪座和爪子)和扣件

5、。固定件通常用不銹普通鋼鑄造而成，而扣件則是不銹鋼機(jī)加工件?？紤]到金屬相容性，爪座必須采用與支承體系相同的材質(zhì)，或使用機(jī)械固定。 金屬連接件是建筑點(diǎn)式技術(shù)的精華所在。它把面玻璃固定在支承結(jié)構(gòu)上不僅產(chǎn)生玻璃孔邊緣附加應(yīng)力，而且能夠允許少量的位移來調(diào)節(jié)由于建筑安裝帶來的施工誤差，同時(shí)還有減震措施以提高抗震能力，因此設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素是多方面的。 (3)金屬連接件還產(chǎn)生顯著的裝飾效果，因此它除滿足功能上的要求之外，還要有優(yōu)美的造型設(shè)計(jì)和精細(xì)的加工制造，起“畫龍點(diǎn)睛”的作用。 2.1明框玻璃幕墻明框玻璃幕墻是金屬框架構(gòu)件顯露在外表面的玻璃幕墻。玻璃幕墻2.2 隱框玻璃幕墻 隱框玻璃幕墻的金屬框隱蔽在玻璃

6、的背面，室外看不見金屬框。玻璃幕墻半隱框玻璃幕墻半隱框玻璃幕墻可以是橫明豎隱，也可以是豎明橫隱注玻璃幕墻2.3點(diǎn)支式玻璃幕墻 金屬支承結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻這是目前采用最多的一種形式，它是用金屬材料做支承結(jié)構(gòu)體系，通過金屬連接件和緊固件將面玻璃牢固地固定在它上面，十分安全可靠。玻璃幕墻2.3.1點(diǎn)式玻璃幕墻的分類 金屬支承結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻全玻璃結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻拉桿(索)結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃幕墻玻璃幕墻明框玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)大樣圖隱框玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)大樣圖半隱框玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)大樣圖點(diǎn)支式玻璃幕墻節(jié)點(diǎn)大樣圖玻璃幕墻2.4玻璃玻璃 建筑點(diǎn)式玻璃幕墻所用的玻璃，由于鉆孔而導(dǎo)致孔邊玻璃強(qiáng)度降低約30%，因此建筑點(diǎn)式玻璃幕墻必須采

7、用強(qiáng)度較高的鋼化玻璃(鋼化玻璃的抗沖擊強(qiáng)度是浮法玻璃的3-5倍，抗彎強(qiáng)度是浮法玻璃的2-5倍)注，鋼化玻璃另一個(gè)重要特性是使用安全，在遇到較大外力而破壞時(shí)產(chǎn)生無銳角的細(xì)小碎塊(俗稱”玻璃雨”)，不易傷人。 當(dāng)?shù)靥幈狈降慕ㄖ锘驅(qū)Ρ馗魺嵊休^高要求的建筑物，往往采用中空玻璃，它是在兩片玻璃之間有一干燥的空氣層或惰性氣體層，中空玻璃能大幅度提高保溫隔熱性能的原因是玻璃的傳熱系數(shù)K值為0.8w/(m2.K)，而空氣的K值為0.03w/(m2.K)注，惰性氣體就更低了。另外，中空玻璃防結(jié)露和隔音性能都比較好。由于熱傳導(dǎo)系數(shù)較小，考慮到換到節(jié)能的需要，現(xiàn)在中空玻璃也廣泛應(yīng)用于南方廣大地區(qū)。 在人流比較大

8、或采光頂這類對(duì)安全性能要求高的場合，往往選用夾膠玻璃，即在兩層玻璃之間夾入聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膠片，使碎片會(huì)與PVB膠片粘在一起，避免玻璃掉落而造成人員傷害或財(cái)產(chǎn)損失。2.5密封材料密封材料 玻璃與玻璃之間采用耐候硅酮膠密封，玻璃與金屬結(jié)構(gòu)之間采用結(jié)構(gòu)硅酮膠粘結(jié)。建筑點(diǎn)式玻璃技術(shù)中密封膠只起密封作用，不必進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。在使用前必須進(jìn)行膠與接觸材料的相容性試驗(yàn)，性能檢測合格，并且在有效期內(nèi)使用，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，以確保施工質(zhì)量。三.構(gòu)造方式與實(shí)例分析 3.1.框式玻璃幕墻構(gòu)造體系 以富士電臺(tái)本部大廈（本部）為例，建筑的外墻由玻璃和鋁合金組成，從外立面設(shè)計(jì)中我們可以看出，玻璃和鋁合金在墻面上的

9、有序組合，使得建筑的細(xì)部形象既具有簡潔明快的風(fēng)格，又不失豐富細(xì)膩的構(gòu)圖表現(xiàn)，這種利用各種材料進(jìn)行組合構(gòu)圖的手法是現(xiàn)代玻璃幕墻設(shè)計(jì)的基本方法。在筑波三井大廈的玻璃幕墻設(shè)計(jì)中我們也可以看到同樣的方法，不同的是在立面設(shè)計(jì)中建筑的低層部分采用了連續(xù)的橫向劃分方法。在幕墻的造型設(shè)計(jì)中，建筑師強(qiáng)調(diào)了水平方向的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，同時(shí)取消了豎向分割，從而形成整體的水平弧面幕墻效果，使玻璃墻面構(gòu)圖完整、流暢。 但是，框式玻璃在造型上有很大的局限性。金屬框在內(nèi)外立面上的明確存在限制了玻璃造型的發(fā)揮，也妨礙了玻璃墻面的整體性和透明性。由于受制于金屬框架，因而在造型上無法形成完全由玻璃組成的立面，在追求純粹性的玻璃空間設(shè)計(jì)中

10、顯得力不從心。玻璃幕墻富士電臺(tái)本部大廈三.構(gòu)造方式與實(shí)例分析 3.2.玻璃肋幕墻構(gòu)造方式 妹島和世與西澤立衛(wèi)共同設(shè)計(jì)的熊野古道美術(shù)館的外墻立面就是其中之一。在這棟建筑中，建筑師追求空間的模糊性，希望以盡量淡化建筑材質(zhì)的手法來體現(xiàn)建筑的抽象性，進(jìn)而追求一種模糊空間的藝術(shù)效果。在墻體設(shè)計(jì)中，建筑師采用玻璃肋構(gòu)造方式和半透明玻璃材料，形成完全由玻璃組成的單純統(tǒng)一的半透明外墻，有效地淡化了墻體的實(shí)體形象。從建成后的效果來看，單純的半透明玻璃墻面產(chǎn)生模糊的、帶有抽象性的墻體藝術(shù)效果，與周圍的山巒和前庭的碎石地面有著構(gòu)圖上和形象上的協(xié)調(diào)性，建筑與環(huán)境共同構(gòu)成了一個(gè)空間藝術(shù)的世界。玻璃肋構(gòu)造方式的優(yōu)點(diǎn)在于它

11、能夠完全去除金屬構(gòu)件，形成完全由玻璃組成的通透的墻面，但是，由于構(gòu)造方式的特點(diǎn)，玻璃肋幕墻在高度方面受到限制，這使得它無法在高度較大的建筑空間中得到應(yīng)用。玻璃幕墻三.構(gòu)造方式與實(shí)例分析 3.2.隱框玻璃幕墻構(gòu)造方式 貝聿銘設(shè)計(jì)的盧浮宮新美術(shù)館的玻璃金字塔是隱框玻璃幕墻構(gòu)造方式應(yīng)用中具有代表性的實(shí)例。這個(gè)底邊長35米，高21米的玻璃金字塔結(jié)構(gòu)全面采用了隱框幕墻構(gòu)造方式，這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)帶有創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)嘗試。在金屬框架的外部，20mm厚的高透光性玻璃進(jìn)行拼接，形成表面簡潔平整、整體晶瑩通透的建筑形象，有效地體現(xiàn)出建筑師關(guān)于玻璃金字塔的設(shè)計(jì)意圖。玻璃幕墻盧浮宮美術(shù)館三.構(gòu)造方式與實(shí)例分析 3.3點(diǎn)支式

12、玻璃幕墻構(gòu)造方式 20世紀(jì)60年代英國比爾金頓公司開發(fā)了一種在玻璃四角處用165mm見方的鋼板對(duì)玻璃進(jìn)行固定的幕墻構(gòu)造手法，該手法在之后多年的不斷改進(jìn)中漸漸定型為今日的點(diǎn)支式構(gòu)造方式。點(diǎn)支式構(gòu)造方式的具體做法是在強(qiáng)化玻璃的四角鉆出小孔，插入帶有可自由旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的金屬支撐點(diǎn)，四點(diǎn)為一組，綜合成一個(gè)支撐點(diǎn)，每塊玻璃靠四角的支撐點(diǎn)來支撐和固定。墻面支撐體系與玻璃面完全脫離，并可以根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式有多種不同的變化，其中通過金屬索網(wǎng)進(jìn)行連接和支撐的方式較為常見。應(yīng)該說這是一種杰出的構(gòu)造方式，它有許多優(yōu)點(diǎn)：首先，由于沒有金屬框的存在，玻璃墻面具有更好的單純性和整體性；其次，由于金屬支撐體系與玻璃面完全脫離

13、，相對(duì)來說對(duì)玻璃造型的妨礙程度也較小，更容易形成完整的玻璃造型；在技術(shù)上，點(diǎn)支式構(gòu)造方式基本上可不受限制地制造出大面積和任意傾斜角度的玻璃墻面；另外，與框式玻璃相比，金屬索網(wǎng)的斷面相對(duì)較小，形式也靈活多樣，能夠有效地避免框式玻璃的呆板。這諸多的優(yōu)點(diǎn)使得點(diǎn)支式玻璃幕墻構(gòu)造方式在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中倍受青睞。玻璃幕墻三.構(gòu)造方式與實(shí)例分析 3.4無孔點(diǎn)支式玻璃幕墻構(gòu)造方式 伊東豐雄設(shè)計(jì)的仙臺(tái)媒體大廈在外墻玻璃幕墻的設(shè)計(jì)中全面采用了無孔點(diǎn)支式構(gòu)造方式。該建筑的設(shè)計(jì)以全方位的流動(dòng)空間為主題，力圖創(chuàng)造一個(gè)全面通透的、以人的行為為主要表現(xiàn)對(duì)象的建筑空間，進(jìn)而更大限度地為信息的交流提供有效的途徑。與這個(gè)設(shè)計(jì)主題相

14、配合，在立面設(shè)計(jì)中，建筑師大量地使用了玻璃幕墻（玻璃面積占據(jù)外墻面積的70%）。出于節(jié)能的需要，該建筑采用了雙層玻璃墻體的做法。在幕墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)中，外側(cè)幕墻選用了無孔點(diǎn)支式構(gòu)造方式，內(nèi)側(cè)則采用玻璃肋構(gòu)造方法，外側(cè)玻璃幕墻的構(gòu)造支撐點(diǎn)一部分設(shè)在樓板等建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，另一部分則巧妙地設(shè)于內(nèi)側(cè)玻璃墻面的玻璃肋上，從而取消了幕墻中常見的鋼索網(wǎng)，形成更加簡潔、透明的玻璃墻面效果，更好地體現(xiàn)出通透空間的建筑形象。 玻璃幕墻仙臺(tái)媒體大廈四.總結(jié)在玻璃幕墻的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，除構(gòu)造方式之外，還必須考慮防火設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能、光環(huán)境等多種技術(shù)問題。由于玻璃建筑歷史較短，玻璃幕墻在構(gòu)造技術(shù)、防火設(shè)計(jì)等方面都沒有足夠多可供參