张均建
中山中瑞建筑装饰工程有限公司
摘要：本文结合工程实例，对建筑外墙玻璃幕墙节点设计要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：建筑外墙；玻璃幕墙；节点设计；要点探讨
一、前言
随着我国城镇化建设的快速发展，城市建筑在功能性、实用性和节能环保等方面的要求越来越突出，建筑幕墙的出现则正好满足了很多使用功能的需求。建筑幕墙的形式与功能的多样性使得建筑具有了更多的美观和实用效用，因此，建筑幕墙的使用越来越广泛。笔者曾负责某项目外墙装饰设计，该项目为框架-剪力墙结构，抗震烈度为7度，耐火等级二级。外墙装饰设计主要为玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙及铝单板雨篷、铝合金拉网板（装饰性构件）。幕墙最大高度108.520m，铝合金拉网板装饰构件最大高度118.520m。幕墙结构设计安全等级二级，使用年限25年。下面就对该项目幕墙节点设计要点进行分析与探讨，以供同仁参考。
二、建筑幕墙结构设计基本原则
建筑幕墙主要构件应悬挂在主体结构上，斜墙和玻璃屋顶可悬挂或支承在主体结构上。幕墙应按围护结构设计，不承受主体结构的荷载和地震作用。幕墙及其连接件应有足够的承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，避免在荷载、地震和温度作用下产生破坏和过大的变形，妨碍使用。非抗震设计的幕墙，在风力作用下其玻璃不应破碎，且连接件应有足够的位移能力使幕墙不破损，不脱落。抗震设计的幕墙在常遇地震作用下玻璃不应产生破损；在设防烈度地震下经修理后幕墙仍可使用；在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。幕墙构件设计时，应考虑在重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用和主体结构位移影响下的安全性。
三、玻璃幕墙结构节点设计要点
（1）幕墙整体设计要点。幕墙常用在建筑外维护结构中，从幕墙的主要功能进行分析，它在建筑物中扮演着重要的角色，即既要承受自身的重量，又要承担起地震以及风荷载所带来的作用力，然而幕墙本身不用承担建筑物主体因地震以及风荷载产生的荷载力。从幕墙功能的角度出发，它在设计上应该满足以下几点要求：幕墙必须具备足够的刚性，并且可以承受住自身重力和幕墙上面物体的重力；幕墙结构必须具备一定稳定性，而且相对建筑主体来说它应该具有一定量的位移，另外，施工人员还应该充分考虑幕墙防水功能设施是否齐全，特别是在一些玻璃采光顶的建筑幕墙工程中，要加强其密封性并且要确保材料性能合格，假如密封性以及材料性能不能满足施工规范要求，施工人员应该及时将材料更换掉。在玻璃采光顶幕墙工程中，有必要针对幕墙防水功能进行实验，以免顶部出现漏水事件。
（2）幕墙结构的设计要点。幕墙结构的设计中需要根据结构的功能条件和载荷设计能力，合理取值，优化结构的经济指标。避免在设计中片面强调经济性而忽略了安全性能，也要避免过度浪费。在建筑物的幕墙结构设计中，在遵循以上设计原则基础上进行幕墙结构设计，全面考虑设计需求，确定结构设计的主要内容：
1）幕墙结构设计方案的优选。根据幕墙面板的布置及其分格，确定幕墙主体结构的支撑（楼层及梁柱、屋面结构等）、边界条件、结构形式要求等，设计幕墙结构的最佳结构形式，如索结构、钢结构、单杆结构、玻璃结构、析架结构、或组合结构等。2）结构材料的设计选择方案。材料选择时要考虑结构的受力要求、施工条件等因素，同时考虑施工成本的经济性，以此制定材料类型、型号、数量等，并编制施工条件和要求。3）幕墙结构设计的计算。设计中的计算是对结构承载安全系数、结构外观尺寸等，根据构造要求来进行的，包括节点极限状态的验算、温度应力计算、结构尺寸校核等。
（3）玻璃幕墙的玻璃设计。玻璃幕墙要使用安全玻璃，要结合建设单位的要求，选择玻璃的品种、颜色和规格要符合设计及规范要求，除此之外，还要重点分析对露点性、光学性的要求，达到实用美观的效果。本项目玻璃幕墙选用8LOW-E+12A+8mm钢化中空玻璃、6+1.52PVB+6LOW-E+12A+8mm钢化夹胶中空玻璃、10mm厚钢化清玻璃、12+1.52PVB+12mm厚钢化夹胶玻璃，所有玻璃均满足《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003要求，颜色按效果图或甲方自行确定。
（4）抗震设计。当地震发生时，作为主体的外围护结构的幕墙，其变形、变位能力大于外界条件的变形，才能保证不被损坏。通过对幕墙的各个分体连接部位进行计算，如竖龙骨与连接件的螺接处，保证留有相对的活动余量。当遇到地震时，玻璃幕墙就能达到很好的抗震效果。玻璃幕墙的整体连接构应尽量保证可以实现三维调整，这样在地震到来时形成一定的弹性位移功能，在很大程度上吸收了主体结构的变位，满足抗震要求和温差效应，既保证连接构造的安全性，同时也能保证幕墙的功能性。
（5）防雷设计。建筑幕墙通过防雷系统的设置，能够有效的减少因为雷击而造成的人身财产损失。在本项目建筑幕墙的防雷设计中，符合《建筑物防雷设计规范》GB50027-2010，幕墙自身设有防雷装置，并且与建筑主体结构的防雷体系可靠连接，连接部位清除非导电保护层，焊缝和连线应涂防锈漆。做法是：在间距不大于10m范围内设一根导电通路立柱，立柱在上下伸缩缝处用柔性导线上、下连通，铜质导线截面积≥25mm，铝质导线截面积≥30mm，在幕墙底部和顶部以及及主体建筑有水平均压环的楼层，对应导电通路立柱的预埋件或固定件用圆钢或扁钢与土建水平均压环焊连通，形成防雷通路；女儿墙压顶铝单板通过圆钢或扁钢与主体结构屋顶的防雷系统有效连通；焊缝和连线应涂防锈漆，搭接长度不小于100mm，扁钢截面积S≥5mm×40mm，圆钢直径D≥12mm。
（6）防火设计。玻璃幕墙功能优劣的衡量指标关键在于防火性能设计，对于窗间墙的填充材料采用不燃烧材料，如其墙面采用耐火极限不低于2.0h的非燃烧材料时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。本工程幕墙防火构造符合《建筑设计防火规范》GB50016-2014、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003的规定，幕墙在层间采用1.5mm镀锌钢板承托100mm厚的防火岩棉，钢板与梁或其它构筑物（构件）交接处缝隙，应用防火密封胶封堵。幕墙构件与其它室内隔墙隔断构件外沿之间的缝隙、与实体墙面洞口边缘间的缝隙的防火封堵不在本设计及幕墙承包范围内，由其它单位完成。
四、总结
总之，建筑物的幕墙结构对于提高建筑物的美观、实用功能具有十分重要的意义。而安全、完整、有效的玻璃幕墙的设计应根据幕墙的系统构造、构件受力特点，控制构件的抗弯刚度、挠度、端部转角及支座连接承载力等设计节点，同时做好防雷、防火设计，才能保证建筑幕墙的安全。
参考文献：
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[2]闫雯.建筑幕墙设计的问题与建议[J].中国建筑金属结构.2013（07）
[3]管耀平，曾繁桂.建筑幕墙的设计施工与发展[J].现代装饰（理论），2011（04）