淺談U型玻璃組合節(jié)能幕墻設(shè)計及應用

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摘要：u型玻璃是一種新穎的建筑玻璃型材，因截面呈u型，使之比普通平板玻璃有較高的機械強度，并具有理想的透光性，較好的隔音性、保溫隔熱性，能節(jié)省大量金屬材料，以及施工簡便等優(yōu)點，適用于建筑的內(nèi)外墻、隔斷、屋面及窗等。本文從對玻璃幕墻的設(shè)計要點分析入手，重點論述了u型玻璃幕墻的設(shè)計方法，并對u型玻璃的應用進行了簡要介紹。 

abstract: type u glass is a novel building glass profiles, because with u shaped cross section, so than ordinary flat glass has high mechanical strength, and has ideal light transmittance, good sound insulation, thermal insulation, can save a large amount of metal materials, and simple in construction and other advantages, is suitable for building within the external walls, partitions, roofing and windows. this article from the glass curtain wall design analysis, focuses on the u type glass curtain wall design method, and the application of u type glass were briefly introduced.  關(guān)鍵詞：u型玻璃、幕墻、設(shè)計、應用  key words: type u glass, curtain wall, design, application  中圖分類號：s611文獻標識碼：a 文章編號：  1、概述：  u型玻璃又常稱為槽形玻璃,它是一種斷面為u型的玻璃，原產(chǎn)于德國，在歐美已有30多年的生產(chǎn)應用歷史。u型玻璃因截面呈u型，與普通平板玻璃相比，除了保持了理想的透光性外，還具有較高的強度。u型玻璃墻體系統(tǒng)除兩端的固定用金屬型材外，主要靠玻璃的兩翼作為抵抗水平荷載的構(gòu)件，如同全玻璃幕墻的玻璃肋板。因此，與普通玻璃幕墻相比，u型玻璃墻體系統(tǒng)能節(jié)省大量金屬型材，施工更為簡便。與其他傳統(tǒng)墻體材料相比，u型玻璃具有自重輕、耐候性及耐久性強(使用100年以上),施工方便，透光不透視，無需二次裝修，無放射性物質(zhì)等優(yōu)點，但玻璃材質(zhì)的特性決定了它的強度較差，不像普通墻體可釘可鉆孔。在建筑中，u型玻璃常用于非承重外墻、內(nèi)墻、隔斷甚至采光頂棚、雨篷等。由于非光面u型玻璃的透光不透視性能，運用于墻體時能夠產(chǎn)生柔和的光線漫射效果，使室內(nèi)照度更為均勻，避免了陽光直射引起的不適；夜晚，室內(nèi)的燈光則使建筑成為一個柔和的發(fā)光體，使它和周圍的環(huán)境融為一體。u型玻璃特殊的斷面形式及比例在立面上形成了特殊的條紋狀肌理，不同的表面處理、色彩，又形成不同的朦朧透光效果。目前，在我國建筑和裝飾設(shè)計部門、生產(chǎn)部門等各方的共同努力下，這種新型建筑玻璃在我國得到一定范圍的推廣和應用。因而在工程實踐中加強對u型玻璃組合節(jié)能幕墻設(shè)計及應用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。  2、玻璃幕墻的設(shè)計要點  2.1、結(jié)構(gòu)的完整性  幕墻結(jié)構(gòu)的完整性和可靠性，是幕墻設(shè)計的首要任務。幕墻的自重可使橫框構(gòu)件產(chǎn)生垂直撓曲，全部元件都會沿著風荷作用向產(chǎn)生水平撓曲，而撓度的大小，決定著幕墻的正常功能和接縫的密封性能，過大的撓度會導致玻璃的破裂，同時，框架構(gòu)件在風荷的作用下，由于豎梃和橫框各自的慣性矩設(shè)計不當，從而使撓曲得不到平衡，則使縫隙產(chǎn)生不同的撓度值，從而導致幕墻的滲漏。因此，完整合理的結(jié)構(gòu)布置，能夠有效傳遞幕墻自重和風荷載，有效控制溫度變化引起的變形，從而防止幕墻滲漏甚至倒塌。  2.2、活動量的考慮  幕墻設(shè)計時要考慮構(gòu)件之間的相對活動和附著于墻和建筑框架之間的相對活動。這種活動不僅是由于風力作用，而且也是由于自重的作用而產(chǎn)生的。由于這些活動而導致了承重框架變形或移位，因此在設(shè)計中不能輕視這些活動量。溫度變化產(chǎn)生的膨脹和收縮也是產(chǎn)生活動量的重要因素，由于幕墻邊框為鋁合金材料，膨脹系數(shù)比玻璃大，故設(shè)計幕墻時，必須考慮接縫的活動量。  2.3、防風雨  幕墻技術(shù)的最新發(fā)展是采用“等壓原理”結(jié)構(gòu)來防止雨水滲透。簡而言之，就是要有一個通氣孔，使外墻表面與內(nèi)墻表面之間形成一個空氣腔，腔內(nèi)壓力與墻外壓力保持相等，而空氣腔與室內(nèi)墻表面密封隔絕，防止空氣通過，這種構(gòu)造大大提高了防風雨滲漏的能力。  2.4、隔熱  幕墻構(gòu)造的主要特點之一，是采用高效隔熱措施，嵌入金屬框架內(nèi)的隔熱材料是至關(guān)重要的，如采用隔熱性能良好的中空玻璃或熱反射鍍膜玻璃作為鑲嵌隔熱材料的透明部分，不透明部分多數(shù)是用低密度、多孔洞、抗壓強度很低的保溫隔熱材料。因此，需進行密封處理和內(nèi)外兩面施加防護措施，一般由三個主要部分構(gòu)成，即外表面防護層、中間隔熱層、內(nèi)表面防護層；另外金屬框架也需考慮隔熱，以防止熱橋的產(chǎn)生。  2.5、隔聲  幕墻建筑外部的噪聲一般是通過幕墻結(jié)構(gòu)的縫隙而傳遞到室內(nèi)的，應通過幕墻的精心設(shè)計與施工組裝處理好幕墻結(jié)構(gòu)之間的縫隙，避免噪聲傳人。幕墻建筑室內(nèi)噪聲可通過幕墻傳遞到同一建筑物的其他室內(nèi)，可采用吸聲頂棚、吸聲地板等措施加以克服。  2.6、結(jié)露  在幕墻設(shè)計中，必須考慮將框架型腔內(nèi)的冷凝水排出，同時還要充分考慮防止墻壁內(nèi)部產(chǎn)生的水凝結(jié)，否則會降低幕墻的保溫性能，并產(chǎn)生銹蝕，影響使用壽命。  3、u型玻璃幕墻設(shè)計方法分析  u型玻璃幕墻設(shè)計是一項較復雜的工作，它包括建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能設(shè)計、構(gòu)造設(shè)計等幾個方面。  3.1、玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計  3.1.1、承受荷載  玻璃幕墻是非承重墻。主要承受下列兩種荷載：  1）幕墻自身質(zhì)量荷載。幕墻自身質(zhì)量視幕墻材質(zhì)和種類而定，它對墻框的影響視支點的位置而異。  2）風荷載。風荷載是玻璃幕墻承受的主要荷載，一般不僅做正風力計算，對高層建筑特別是超高層建筑還應做負風力(吸力)計算。后者易被忽略，但卻是最危險的。如沿海地區(qū)刮臺風時，許多玻璃幕墻是被吸離建筑物而不是吹進建筑物。風荷載的取值視地區(qū)、氣候和建筑物的高度而定。  3.1.2、計算內(nèi)容  為了保證玻璃幕墻具備足夠的安全度。結(jié)構(gòu)計算時必須考慮以下幾方面內(nèi)容：  1）骨架強度和剛度。玻璃幕墻的骨架，是承受風力的主要桿件，選擇斷面時，應首先進行強度、剛度及變形的復核?？雌湓谧畲箫L壓下的強度及變形是否符合設(shè)計規(guī)范的要求。重要的受力構(gòu)件應該考慮在循環(huán)應力作用下的抗疲勞強度。  2）各種連接件及緊固件。各種型號和規(guī)格的連接件與緊固件。有的受剪，有的則受彎，計算時應根據(jù)受力狀態(tài)，分別進行復核，切不可因為是小零件而疏忽大意。因為一個小螺絲的松脫，都有可能給建筑帶來隱患，甚至釀成大禍。  3）玻璃厚度與面積。玻璃主要是對厚度及單塊使用面積進行計算。單塊面積大，相應地厚度也要增大，但要用某種厚度的玻璃允許使用的最大面積來限制。當然，這種限制還與固定形式、風壓大小有關(guān)。為了提高玻璃在高層建筑中的安全程度。一定選用鋼化或半鋼化安全玻璃。