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建筑玻璃幕墙设计方法浅析 摘要：建筑幕墙是建筑物不承重的外墙维护结构，除了具 有建筑的基本使用功能（包括采光、承载、保温等）外，还具 有丰富的艺术性（构造精巧、表现力强、品质纯净等），因此 建筑幕墙在我国的使用范围已经从商业扩展到民宅幕墙使 用的材料也越来越广泛。然而破璃幕墙本身造价昂贵沮抗风 肮震性能较差；能耗较大容易对周围环境形成光污染相关设 计规范仍不是十分成熟。目前我国玻璃幕墙的设计方法和设 计经验有待于积累和提高。因此玻璃幕墙设计方法的分析研 究具有重要的理论意义和现实意义。本文简要介绍建筑玻璃 幕墙的组成分类以及国内外的分析研究进展情况介绍了工 程实践中的几种实用设计方法并提出值得研究的若干问题。 关键词：玻璃幕墙；组成分类；设计方法 中图分类号：TU2文献标识码：A 一、玻璃幕墙的类别 随着建筑技术的发展，玻璃幕墙的类别很多，在高层建 筑中应用最多的是框支撑玻璃幕墙，其主要包括明框玻璃幕 墙和隐框玻璃幕墙。其中明框玻璃幕墙是最传统的玻璃幕 墙，金属框架直接显露在外立面，玻璃是嵌固在型材的凹槽 里，结构稳定可靠，工作性能良好，是高层建筑最佳的选择; 隐框玻璃幕墙是金属框架设计在室内，玻璃面板安装在框架 外侧，再利用硅酮密封胶把玻璃面板与框架进行有效的粘 结，形成现代化的建筑外观效果。 二、 玻璃幕墙的结构 一般来说，玻璃幕墙的结构主要是由结构骨架及玻璃组 成的，两者有机地整体连接才能构成玻璃幕墙的方式。骨架 是由不同的型材材料构成的，利用连接件来固定装饰玻璃， 通过骨架把玻璃的重量和幕墙所受到的荷载全部传递给支 撑体系，再由支撑体系传递给主体结构。玻璃幕墙不仅具有 墙体维护的功能，还有美化建筑外立面的视觉冲击效果，也 可以巧妙地配合建筑造型来表达建筑师的思维空间。由于玻 璃幕墙的安全可靠性包括抗风压性、抗气密性、抗震性、防 火性、抗变形性等内容，再加上其安装滋工的专业性较强， 对建筑物的正常使用性能影响很大，所以应根据工程需求来 选择合理的结构形式，从而保证玻璃幕墙的安全性及稳定 性。三设计方法概述 三、 设计方法概述 1、玻璃幕墙主要设计内容 玻璃幕墙的刚度和承载力都较低，强风或地震作用容易 引起破坏和脱落，因此必须进行风荷载、地震作用、温度应 力作用下的设计计算和变形验收。其主要过程包括： (1)结构设计的一般原则和方法。玻璃幕墙属于建筑的 围护结构不承受主体结构的地震作用，但须保证幕墙及其连 接件承载力足够沮刚度、相对主体结构的位移能力满足要 求。作为非承重构件，幕墙结构设计标准是小震下保持弹性, 故应采用弹性计算方法。（2）基本参数的选取。现行玻璃幕 墙规范对幕墙结构的荷载与作用取值、材料的力学性能取值 均有较为详细的规定，此处不予赘述。（3）玻璃应力计算。主 要需计算玻璃在风荷载作用下的最大应力；在年温度变化作 用下玻璃边缘与边框的挤压应力；玻璃中央与玻璃边缘的温 差应力等。（4）横梁和立柱的计算。当矩形玻璃板材四周均 有横梁/立柱支承时荷载可按45度分角线划分传递到四周支 承横梁以立柱为支承并可按简支计算。（5）结构胶计算。（6） 幕墙与主体结构的连接等。计算过程中荷载传递路径分析十 分重要，而应力分析及变形验算也是重难点。 2、国内外设计方法概述 对于玻璃幕墙结构中玻璃的设计月前国内外有众多方 法,T面介绍其中典型的三种方法。最大应力理论设计法：最 大应力理论法以薄板的大变形理论应力分析（在均布的。静 压力作用下）为依据。假定玻璃表面任何一处达到极限拉应 力时即达破坏进行有限元分析。PPG公司进行了大量有限元 计算应用其分析结果于1979年推出了以最大应力理论为基 础的玻璃设计图表。此后沃布兰及其合作者俐用有限差分法 对大变形薄板玻璃在均布侧向静压力作用下的应力进行了 分析取得了较大的进展能利用电算快速运算并经实验论证 河适用于各种类型玻璃。断裂理论设计法：1972年布朗根据 静态疲劳和断裂力学理论，给出了著名的布朗积分公式一玻 璃累积损伤破坏的计算公式。该理论认为只要强度累积损伤 量值达到与加载方式无关的临界值时，玻璃就破坏。依据该 理论的设计方法称为断裂理论设计法。然而，由于断裂理论 设计法过于复杂滩于在实际工程实践中进行应用。实用公式 设计法：由于矩形薄板玻璃在风压作用下的应力状态计算十 分复杂理论结果与实验情况也有出入沮目前尚无成熟的计 算方法因此，日本舍弃建立玻璃容许应力与风压之间的关系 式的方法而采用风压与玻璃安全厚度之间的实用关系式。 四、研究中的问题 1、设计管理问题 在目前的工程实践中建筑幕墙工程一般都是由业主直 接承包的但是业主在招标的过程中往往因为时间紧迫等原 因，投标单位没有足够的时间去熟悉图纸还有很多设计图纸 缺乏节点细部的详图及做法过于粗糙导致中标单位在后期 施工过程中没