玻璃幕墻結構的優勢在于能夠虛化建筑立面,與實墻形成虛實對比,使建筑的立面更為豐富。此外,它還能夠滿足采光和通風的需求。玻璃骨架可以將立面分隔,增加了立面的變化性。在摩天大樓中,玻璃幕墻將整個建筑與天空融為一體,反射出空明的藍天和飄舞的白云,營造出絢麗的色彩。
1、玻璃幕墻的概念
玻璃幕墻是一種由支承結構體系和玻璃組成的建筑外圍護結構或裝飾結構。相對于主體,玻璃幕墻具有一定的位移能力,不承擔主體結構所受的負荷。由于其具有吸收紅外線、減少室內太陽輻射和降低室內溫度等優點,因此在我國建筑工程中廣泛應用。玻璃幕墻是現代主義高層建筑的顯著特征之一,也是一種美觀新穎的建筑墻體裝飾方法。
一般情況下,玻璃幕墻使用鋁合金或其他金屬軋制而成的空心桿件做骨架,以玻璃作為圍護墻。玻璃幕墻一般分為單層和雙層玻璃墻體。反光絕緣玻璃厚度一般為6mm,墻面自重約為40kg/m2,具有輕巧美觀、不易污染和節約能源等優點。幕墻外層玻璃的里側涂有色彩的金屬鍍膜,從外觀上看整片外墻猶如一面鏡子。
2、玻璃幕墻的優缺點
優點:
玻璃幕墻是一種當代新型建筑墻體,它將建筑美學、功能、節能和結構等因素有機地統一在一起,使建筑物從不同角度呈現出不同色調,隨著陽光、月光和燈光的變化展現出動態美感。世界各大洲的主要城市都建有宏偉華麗的玻璃幕墻建筑,如紐約世界貿易中心、芝加哥石油大廈和西爾斯大廈等。國內也有許多知名建筑采用了玻璃幕墻,如香港中國銀行大廈、北京長城飯店和上海聯誼大廈等。
缺點:
玻璃幕墻也存在一些局限性,如光污染和能耗較大等問題。此外,玻璃幕墻的光潔透明也不耐污染,尤其在大氣含塵量較高、空氣污染嚴重、降雨稀少的北方地區,玻璃幕墻容易受到污染,影響城市的景觀。由于材料和施工質量的原因,玻璃幕墻顏色不均勻、波紋各異,并且由于光反射的不可控性,導致光環境的混亂。但隨著新材料、新技術的應用,這些問題正在逐步納入到建筑造型、材料和節能的綜合研究體系中,作為整體設計問題來深入探討。
3、玻璃幕墻的設計要點
① 光影效果
玻璃幕墻具有很強的感光性,能夠反射周圍的光線,為建筑的光影藝術提供了極好的表現手法。在進行玻璃幕墻設計時,需要充分研究建筑周圍的環境,結合其特點,設計出適合環境的玻璃幕墻,同時要避免光污染的產生。
在選擇玻璃幕墻的色彩時,要考慮周圍環境的主要色調,同時充分研究建筑物的藝術效果和功能用途。
② 造型設計
建筑設計應該通過優化組合玻璃幕墻和實體墻面,利用玻璃幕墻獨特的采光性能,結合石材等實體墻面進行設計,創造出各種造型,實現標新立異。
③ 墻面劃分
墻面劃分應該考慮建筑藝術氣息的營造,在合理利用玻璃原材尺寸的基礎上,結合設計協調性、施工工藝的選擇以及受力特性。對于玻璃幕墻墻面的劃分,若要追求正式、嚴肅的感覺,一般要求等尺寸、等距離的劃分;若要追求個性張揚、青春活潑的感覺,可以進行自由劃分。
4、玻璃幕墻的結構設計原則
玻璃幕墻通常是豎直的且面積很大,因此需要優化考慮風荷載對玻璃的彎曲應力。同時,在地震作用下,構件連接點可能會受到強烈震動導致松弛現象,從而引發玻璃幕墻坍塌,因此在結構設計中需要加強對其抗震性能的優化。
玻璃幕墻的結構設計要遵循以下的原則:
① 為了保證主題建筑的安全性,玻璃幕墻不能承受主題建筑的荷載作用力和地震作用,幕墻上的構件應該懸掛在主題建筑上,玻璃幕墻的施工應遵循圍護原則而非支撐。
② 在設計玻璃幕墻和連接構件時,需要考慮其剛度,確保在主體建筑在風荷載、地震、溫度等作用下發生位移或變形時,避免幕墻破壞。
③ 對于非抗震設計下的玻璃幕墻,應保證在風荷載作用下玻璃完整無損,并確保連接構件能夠應對主體的位移變形。
④ 對于需要抗震設計的重要建筑,玻璃幕墻在地震時不能破損,應按照一定的抗震烈度進行設計,保障在地震后玻璃幕墻基本完好,超過地震烈度時,玻璃幕墻的主體骨架可以再次利用。
⑤ 在玻璃幕墻的結構設計中,應全面考慮自重荷載、風荷載、地震和溫度等因素,并綜合優化各因素,提出最合理的設計方案。
5、玻璃幕墻在設計中的應用
① 立面構成
建筑的層高、開間、柱距都是按照建筑模數統一劃分的尺寸,通過等距等高的格線進行垂直和水平方向的統一劃分。如果將其視作平面構成的骨格線,玻璃窗板就是基本形,整個幕墻立面如同一個平面的重復構成圖案。這種重復排列具有很強的秩序性和統一感,為避免單調呆板,設計時可以在框格的面積劃分、玻璃板的顏色、相鄰材質、構成新的圖案上進行變化,以達到視覺效果的完美,但也要避免過于散亂而顯得瑣碎。
玻璃幕墻多用于高層建筑上,可以通過建筑表面的各種變化達到立面設計效果,表現出虛實、光影和立面分隔等效果,同時還可以形成平面和曲面。在這個建筑中,玻璃幕墻形成了一個曲面,形態十分流動,具有動感。
采用了橫框豎隱的玻璃幕墻形式,將建筑立面進行橫向劃分,使玻璃立面能橫向延伸,并具有美感。這種虛的立面與頂部和旁邊的實墻形成強烈的虛實對比。
② 色彩構成
可以在整體都是白色的玻璃幕墻上穿插一層黑色的玻璃幕墻,這樣做,可以使這一層黑色的玻璃幕墻更為顯眼。這樣的色彩變化可以使建筑立面不那么呆板,稍稍形成色彩變化,打破立面的整體感。使建筑的色彩更為豐富。
③ 對立統一
可以在整個白色玻璃幕墻中穿插一層黑色玻璃幕墻,這樣可以使黑色幕墻更為突出顯眼。這種色彩變化可以使建筑立面不顯得呆板,稍微形成色彩變化,打破立面的整體感,從而使建筑的色彩更加豐富。
該建筑將一個長條狀建筑嵌入到一個塊狀建筑中,其中長條狀建筑采用了豎向分隔的形式,而塊狀建筑則采用了隱框碎玻璃的形式。兩者有機地結合在一起,使立面呈現出對立統一的格局。
6、結語
綜上所述,幕墻的設計可分為兩個主要階段:幕墻效果和幕墻構造。這兩個階段分別由建筑專業和幕墻專業的專業人員負責,需要相互配合和協調完成。由于玻璃幕墻可以增加主體建筑的藝術氣息,成本相對較低等優點,因此在現代裝飾中得到了越來越廣泛的應用。因此,必須深入研究玻璃幕墻的設計要求、要點和原則,制定合理的設計方案,以確保玻璃幕墻既能增加主體建筑的魅力,又能保證其安全性。玻璃幕墻具有廣闊的應用前景,通過對其進行詳細研究,相信它將更好地應用于未來建筑的裝飾中。