刍议关于我国建筑幕墙技术发展

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  摘要:近年来,随着绿色、节能观念不断深入人心,包括开发商,建筑师、工程师等都对双层玻璃幕墙这种新型的、具有显著节能效果的幕墙构造给予很大的关注,并寻求在新建项目中采用。国内的一批高级写字楼开始了采用外循环和内循环式双层玻璃幕墙的尝试,主要集中在北京、上海、南京、广州、深圳等特大城市。下文介绍国内外建筑幕墙技术开发的趋势、国家相关政策及有关建筑幕墙的一些技术导向及措施。
  关键词;玻璃幕墙; 新型材料;措施
  Abstract: in recent years, with green, energy saving ideas constantly thorough popular feeling, including developers, architects, engineers and so on all in the double glass curtain wall of this new energy saving effect, and has significant of curtain wall structure to give a lot of attention, and seek in the new project. Domestic a number of senior office began adopting outside circulation and circulating in double glass curtain wall attempt, mainly concentrated in Beijing, Shanghai, nanjing and guangzhou, shenzhen and other serious city. This paper introduces the construction curtain wall technology development trend, national policy and related about building curtain wall of some of the technical guidance and measures.
  Key words; Glass curtain wall; New materials; measures
  
  
  中图分类号:TU761文献标识码:A 文章编号:
  
  引言
   我国的建筑幕墙工业起步比较晚,从1983年开始起步,历经了20多年的发展2004年我国生产了约1150万㎡建筑幕墙和采光顶,当年建筑幕墙和产量(使用量)占全世界1700万㎡的2/3左右。
   随着建筑技术的发展,玻璃幕墙的重大技术问题逐渐得到解决,并开始大规模使用于建筑外围护结构。70年代以来,硅酮结构密封胶的质量有了突破性提高,用结构胶固定安装玻璃的技术应用于玻璃幕墙,促使了隐框玻璃幕墙突飞猛进地发展。
  1建筑幕墙的分类及应用范围
  1.1建筑幕墙的分类
   根据2003年颁布执行的,JGJ102《玻璃幕墙工程技术规范》,2001年颁布的JGJ133《金属与石材幕墙工程技术规范》和JG3035《建筑幕墙》的规定,建筑幕墙可分为:
  (1)玻璃幕墙
   按面板的固定形式分类:明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、半隐框玻璃幕墙。
   按构件材料分类:铝合金型材玻璃幕墙、钢型材玻璃幕墙、钢铝型材组合玻璃幕墙
   按支撑结构分类:主体结构点支撑玻璃幕墙、钢结构点支撑玻璃幕墙、索杆结构点支撑玻璃幕墙、自平衡索桁架点支撑玻璃幕墙、玻璃肋支撑点支撑玻璃幕墙。
   按玻璃面板支撑形式分类:四点支撑、六点支撑、多点支撑、托板支撑、夹板支撑。
   全玻璃幕墙:落地式、吊挂式全玻璃幕墙。
  (2)石材幕墙
   按面板密封形式分类:封闭式石材幕墙、开敞式石材幕墙。按面板的支撑固定形式分类:
  板边支撑:嵌入式、钢销式、短槽式、通槽式。跨中支撐:穿透式、背插式、背栓式、背卡式。
  (3)金属板幕墙
   按面板材料分类:铝合金单板幕墙、铝塑复合板幕墙、蜂窝铝板幕墙、彩色钢板幕墙、不锈钢板幕墙、珐琅钢板幕墙、锌合金板幕墙、钛合金板幕墙、铜合金板幕墙。按封闭形式分类:封闭式金属板幕墙、开敞式金属板幕墙、遮蔽式金属板幕墙。
  (4)人造板幕墙
   按功能分类:围护型人造板幕墙、装饰型人造板幕墙。按结构形式分类:构件式人造板幕墙、单元式人造板幕墙、点支撑人造板幕墙。按面板材料分类:陶板幕墙、瓷板幕墙、微晶玻璃幕墙、混凝土板幕墙、千思板幕墙。
  (5)单元式幕墙
   按单元部件接口形式分类:插接型幕墙、对接型幕墙、连接型幕墙、粘接型幕墙。
  按面板支撑框架结构形式分类:明框幕墙、隐框幕墙。按面板材料分类:玻璃幕墙、金属板幕墙、石材幕墙、人造板幕墙、组合幕墙。
  (6)双层幕墙
   按通风方式分类:外通风双层幕墙、内通风双层幕墙。按结构形式分类:单元式双层幕墙、构件式双层幕墙。
  (7)采光顶
   按支撑结构型式分类:构件式采光顶、单元式采光顶、点支式采光顶。
   按面层材料分类:玻璃采光顶、聚碳酸酯板采光顶。
  1.2建筑幕墙的应用范围
   建筑幕墙的适用范围非常广泛,几乎涉及到各类建筑。随着我国经济的高速发展,以高强、轻质为特点的建筑幕墙被迅速应用于各个领域的建筑物中,如商业建筑、写字楼、体育场馆、文化设施、会展中心、交通枢纽建筑的外围护结构都以建筑幕墙作为时代发展的表征。同时,由于建筑幕墙有着明显的时代特点,大量被用于城市配套设施中,如车站、过街天桥、通廊、报厅、甚至城雕等等。
  1.3性能水平
   我国目前有关建筑幕墙的各项规范、规程、标准从无到有,从单一到形成基本配套体系,基本上是围绕着结构安全性指标为主建立的。从目前的状况来看,一方面能基本满足国内建筑市场的需要,另一方面安全性标准指标可以说达到或接近国际水平,但功能性指标,我们还相当落后。
  1.4存在的问题
   在已建成的建筑幕墙中,结构安全方面总体情况是良好的。但是现在市场上的绝大多数幕墙产品的功能性水平过低,滞后于社会和时代的要求。在节能和环保的可持续发展大趋势下,建筑幕墙如何在建筑幕墙和满足绿色建筑、生态建筑、健康建筑的要求下向社会提供理想的产品,是急需解决的重要课题。建筑幕墙的隔热、隔声、材料的环保性方面如果不进行技术更新和提高,将是建筑幕墙技术和行业发展的最大自身障碍。目前存在的问题和危害性主要有以下几个方面。
  1.4.1早期的一些幕墙缺少可靠的技术依据
   我国的国家和行业技术标准化工作是随着建筑幕墙市场和技术的发展而逐渐制定和完善的。1996年颁布了JGJ-3035-1996《建筑幕墙》、JGJ102-1996《玻璃幕墙工程技术规范》,2001年颁布了JGJ133-2001《金属与石材幕墙工程技术规范》。这意味着,1996年之前至少有500万m2的幕墙是在缺少标准和规范的情况下完成的。
  1.4.2部分幕墙存在结构安全性隐患
  (1)后置埋件的可靠性
   在规范颁布之前,幕墙与主体结构(当时绝大多数主体结构为钢筋混凝土结构)联结为后置埋件,靠膨胀螺栓固定,缺少设计和检测依据;大量使用的国产膨胀螺栓的品种规格十分有限,安装施工时又无工艺规程保证。
  (2)结构胶问题
  在20世纪90年代后期国产幕墙结构胶能满足要求之前,国内幕墙基本上使用进口结构胶。由于进口结构胶的质量控制几乎完全依赖于国外企业自身提供的资料,加上销售环节的漏洞使许多假冒产品充斥市场,使必须使用结构胶的隐框玻璃幕墙的质量大打折扣,留下隐患。
  1.4.3面层材料安全问题
   安全玻璃的使用仅仅是近几年的事情,最初的玻璃幕墙大量使用的是浮法白玻和镀膜原片玻璃。其破裂后坠落的危险性随时存在。
  复合铝板于20世纪90年代初期引进国内,随即被广泛使用。国内近百家企业蜂拥而上,低质量的复合板充斥市场,缺少技术可靠性依据。当时安装的一些幕墙已经老化,甚至
  失效,面板和外构件脱落的情况时有发生。
  1.4.4建筑幕墙的功能性技术指标水平低
   同建筑门窗一样,建筑幕墙的水密性和气密性在安装后出现问题的较多,由此带来使用功能的低效,进而增加建筑运营成本。
  1.4.5缺少高质量的五金配件和配套产品
   质量稳定的五金配件是保证建筑幕墙质量稳定的基础,目前市场上的国产五金配件质量不稳定,同时规格品种有限,严重影响建筑幕墙技术的发展。国外幕墙配件以优异的质量得到青睐,但可供选择的品种和规格非常有限,而且并不急于提供给国内市场。其它国产配套产品,如纱窗、换气装置质量也令人堪忧。遮阳装置和感应控制系统如再不及时开发将被国外公司一统天下。
  1.4.6建筑幕墙质量隐患的危害性
   由于建筑围护结构,包括外立面和采光顶等彰显于城市环境当中,若存在轻则漏水,重则坠落的质量隐患,其后果是可视和显在的,社会影响不可忽视。
  2国内外建筑幕墙技术开发趋势
   国内外建筑幕墙技术的开发趋势是以人居舒适为核心,以节能、安全和环保技术为要点开发研制建筑幕墙,以生态环境的观念变革建筑幕墙,发展高技术生态建筑幕墙系统。
  (1)双层幕墙系统
   由于双层幕墙之间的通道提供了冷热气流、内外空气流通的渠道,给遮阳系统留置了足够的空间,结合智能控制,给建筑室内提供了高舒适的环境,也提高了节能、通风、降噪、
  防尘功能,在许多高技术生态建筑中得到了广泛的应用。
  (2)建筑遮阳系统
   是高技术生态建筑的重要组成部分,建筑遮阳系统是阻止太阳热辐射直接影响室内环境的最有效方法,特别是建筑物外遮阳系统。
  (3)太阳能幕墙系统
   符合生态环境和可持续发展的要求,在建筑幕墙及门窗中已有所应用。但由于晶体硅光伏电池的制造成本昂贵,使其未能在建筑幕墙及门窗上广泛应用。随着非晶硅以及非晶硅涂覆金属板光伏电池生产技术的形成及产量的增大、造价降低,使得我们有条件在设计大型金属屋顶时选用。
  (4)智能化幕墙系统
   是集建筑、结构、机械、热工、电子、生态等专业技术于一体的智能化建筑围护结构。这种幕墙充分利用建筑本身所处的自然环境,包括风向、温度、地理位置、周边树木、河流、地质等条件,一体化和系统地通过幕墙自身的主动适应性,自动地调节和最大程度地满足居住者的舒适性。由此也可更进一步地唤醒居住者对周边环境的关注,从实际意义上切身提高环境保护意识和履行职责。
  (5)结构膜幕墙系统
   实际上是一种充气结构,用于室内为公共空间的围护结构。但目前在国际上使用得并不普遍,还需时间进一步研究和积累有关经验。
  3政策及技术导向
  3.1国家导向政策
   建筑幕墙广泛应用于高层建筑和大型公共类建筑,由此带来的安全性问题一直伴随着建筑幕墙的发展,公共安全日益成为全社会的共识,所以建筑幕墙无论何时都应将安全性放在首位。其次,节能环保是关系着人类可持续发展的根本
  问题,也是建筑幕墙技术发展的指南针。
  3.2技术导向
  3.2.1建筑幕墙研究开发的产品和技术
   (1)建筑幕墙系统技术的研究开发经过10多年的技术积累,应该使建筑幕墙由过去的单一技术、单项工程向集约技术、适应技术发展,形成系列技术、系列产品、系列配件,随之带来的将是生产的集约化和产
  业化,施工技术的高效和安全。
   (2)以节能环保为主题的建筑幕墙技术的研究开发建筑幕墙作为建筑幕墙的关键环节之一,首先是最大限度地满足建筑整体的节能要求,充分结合建筑本身和周边环境的特点,研究内在规律,掌握节能机理,结合幕墙构造本身寻求最佳节能方案。
   (3)开展太阳能和建筑幕墙关系的研究围护结构是太阳能对建筑物最直接的接触面,充分利用太阳能将有利居住者的热、光环境的改善。研究的内容包括如何吸收或遮蔽太阳热量和光线,两者之间又如何转化和延伸等。
  3.2.2建筑幕墙应用推广的产品和技术
   (1)以专项技术的发展满足和带动新型幕墙技术发展
  ①中空玻璃技术。特别是LOW-E中空玻璃和SAN-G中空玻璃技术的应用。
  ②隔热断桥技术。材料本身断热、复合材料、结构性断热技术等。
  ③遮阳技术。④光电技术。
  ⑤环保型技术。
  ⑥开启装置、电子锁、温度感应、风雨感应、烟感应技术等。
  ⑦自洁技术。
   (2)以新型材料技术发展满足和带动新型幕墙技术发展
  !新型铝合金材料
  铝合金可以配制近百种合金产品,其抗拉强度、屈服强度都可以超过不锈钢。如我国的Lc4铝合金,国际称为7075T6铝合金,其抗拉强度可达到540-560MPa,而一般不锈钢为530MPa。
   铝材前几年一直是表面阳极氧化处理,只有白色和古铜色,现在用粉末喷涂和氟碳喷涂,可以得到各种颜色,使建筑幕墙多姿多彩。
   在铝型材之间插入低导热非金属构制的隔热条,可减少铝型材内外的热传导。加断桥的铝合金型材比一般不加断桥的铝合金型材的热传导系数有明显减小,热传导系数可由6w/(m2.k)最小减到1.8 w/(m2.k)。
   ②新型玻璃材料
  中空LOW-E玻璃、中空SAN-G玻璃、中空百葉玻璃、中空格栅玻璃、真空玻璃、凝胶玻璃、超白玻璃、吸热玻璃、防火玻璃、防磁玻璃、隔声玻璃等等。
  ③其它面材陶板面材、瓷板面材、微晶玻璃面材、混凝土板面材、千思板面材等。
  ④高性能耐候胶及五金构配件。
  4结语
   目前,我国的建筑幕墙工作已成为当务之急,建筑幕墙有着巨大的潜力, 建筑装饰工作任重道远,只要我们化大力气、下苦功夫,思想重视,体制技术跟进,采取更加积极有效的手段,把装饰工作再推上一个新的高度,应配套有科学的测量标准和方法,完善相应的评估手段,创造出新型建筑幕墙技术和设计方法。
  
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