关于现代玻璃幕墙设计的节能理念分析

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【摘要】玻璃幕墙对于绿色节能设计对建筑投资者以及社会来说都存在有利，在绿色节能设计方面的投资能够在后期进行完全回收，能够对幕墙使用的期限大大延长，并为使用者带来更为良好的经济以及社会效益。

【关键词】玻璃幕墙；设计；节能

玻璃幕墙自1990年之后逐渐传到我国，本身具有独特通透性以及艺术性，正因为这样而被人们所青睐，逐渐在我国各个城市之中都出现了玻璃幕墙设计。不过现今我国国内的玻璃幕墙产品主要还是立足于仿制，而很少能够在设计上进行创新，幕墙技术的设计依然没有排进国际先进水准，玻璃幕墙本身能源消耗还较大。

1玻璃幕墙的节能现状

在2005年，我国建设部出台《公共建筑节能设计标准》，在其中就明确规定，建筑物的外窗开启面积应该小于百分之三十，并且玻璃幕墙占据到所有墙面不超过百分之七十，在设计上鼓励使用自然风进行降温，玻璃幕墙也应该能够可以开启部分通风换气设备。

玻璃幕墙在技术上实现了建筑外结构的墙体以及门窗进行合并，并且将建筑的围护结构功能以及其装饰巧妙融合，这种融合赋予了建筑更多的现代感以及艺术性。自上世纪我国引入玻璃幕墙，玻璃幕墙于全国各地建筑之中蓬勃发展，尤其是某些地标性的标志性公共建筑的应用，比如香港中环广场，上海金茂大厦等。在北京西单的国际大厦也设计采用了大面积玻璃幕墙。根据相关资料统计，在上海现今已经大约存在八层以上的玻璃幕墙建筑多达1300多幢，幕墙建筑的总面积超过了一千万平米。平均每年增加六百万平玻璃幕墙陆续投入到使用，并且以至少百分之十的速度递增。大面积的玻璃幕墙为建筑内部提供了更为良好的采光，不过也导致建筑内部的采暖以及制冷等带来隐患而增加能耗，这也就使得玻璃幕墙的建筑能耗出现了一个瓶颈环节。所以对于玻璃幕墙节能设计进行深入研究对于建筑节能开展有极为重要的意义。

2 高楼建筑幕墙的应用

建筑幕墙跟通常所谓的填充墙不一样，它具有自己的突出特点，它是由面板以及支承结构所有机组合成的完整结构，它在自身的平面内能够承担更大的弹性形变或相对主体结构能够存在足够位移的能力，它自身不分担主体结构在受力过程之中的荷载以及围护结构。幕墙的组成部分主要包含面板以及后面所采用的支承结构，整个外墙体系主要支承于主体的结构之上，一般对主体结构进行包封。因为面板间存在宽缝，面板以及横梁立柱之间存在连接就有了活动的空间，因此幕墙在平面之内能够承担较大的变形。幕墙如果使用螺栓以及弹簧机构等跟主体结构相互连接，则可能在两个部分之间允许了较大相对的位移，甚至当主体的结构侧移到达六十分之一的时候幕墙都不会遭到破坏。

在抗地震的建筑之中需要考虑玻璃幕墙。在上世纪九十年代的日本阪神以及台湾南投集集大地震的地震强度极大，砌体填充墙以及其中所采用的常规玻璃窗都被大量破坏，但是幕墙却较少被震害，在出现地震之后大多数都能够被完好保存。中国的建筑科学研究院对七个各种类型建筑幕墙的振动台进行了试验，试验表明，即使台面输入的加速度达到相当于十度的大地震，玻璃幕墙也并没有损坏的情况，在地震过程之中保持着良好的性能。砌体填充墙出现千分之一的位移时出现裂缝，到达三百分之一位移的时候即便小地震也同样出现较为严重的破损，在中度地震的时候会出现极为严重的破坏。这个原因主要是在自身平面内变形能力极差，而又填充于主体的建筑结构之中，使其在地震中无法出现相对位移情况，在地震的时候就被一起振动而破坏。常规玻璃窗在大多数情况下差不多。所以地震之中可能出现极为严重的震害。而无论主体结构在地震的时候怎么摇晃玻璃幕墙都安全。高楼大厦高度极大，在地震的过程之中出现大幅度的摆动，只有玻璃幕墙才能够保证地震中建筑物的安全，不会出现倒坍坠落的情况，

幕墙还能够节省结构建设费用。建筑材料之中诸如钢筋以及混凝土等都是高造价建材，对于建筑材料的节约最终就能够对能耗进行降低，玻璃幕墙自身的重量仅仅相当于砖墙十分之一，而只是混凝土墙板重量的七分之一，铝板幕墙能够达到更轻的目标，对于一座高150米，外墙面为20000平米的高层建筑使用幕墙能够降低整个建筑重量之中一千吨。这就极大地降低了主体结构之中建材的用量，也减少了建筑基础荷载，节省了成本。在我国的上海以及天津等软地基之上进行超高层建筑建设的时候，这种效果就能够极好地被应用。

自2005开始，《公共建筑节能设计标准》被广泛推出来施行。铝板以及石板幕墙在其背面存在保温层，这种保温层能够极好地满足标准要求。玻璃幕墙进行合理设计就能够达到标准要求。Low-E型号的玻璃幕墙广泛使用就是其中一个极为有利的方向。双层的通风幕墙以及真空玻璃幕墙保温性能相比于传统墙体来说在各方面性能上都更优。能否节能并非是因为玻璃。在建造之中选择更加适宜的玻璃并进行合理构造能够完全达到节能标准。建筑幕墙本身就是结构安全极为重要的保障，进行合理的设计以及施工是所有建筑行业人员应该持有的态度。与此同时，建筑幕墙会在技术上逐渐扬长避短而兴利除弊，最终在大范围内更好地发展。

3 我国玻璃幕墙设计的发展方向

在进入到21世纪之后，我国的玻璃幕墙设计就追求主动性，将被动地搬用国外研发技术转变成为主动设计利用能源，近些年来，我国双层玻璃幕墙逐渐迈向节能化以及智能化。它利用热空气烟囱效应能够自然把热缓冲层热空气向室外排放，配合其中涉及到的中空玻璃电动升降窗帘，就能够实现较为良好的节能效果。在这个基础之上，把玻璃幕墙材料进行光敏或者热敏等特性跟室内的供热制冷等系统跟计算机控制相互衔接，最终就能够实现玻璃幕墙的智能化控制。玻璃幕墙的结构跟太阳能体系进行一体化设计极好地实现节能效果。伴随着全球环境恶化，能源危机到来，绿色节能技术必须尽可能地应用到玻璃幕墙建筑之中，提升建筑适宜性，甚至还能够考虑产生能源来供应建筑物内部能源的消耗。建筑的玻璃幕墙设计必须向着环保以及节能方向进行发展。

4 结束语

在现今我国的大型公共建设玻璃幕墙之中，许多新型建造技术已经被广泛应用，比如考虑双层玻璃幕墙设计，或者采用水幕的方式对玻璃幕墙进行降温、设计能够收集雨水的玻璃幕墙等，在这些逐步成熟的技术之中，最重要和易于实现的主要就是双层玻璃幕墙系统。这种设计在现今应用最为广泛，能够使得节能的效果达到最佳，许多研究认为，双层玻璃幕墙在技术上能够实现解决单层幕墙自身的问题。双层玻璃幕墙相比于传统幕墙在收集热能的时候能够节省能源超过百分之四十，制冷之时其节约能源能超过百分之三十五。因为双层幕墙大范围使用，玻璃幕墙各个方面的性能都得到了极大提高。

参考文献

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[2]： 杨颜志，金先龙，王建，李烨.考虑玻璃刚度的高层幕墙地震响应数值分析[J].振动与冲击. 2012.08

[3]： 冯若强，武岳，沈世钊.考虑玻璃参与工作的单层平面索网幕墙结构静力性能研究[J].建筑结构学报.2005.04