建筑幕墻工程檢測培訓(xùn)教材

。建筑幕墻工程檢測培訓(xùn)教材

第一章概述..................................................................................2

1.1幕墻的定義............................................................................2

1.2幕墻的特點............................................................................2

1.3建筑幕墻的基本構(gòu)成....................................................................4

1.4建筑幕墻的分類........................................................................9

1.5幕墻的進展............................................................................15

思考題.....................................................................................22

第二章建筑幕墻物理性能.....................................................................23

2.1建筑幕墻物理性能試驗進展歷史及現(xiàn)狀...................................................23

2.2建筑幕搞物理性能......................................................................31

思考題.....................................................................................51

第三章建筑幕墻"四性"檢測....................................................................52

3.1術(shù)語.................................................................................52

3.2氣密性能檢測..........................................................................53

3.3水密性能檢測..........................................................................61

3.4抗風(fēng)壓性能檢測.......................................................................74

思考題.....................................................................................89

第四章結(jié)構(gòu)膠相容性試驗.....................................................................91

4.1結(jié)構(gòu)裝配系統(tǒng)用附件同密封膠相容性試驗方法.............................................91

4.2實際工程用基材同密封膠粘結(jié)性試驗方法.................................................94

第五章建筑幕墻檢測實例.....................................................................95

5.1玻璃幕墻檢測實例.....................................................................95

5.2金屬及石材幕墻檢測..................................................................103

5.3框架式幕墻ーー非單元式框支承玻璃鋁板幕墻.............................................111

5.4點支承全玻璃幕墻.....................................................................112

5.5全玻璃幕墻...........................................................................114

第六篇建筑幕墻工程檢測

第1章概述

1.1幕墻的定義

什么是幕墻?有人將它比喻成建筑的衣衫,有人將它比喻成建筑的皮膚。衣衫是強調(diào)幕墻關(guān)于建筑物

的裝飾效果,而皮膚則注重幕墻的使用功能,它為我們過濾及隔離外界環(huán)境的同時又使我們與外面世界相

通。因此,對建筑物而言,幕墻不是簡單的裝飾，也不限于擋風(fēng)避雨、保溫隔熱、通風(fēng)換氣,它讓室內(nèi)的

人與室外的自然融為一體，做到我中有你、你中有我,成為古板的建筑與生動的自然溝通的橋梁。

歐洲標準《建筑幕墻術(shù)語Curtainwalling—Terminology》(EN13119—2007)中幕墻(curtainwalling)

被定義為:

externalbuildingCurtainWallproducedwithframingmademainlyofmetal,timberorPVC-U,usually

consistingofverticalandhorizontalstructuralmembers,connectedtogetherandanchoredtothesupporting

structureofthebuilding,whichprovides,byitselforinconjunctionwiththebuildingconstruction,allthenormal

functionsofanexternalwall,butdoesnotcontributetotheloadbearingcharacteristicsofthebuildingstructure.,

可翻譯如下:建筑幕墻是指具有橫梁與立柱的建筑外立面,其中橫梁與立柱能夠為金屬、木材或者

PVC-U材料，這些受力桿件與幕墻面板ー起構(gòu)成幕墻外皮并通過預(yù)埋系統(tǒng)固定在主體結(jié)構(gòu)上，具有外墻的

常規(guī)功能(如防風(fēng)、避雨、保溫等)，但幕墻系統(tǒng)僅作為附加體系承擔(dān)局部荷載，而不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)的荷

載作用。

我國標準《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ102-2003)將建筑幕墻定義為:由支承結(jié)構(gòu)體系與面板構(gòu)成

的、可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護結(jié)構(gòu)或者裝飾性結(jié)構(gòu)?！督?/p>

屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ133-2001),《建筑幕墻》(GB/T21086-2007)基本上也使用了類似的定

義。JGJ102-2003的幕墻定義是非?？茖W(xué)與完善的，把幕墻的構(gòu)成、功能特別是與主體結(jié)構(gòu)的區(qū)別作了精

練而準確的敘述。

最早出現(xiàn)的玻璃幕墻是在!917年美國舊金山的哈里德大廈,而真正意義上的玻璃幕墻是上世紀五十

年代初建成的紐約利華大廈與聯(lián)合國總部大廈(見圖1.1-I與圖L1-2),我國第一個使用玻璃幕墻的工程

是1984年建造的北京長城飯店。

1950年紐約(NewYork)1953年紐約(NewYork)

圖1.1-!利華大廈圖1.1-2聯(lián)合國總部大廈

1.1幕墻的特點

建筑幕墻大量應(yīng)用于現(xiàn)在的公共建筑,如商場、賓館、寫字樓、體育館、電視塔與雕塑、紀念碑等。

建筑幕墻要緊包含玻璃幕墻、石材幕墻、鋁板幕墻、及其他人造板幕墻。建筑幕墻在其構(gòu)造與功能方面有

如下特點:

1.1.1具有完整的構(gòu)造體系

建筑幕墻通常是由支承結(jié)構(gòu)、面板與連接體系構(gòu)成。支承結(jié)構(gòu)能夠是鋁框架（框式玻璃幕墻）,鋼框

架（常用的金屬與石材幕墻）,而型式各異的鋼結(jié)構(gòu)體系則用于點式玻璃幕墻的支承結(jié)構(gòu),如:鋼桁架、

索桁架、平面索網(wǎng)、單索體系等;面板能夠是玻璃、石材、鋁板與其他人造板材,如：陶瓷板、陶土板等。

整個建筑幕墻體系通過連接體系,包含預(yù)埋件或者化學(xué)錨栓安裝在建筑主體結(jié)構(gòu)上。

1.1.2圍護結(jié)構(gòu)的受カ模式

建筑幕墻應(yīng)能承受自身局部荷載，如風(fēng)荷載、地震荷載與溫差作用，并將它們傳遞到主體結(jié)構(gòu)上。但

同時,建筑幕墻通常不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所承受的荷載與作用。只是關(guān)于ー些鋼結(jié)構(gòu)建筑,如北京植物園溫室,

鋼結(jié)構(gòu)既是主體結(jié)構(gòu)又是幕墻支承結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)既起到主體結(jié)構(gòu)的作用,又充當圍護結(jié)構(gòu)。

1.1.3較好的變形能力

建筑幕墻應(yīng)能承受較大的自身平面內(nèi)的變形，并具有相關(guān)于主體結(jié)構(gòu)較大的變位能力。主體結(jié)構(gòu)在地

震荷載、風(fēng)荷載作用下,產(chǎn)生層間變位,并把這種變形通過幕墻的連接件、支承體系傳遞到幕墻面板上，

因此建筑幕墻系統(tǒng)平面內(nèi)變形的能力要緊包含下列兩個方面：1）幕墻面板系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)的連接體系對

層間變位的釋放能力;2）幕墻面板系統(tǒng)對平面內(nèi)變形作用的抵抗能力。

另外,當外界溫度變化時,建筑外圍護結(jié)構(gòu)隨著環(huán)境溫度的變化發(fā)生熱脹冷縮，圍護結(jié)構(gòu)受溫度影響

比較敏感,主體結(jié)構(gòu)的溫度變化則比較均衡與平穩(wěn)，這種建筑內(nèi)部與外部溫度變化的差異導(dǎo)致幕墻體系產(chǎn)

生附加溫度應(yīng)カ，結(jié)果會把承載能力相對較差的幕墻體系或者連接部位損壞。因此建筑幕墻的立柱（豎龍

骨）需要設(shè)置豎向溫度變形縫等措施。

1.1.4自重輕

建筑幕墻屬于輕質(zhì)墻體，有利于減輕建筑的自重,因此大量應(yīng)用于高層建筑。玻璃幕墻的重量只相關(guān)

于傳統(tǒng)磚墻的1/10,相當于混凝土墻板的1/7,鋁單板幕墻更輕,370mm磚墻760kg/m2,而玻璃幕墻只有

35~40kg/m2,鋁單板幕墻只有20~25kg/m2。極大地減少了主體結(jié)構(gòu)的材料用量，也減輕了基礎(chǔ)的荷載,節(jié)

約了基礎(chǔ)與主體結(jié)構(gòu)的造價。

1.1.5裝飾效果好

建筑幕墻根據(jù)不一致的面板材料能夠產(chǎn)生實體墻無法達到的建筑效果,如色彩艷麗、多變，充滿動感;

建筑造型輕巧、靈活;虛實結(jié)合,內(nèi)外交融,具有現(xiàn)代化建筑的特征。

1.1.6安裝エ藝簡單、高效清潔

幕墻由鋼型材、鋁型材、拉索與各類面板材料構(gòu)成，這些型材與板材都能工業(yè)化生產(chǎn),安裝方法簡便,

特別是單元式幕墻,其要緊的制作安裝工作都是在工廠完成的,現(xiàn)場施工安裝工作工序非常少,因此安裝

速度快,施工周期短。同時,幕墻安裝無揚塵，實現(xiàn)了高效清潔的安裝方式。

1.1.7維修更換方便

建筑幕墻構(gòu)造規(guī)格統(tǒng)ー,面板材料單ー、輕質(zhì)，安裝エ藝簡便,因此維修更換十分方便。特別是對那

些可獨立更換單元板塊與單元幕墻的構(gòu)造,維修更換更是簡單易行。

1.1.8特別適用于既有建筑的改造

由于建筑幕墻是掛在主體結(jié)構(gòu)外側(cè),因此可用于舊建筑的更新改造,在不改動主體結(jié)構(gòu)的前提下,通

過外掛幕墻,內(nèi)部重新裝修,則可比較簡便地完成舊建筑的改造更新。改造后的建筑如同新建筑ー樣,充

滿著現(xiàn)代化氣息,光彩照人,不留任何陳舊的痕跡。

1.1.9功能化系統(tǒng)要求,易與新技術(shù)新材料結(jié)合

建筑幕墻不管是玻璃幕墻還是金屬與石材幕墻都是功能化系統(tǒng)的集成，因此建筑幕墻的設(shè)計應(yīng)考慮下

列性能;結(jié)構(gòu)安全性（抗震防災(zāi)、抗風(fēng)壓性能）、節(jié)能性能（保溫、遮陽、抗結(jié)露）、密封性能（空氣滲透

性能與防水、排水性能）、防火、防雷、光學(xué)（采光、照明及對周邊環(huán)境的影響（如:眩光））、隔聲與降

噪、機械性能（啟閉靈活）、耐久性等。

同時建筑幕墻總是易與新技術(shù)結(jié)合,越來越多的人造板材幕墻與不斷改進的板塊掛裝工藝就是幕墻與

新材料、新技術(shù)的結(jié)晶。典型建筑幕墻的標志性建筑如香港的金融中心（見圖1.2-1）與上海的環(huán)球金融中

心與金茂大廈（見圖1.2-2）。

圖1.2-1香港的金融中心圖1.2-2上海的環(huán)球金融中心與金茂大廈

1.2建筑幕墻的基本構(gòu)成

幕墻體系的構(gòu)成,總體上包含下列三大部分:幕墻面板、支承結(jié)構(gòu)體系、連接構(gòu)造體系（圖1.3-1）。

圖1.3-1幕墻結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)成

關(guān)于常見的框式玻璃幕墻來說,其支承體系則由橫梁、立柱構(gòu)成，而其連接體系則包含固定支座,結(jié)

構(gòu)膠粘結(jié)系統(tǒng)（SSGSstructuralsealantglazedsystem）,周邊密封系統(tǒng)（perimeterseal）等（見圖1.3-2）。

パ上框②一周邊密封③ー立柱④ー邊框⑤ー擦窗機軌道⑥一橫梁

⑦ー固定支座⑧一面板即下框

圖1.3-2框架式幕墻的常見構(gòu)成

1.2.1面板

幕墻的面板是構(gòu)成幕墻外觀的要緊部分,承受局部水平風(fēng)荷載與自重荷教,發(fā)揮幕墻擋風(fēng)避雨的功能。

常用的幕墻面板有:玻璃面板（圖1.3-3）、天然石材面板（圖1.3-4）、金屬面板（圖1.3-5）與其他人造板

材。關(guān)于絕大多數(shù)金屬與石材幕墻、隱框玻璃幕墻、點式玻璃幕墻而言,面板材料就是整個幕墻的外觀。

圖1.3-3玻璃

圖1,3-4石材圖1.3-5金屬板

1.2.2支承結(jié)構(gòu)體系

支承結(jié)構(gòu)體系是指在幕墻面板與主體結(jié)構(gòu)之間并把面板上的荷載傳遞到主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,如:框

架式幕墻（明框或者隱框幕墻）的框架梁柱（見圖1.3-6）,點支承幕墻的支承鋼結(jié)構(gòu)梁柱、鋼桁架、索桁

架、索桿體系、索網(wǎng)體系,全玻幕墻的支承玻璃肋梁、肋柱,石材幕墻的橫梁、立柱（見圖1.3-7）等。

圖1.3-6某單元體玻璃幕墻支承體系圖1.3-7某石材幕墻支承體系

目前,柔性結(jié)構(gòu)在幕墻及其采光頂工程中大量應(yīng)用,這類結(jié)構(gòu)都屬于預(yù)應(yīng)カ鋼結(jié)構(gòu),通常統(tǒng)稱之張カ

結(jié)構(gòu),其剛度由預(yù)應(yīng)カ提供,如:索桁架、索桿體系、索網(wǎng)體系等。以北京世紀財富中心（見圖1.3-8與

圖1.3-9）為例：（1）支承結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)カ單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu),玻璃面板荷載通過高強度鋼絞線構(gòu)成的單層索網(wǎng)結(jié)

構(gòu)傳給主體結(jié)構(gòu);（2）結(jié)構(gòu)基于網(wǎng)球拍原理,索網(wǎng)通過施加的預(yù)應(yīng)カ產(chǎn)生抵抗平面外荷載的剛度;（3）單

索結(jié)構(gòu)幕墻由于需要鋼絞線產(chǎn)生的較大變形來抵抗風(fēng)壓,因此索網(wǎng)的撓度通常操縱在1/50,較通常幕墻大。

圖1.3-8北京世紀財富中心點式幕墻圖1.3-9應(yīng)カ檢測

1.2.3連接構(gòu)造體系

連接構(gòu)造體系要緊解決幕墻各構(gòu)件、部件之間的可靠連接與協(xié)同工作,要緊包含玻璃面板與支承結(jié)構(gòu)

的連接、支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接與支承結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)之間的連接（要緊形式之一是與主體結(jié)構(gòu)的預(yù)埋

件連接）等。

1.1.1.1明框幕墻連接

明框玻璃幕墻屬于元件式幕墻,將玻璃板用鋁框鑲嵌,形成四邊有鋁框的幕墻元件（見圖1.3-10）；硬

性接觸處使用彈性連接,幕墻的隔音效果好;能夠?qū)崿F(xiàn)建筑上的平面幕墻與曲面幕墻效果；拆卸方便,易

于更換,便于保護。

圖1.3-10明框幕墻

1.1.1.2隱框幕墻連接

隱框幕墻使用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠連接玻璃與型材（見圖1.3-11）。這里也包含兩個內(nèi)容:ー是普通幕墻用

結(jié)構(gòu)密封膠,用于粘結(jié)玻璃與支承框架;二是中空玻璃用結(jié)構(gòu)密封膠,用于粘結(jié)內(nèi)外片玻璃。中空玻璃結(jié)

構(gòu)膠不一致于通常結(jié)構(gòu)膠,其變位能力通常為5%左右,能保證中空玻璃兩片玻璃的相對位置不變;而通

常結(jié)構(gòu)膠的變位能力為±25%?50%。

圖1.3-11隱框幕墻

隱框玻璃幕墻的玻璃是使用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘接在鋁框上,膠的選取與使用極為重要,應(yīng)具有優(yōu)越的

耐候性,粘結(jié)性與抗紫外線能力,特別是膠的活動性能，務(wù)必長期持久地承受活動的張カ，壓カ與強烈的

循環(huán)應(yīng)カ。

1.1.1.3點式玻璃幕墻（采光頂）連接

駁接爪按外形分為X形、H形、山字形等;按表面處理分為鏡光、啞面、氟碳噴涂等;按材質(zhì)分為不

銹鋼、鋁合金等（見圖1.3-12）。

1支撐爪件2玻璃面板

圖1.3-12點支承采光頂

1.1.1.4石材幕墻連接ー點式

點式石材幕墻連接方式,要緊指背栓等可簡化為較接連接的石材掛接方式（見圖1.3-13）。使用不銹鋼

脹栓無應(yīng)カ錨固連接,安全可靠;多向可調(diào),表面平整度高,拼縫平直、整齊;使用掛式柔性連接,抗震

性能好。

圖1.3-13背栓石材幕墻系統(tǒng)

1.1.1.5石材幕墻連接二槽式

槽式石材幕墻連接方式,要緊指石材周邊開槽的連接方式,包含短槽、通槽、T型連接等型式（見圖

1.3-14）。使用掛式結(jié)構(gòu),安裝是可三維調(diào)整;幕墻表面平整光滑;通長鋁合金型材的使用，有效提高系統(tǒng)

安全性及強度。

圖1.3-14通長槽式石材幕墻連接

1.1.1.6金屬板幕墻連接一有附框的連接

圖1.3-15金屬板幕墻的有附框連接

金屬面板機械固定在附框上,通過附框把面板上的荷載傳遞到龍骨或者埋件上（見圖1.3-15）。

1.1.1.7金屬板幕墻連接二無附框的連接（帶耳片、鋼框架）

圖1.3-16金屬板的耳片連接

金屬面板側(cè)邊帶有耳片,通過耳片直接與骨架連接,或者通過角碼與骨架轉(zhuǎn)接,面板上的荷載通過耳

片或者角碼傳遞到龍骨或者埋件上（見圖1.3-16）。

1.3建筑幕墻的分類

建筑幕墻根據(jù)分類方式不一致,能夠有多種形式。

按幕墻的使用功能,能夠分為圍護用幕墻與裝飾性幕墻，其中裝飾性幕墻僅作為建筑的外裝飾面，而

不具有氣密、水密性的要求。

按面板的支承形式能夠分為框支承幕墻、肋支承幕墻與點式支承幕墻,關(guān)于ー個矩形面板基本上對應(yīng)

四邊支承、兩邊支承與較支座的受力模式。而框支承玻璃幕墻，根據(jù)框的顯隱狀態(tài)又可分為明框、隱框與

半隱框玻璃幕墻,在第四章玻璃幕墻部分將作全面的介紹。

從幕墻的施工方式上,又常分為構(gòu)件式與單元式幕墻。

當然，幕墻分類中最常用的分類是按照面板材料進行的,可分為玻璃幕墻、石材幕墻、金屬幕墻與人

造板材幕墻幾種基本形式,其中金屬、石材及人造板材幕墻在幕墻體系的構(gòu)成上具有很大的類似性。

下面對幾種常見的幕墻進行簡單的介紹。

1.3.1玻璃幕墻

1.3.1.1明框玻璃幕墻

明框玻璃幕墻是指玻璃面板通過壓板固定在橫梁與立柱構(gòu)成的框架上,四邊鋁框室外可見的幕墻（見

圖1.4-1與圖1.4-3）。明框玻璃幕墻不僅應(yīng)用廣泛、性能穩(wěn)固，還由于明框玻璃幕墻在形式上與玻璃窗接

近,易于被人們同意,施工簡單，形式傳統(tǒng),因此至今仍被人們所鐘愛。

圖1.4-1明框玻璃幕墻圖1.4-2隱框玻璃幕墻

圖1.4-3典型明框幕墻節(jié)點圖1.4-4典型隱框幕墻節(jié)點

1.3.1.2全隱框玻璃幕墻

隱框玻璃幕墻指:玻璃是使用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘接在鋁附框上,構(gòu)成玻璃單元板塊,然后連接在橫梁

立柱構(gòu)成的鋁框架上,形成四邊鋁框室外不可見的幕墻（見圖1.4-2與圖1.4-4）。在有些工程上,為增加

隱框玻璃幕墻的安全性,在玻璃周邊增加鋁框來固定玻璃,如北京的西環(huán)廣場項目的小單元式隱框玻璃幕

墻（圖1.4-5）。結(jié)構(gòu)膠是連接玻璃與鋁框的關(guān)鍵所在，兩者全靠結(jié)構(gòu)膠連接。因此在隱框玻璃幕墻應(yīng)用的

初期,有許多專家學(xué)者認為,隱框玻璃幕墻是懸在人們頭上的定時炸彈。事實上只要結(jié)構(gòu)膠滿足相容性與

剝離粘結(jié)性能,即結(jié)構(gòu)膠能夠有效地黏結(jié)與之接觸的所有材料（如玻璃、鋁框、墊塊等），隱框玻璃幕墻

的安全性能就能夠得到保證。

圖!.4-5隱框幕墻

1.3.1.3半隱框玻璃幕墻

相關(guān)于明框玻璃幕墻來說，幕墻的玻璃板兩對邊鑲嵌在鋁框內(nèi),另外兩邊使用結(jié)構(gòu)膠直接粘接在鋁附

框上,構(gòu)成半隱框玻璃幕墻。豎框隱蔽、橫框外露的玻璃幕墻稱之橫明豎隱玻璃幕墻;橫框隱蔽,豎框外

露的玻璃幕墻稱之橫隱豎明玻璃幕墻（圖1.4-6與圖1.4-7）。

圖1.4-6橫明豎隱玻璃幕墻圖1.4-7橫隱豎明玻璃幕墻

1.3.1.4全玻幕墻

全玻璃幕墻就是由玻璃肋與玻璃面板構(gòu)成的玻璃幕墻。在建筑物首層大堂、頂層與旋轉(zhuǎn)餐廳,為增加

玻璃幕墻的通透性，不僅玻璃板，包含支承結(jié)構(gòu)都使用玻璃肋（見圖148）。

由圖可見，只有玻璃參與室內(nèi)外傳熱，因此玻璃的熱エ性能決定了全玻玻璃幕墻的熱エ性能。

圖1.4-8全玻玻璃幕墻

1.3.1.5點支承玻璃幕墻

點支承玻璃幕墻是由玻璃面板、點支承裝置與支承結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成的一種高通透的幕墻形式（見圖1.4-9

與圖1.4-10）。其支承結(jié)構(gòu)多使用鋼結(jié)構(gòu)梁、柱、桁架及張カ結(jié)構(gòu)（包含索網(wǎng)、索桁架、單索等）,索結(jié)構(gòu)

支承點式玻璃幕墻將玻璃與拉索系統(tǒng)完美結(jié)合,充分展示了建筑的時尚與個性。

玻璃面板務(wù)必通過鋼化處理,可使用單層玻璃、中空玻璃、夾層玻璃。由圖可見,不僅玻璃參與室內(nèi)

外傳熱,金屬爪件也參與室內(nèi)外傳熱,在ー個幕墻單元中,玻璃面積遠超過金屬爪件的面積，因此玻璃的

熱エ性能在點支式玻璃幕墻中占主導(dǎo)地位。

圖1.4-9點支式玻璃幕墻圖1410點支式玻璃幕墻

1.3.2石材幕墻

面板材料是天然建筑石材的幕墻,如:花崗石幕墻、石灰石幕墻、砂巖幕墻等。石材幕墻是獨立于實

體墻之外的圍護結(jié)構(gòu)體系,通常在主體結(jié)構(gòu)上設(shè)計安裝專門的獨立骨架體系（橫、豎龍骨）,該骨架固定

在在主體結(jié)構(gòu)上,然后使用金屬掛件將石材面板安裝在骨架結(jié)構(gòu)上。石材幕墻應(yīng)能承受自身的重力荷載、

風(fēng)荷載、地震荷載與溫差作用，不承受主體結(jié)構(gòu)所受的荷載。

按石材幕墻板塊之間是否打膠，石材幕墻又常分為閉縫式與開縫式兩種,閉縫式石材幕墻應(yīng)具有保溫、

隔熱、隔聲、防水等功能（見圖1.4-11）。

石材幕墻面板的掛接形式要緊有背栓式、背槽式、短槽式（L型、T型）、通槽式四個類型,由于T

型掛件不易實現(xiàn)石材板塊的獨立更換,因此不推薦使用。

石材幕墻不是石材貼面墻,石材貼面墻是將石材通過拌有黏結(jié)劑的水泥砂漿直接貼在墻面上,石材面

板與實墻面形成一體,兩者之間沒有間隙與任何相對運動或者位移。

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圖1.4-11石材幕墻圖!.4-12金屬幕墻（鋁板）

1.3.3金屬板幕墻

金屬板幕墻是通過骨架體系懸掛在主體結(jié)構(gòu)上的,只是板塊是金屬面板（圖1.4-12）。金屬板幕墻按面

板材料可分為鋁單板幕墻、鋁塑板幕墻、鋁瓦楞板幕墻、銅板幕墻、彩鋼板幕墻、鈦板幕墻、鈦鋅板幕墻

等,按是否打膠分為封閉式金屬板幕墻與開放式金屬板幕墻。金屬板幕墻具有重量輕、強度高、板面平滑、

富有金屬光澤、質(zhì)感豐富等特點,同時金屬板幕墻還具有加工エ藝簡單、加工質(zhì)量好、生產(chǎn)周期短、可エ

廠化生產(chǎn)、裝配精度高與防火性能優(yōu)良等特點,因此被廣泛地應(yīng)用于各類建筑中。

1.3.4人造板材幕墻

幕墻面板為人造板材的幕墻，包含陶土板、瓷板、千思板、蜂窩板、微晶玻璃等幕墻型式。人造板材

幕墻的構(gòu)造型式特別是結(jié)構(gòu)支承系統(tǒng)與金屬與石材幕墻一致,面板安裝方式有的接近石材幕墻,有的接近

金屬板幕墻,其基本設(shè)計原理與金屬與石材幕墻類似。

1.3.5雙層幕墻

雙層幕墻（double-skinfacade,簡稱DSF）作為節(jié)能幕墻的一種形式,又被稱之雙層通風(fēng)幕墻、呼吸

式幕墻或者者熱通道幕墻等。雙層幕墻以良好的通透性、新穎的造型與合理的結(jié)構(gòu)為人們青睞,是現(xiàn)代高

檔建筑顯著的特征。雙層幕墻由內(nèi)外兩層幕墻構(gòu)成,在內(nèi)外幕墻之間形成一個相對封閉的空間,空氣通常

從幕墻下部進風(fēng)口入，從上部排風(fēng)口出,通道內(nèi)的空氣經(jīng)常處于流淌狀態(tài)。

冬季,由于陽光照射熱通道溫度升高,形成一個高溫緩沖層,起到了隔絕室外冷空氣的作用,提高了

內(nèi)側(cè)玻璃的外表面溫度,減少了建筑物采暖的運行費用;夏季,熱通道內(nèi)溫度很高，打開外側(cè)單層玻璃幕

墻的進、出風(fēng)ロ,通道中的空氣由于煙囪效應(yīng)而產(chǎn)生流淌,流淌空氣帶走通道中熱量,使內(nèi)層幕墻的外表

面溫度降低，減少空調(diào)負荷。在夏季由于緩沖層容易形成溫室效應(yīng)造成室內(nèi)過熱，在兩層玻璃幕墻之間的

通道中通常有遮陽設(shè)備,以通風(fēng)排走遮陽百葉汲取并釋放到通道中的熱量,既保持了建筑平整、通透的外

觀，也提高了遮陽效果。與傳統(tǒng)的單層玻璃幕墻相比,雙層幕墻具有集節(jié)能、采光、防水、防風(fēng)、隔聲與

裝飾于一體的優(yōu)點。

根據(jù)通道內(nèi)氣體的循環(huán)方式,將雙層幕墻分為內(nèi)通風(fēng)雙層幕墻、外通風(fēng)雙層幕墻與開放式雙層幕墻。

1.3.5.1內(nèi)循環(huán)通道幕墻

內(nèi)循環(huán)通道幕墻的外層是完全封閉的,其空氣循環(huán)過程均在室內(nèi)進行,使得內(nèi)層幕墻的外表面溫度接

近室內(nèi)溫度，能夠降低采暖與制冷的能耗（見圖1.4-13）。

內(nèi)循環(huán)通道幕墻通常在嚴寒地區(qū)與嚴寒地區(qū)使用,其外層通常由斷熱型材與中空玻璃等熱エ性能優(yōu)良

的型材與面板構(gòu)成,其內(nèi)層通常為單層玻璃構(gòu)成的玻璃幕墻或者可開啟窗，以便對通道進行清洗與內(nèi)層幕

墻的換氣。通風(fēng)換氣層與吊頂部位設(shè)置的暖通系統(tǒng)抽風(fēng)管相連，形成自下而上的強制性空氣循環(huán),室內(nèi)空

氣通過內(nèi)層玻璃下部的通風(fēng)口進入換氣層,使通道內(nèi)的空氣溫度達到或者接近室內(nèi)溫度,達到節(jié)能效果。

內(nèi)循環(huán)通道幕墻的循環(huán)通道厚度通常為100~l50mm。

圖1.4-13內(nèi)循環(huán)通道幕墻圖1.4-14外循環(huán)通道幕墻

1.3.5.2外循環(huán)通道幕墻

外循環(huán)通道幕墻與“封閉式通道幕墻”相反,其的內(nèi)層玻璃是完全封閉的,外層是單層玻璃與非斷熱型

材構(gòu)成的玻璃幕墻,內(nèi)層是由中空玻璃與斷熱型材構(gòu)成的保溫隔熱幕墻，室外新風(fēng)從外層幕墻下部的進風(fēng)

口進入,通過熱通道時帶走熱量，而后從幕墻上部的出風(fēng)口排出（見圖1.4-14）〇這種幕墻結(jié)構(gòu)不需要專

用機械設(shè)備提供動カ,完全靠自然通風(fēng)與煙囪效應(yīng)實現(xiàn)空氣流淌,是目前應(yīng)用最廣泛的形式。在夏季,打

開外層幕墻上的通風(fēng)ロ,通過流淌的空氣帶走熱量，降低內(nèi)層幕墻的外表面溫度,減少室內(nèi)制冷負荷。在

冬季,關(guān)閉外層幕墻上的通風(fēng)ロ使熱通道形成封閉空間，利用溫室效應(yīng)減少建筑物的采暖負荷。同時通過

對進風(fēng)口與出風(fēng)ロ位置的操縱與對內(nèi)層幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，達到內(nèi)通道自發(fā)向室內(nèi)輸送新鮮空氣的目的,從

而優(yōu)化建筑通風(fēng)質(zhì)量。

外循環(huán)幕墻的循環(huán)通道厚度宜為在400mm到500mm0

1.3.5.3開放式通道幕墻

開放式通道幕墻通常在夏熱冬冷地區(qū)與夏熱冬暖地區(qū)使用，嚴寒地區(qū)也有使用的。其外層原則上是不

能封閉的,通常由單層玻璃與通風(fēng)百葉構(gòu)成,其內(nèi)層通常為斷熱型材與中空玻璃等熱エ性能優(yōu)良的型材與

面板構(gòu)成,或者由實體墻與開啟窗構(gòu)成，兩層幕墻之間的通風(fēng)換氣層通常為100mm~500mm,其要緊功能

是改變建筑立面效果與室內(nèi)換氣方式。在通道內(nèi)設(shè)置可調(diào)控的百葉窗或者垂簾,可有效地調(diào)節(jié)日照遮陽，

為室內(nèi)制造更加舒適的環(huán)境。

1.3.6光電幕墻

將太陽能轉(zhuǎn)換模板密封在中空鋼化玻璃中,安全地實現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的建筑幕墻。除發(fā)電這項

要緊功能外，光電幕墻還具有隔熱、隔聲、安全、裝飾等功能，特別是太陽能電池發(fā)電不可能排放二氧化

碳或者產(chǎn)生有溫室效應(yīng)的氣體，是ー種清潔能源,與環(huán)境有很好的相容性。但因價格比較昂貴,光電幕墻

現(xiàn)要緊用于標志性建筑的屋頂與外墻,隨著節(jié)能與環(huán)保的需要,我國正在逐步同意這種幕墻形式。

1.3.7單元式與構(gòu)件式幕墻

建筑幕墻按施工安裝方式分為構(gòu)件式與單元式。

1.3.7.1構(gòu)件式幕墻

構(gòu)件式幕墻指在現(xiàn)場在依次安裝立柱、橫梁與面板的建筑幕墻。構(gòu)件式幕墻通常為框支承幕墻（見圖

1.4-15）,

1.3.7.2單元式幕墻

單元式幕墻是ー種高速度、高質(zhì)量、高精度的幕墻形式,它將土建施工與外裝施工同時進行,可最大

限度的縮短工程周期。單元式幕墻是由金屬構(gòu)件與玻璃板材與鋁合金板材以單元方式構(gòu)成的建筑外圍護結(jié)

構(gòu)，是エ廠加工程度較高的ー種類型幕墻（見圖1416）。

單元式幕墻由于使用對插接縫,使幕墻對外界因素的變形習(xí)慣能力更好:為使用雨幕原理進行構(gòu)造設(shè)

計提供了最佳場合,從而為提高整幅幕墻的水密性與氣密性制造了條件。單元式幕墻的立面布置方式更趨

靈活,為使用更合理的桿件計算簡圖提供了條件,從而使桿件用料更經(jīng)濟;單元式幕墻由于在工廠組裝,

單元組件本身的質(zhì)量操縱比工地優(yōu)越。

圖!.4-15構(gòu)件式幕墻圖1.4-16單元式幕墻

1.4幕墻的進展

1.4.I建筑幕墻的歷史

建筑幕墻的進展大致經(jīng)歷了下列幾個過程:

1.4.1.1第一代建筑幕墻(1750年——1850年)

“建筑幕墻(curtainwall)”這個概念起源于16世紀，當時是用來描述一種厚重的要塞建筑，這些建筑

連在ー起形成一個防御線用來保護被其包圍的中世紀的村莊。最終,這個詞匯從起到戰(zhàn)場防御功能的建筑

要塞逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椹`個建筑物外立面或者建筑關(guān)于外界環(huán)境的“防御線”，形成目前它所包含的意義。

在19世紀前期，新一輪的建筑革新運動逐步開始。在此之前，所有的建筑物幾乎都是在現(xiàn)場進行建

造、安裝的。19世紀見證了各類新型的建筑材料在建筑外墻上的應(yīng)用,鑄鐵、鐵、鋼與玻璃等材料在橋梁、

溫室與鐵路車站上的逐步應(yīng)用開發(fā)了一個新的空間概念，拱廊變得更寬、外墻變得透明。1830年,在美國

賓タ法尼亞州Pottsville城有一個叫JohnHaviland的木匠，首次將鑄鐵板鑲嵌在ー棟兩層高的建筑物上,

他將鑄鐵鑲嵌板漆染成石頭的顏色,從外觀上看幾乎能夠以假亂真。JohnHaviland可視為金屬幕墻進展的

鼻祖。而大約在同一時期，以鑄鐵作為建筑物的外表裝飾物，也陸續(xù)在美國圣路易斯及新奧爾良等地出現(xiàn),

這些建筑象征著開始使用鑄鐵作為建筑物外墻裝飾的新紀元,并影響了美國建筑界長達50年之久。建筑

師德斯繆斯?伯頓(DecimusBurton)于1844——1848年在英國皇家植物園內(nèi)建筑的名為棕梱屋(Palm

House)的溫室，為玻璃在早期建筑物圍護結(jié)構(gòu)上大面積應(yīng)用的重要開端之一。在這個溫室建筑中，玻璃

被劃分成許多小塊鑲嵌于鑄鐵制成的穹頂支承框架之間,形成了一個通體透明的玻璃宮殿,至今仍為英國

皇家植物園內(nèi)最著名的景點之一。

1.4.1.2第二代建筑幕墻(1850年——1940年)

1851年5月1日，第一屆世界博覽會在英國倫敦的海德公園順利開幕,其主展館為英國園藝設(shè)計師約

瑟夫?帕克斯頓(JosephPaxton)模仿植物王蓮葉脈的結(jié)構(gòu),創(chuàng)意設(shè)計的一座以鋼鐵與玻璃為要緊元素的“水

晶宮"(CrystalPalace)?整個建筑物由鋼架支撐，屋頂、墻面等部分使用大塊玻璃組裝而成?！八m”的

成功不僅成就了世博會也奠定了近現(xiàn)代功能主義建筑的雛形。1854年，“水晶宮”遷至英國錫德漢姆，用于

舉辦美術(shù)展覽、音樂會等,并于1936年毀于大火之中。

1890年,DanielBurnham與JohnWellbornRoot設(shè)計的Reliance大樓使用了大面積玻璃面板與陶土色

的瓷磚作為其外立面裝飾材料,大樓高15層,于1894年竣工,該大樓預(yù)示了20世紀將是高層建筑使用

玻璃幕墻的ー個重要時代。1917年,在美國舊金山市由WillisPolk設(shè)計的ー棟6層的建筑物哈里德大廈

（Hallidie）,其外立面使用金屬與玻璃的組合，大多數(shù)美國建筑史學(xué)者認為其為美國近代建筑幕墻史上第

ー棟玻璃幕墻建筑。該建筑迄今仍在使用,并成為舊金山市具有重要歷史價值的建筑地標之ー。

20世紀20—30年代,隨著建筑材料與建筑科學(xué)技術(shù)的不斷進展，特別是19世紀末葉以來出現(xiàn)的新

材料、新技術(shù)得到完善充實并逐步推廣應(yīng)用，形成了20世紀ー種最重要的建筑思潮與流派,即后來所謂

的“現(xiàn)代主義建筑”?，F(xiàn)代建筑強調(diào)建筑隨時代進展而變化,要求建筑表達時代精神,同工業(yè)時代的條件與

特點相習(xí)慣，強調(diào)建筑師要研究與解決建筑的有用功能需求與經(jīng)濟問題,主張使用新材料、新結(jié)構(gòu),促進

建筑革新,在建筑設(shè)計中運用與發(fā)揮新材料、新結(jié)構(gòu)的特性。

這時期出現(xiàn)了三位現(xiàn)代主義大師——沃爾特?格羅皮烏斯（WalterGropius,1883——1969年）,勒?柯

布西耶（LeCorbusier,1887------1965年）與密斯?凡?德?羅（MiesvanderRohe,1886------1969年）。其中

沃爾特?格羅皮烏斯著名的代表作品是包豪斯校舍試驗エ廠（Bauhaus,1926年）,這座四層廠房的二、三、

四層有三面是全玻璃幕墻,玻璃墻面與實墻面形成虛與實,透明與不透明,輕薄與厚重等不一致的視覺效

果與建筑形象,成為后來多層與高層建筑使用全玻璃幕墻的先聲;薩伏伊別墅（VillaSavoye,1928——1930

年）表達了現(xiàn)代建筑大師勒?柯布西耶所提出的“新建筑’’的特點，橫向長窗與自由立面使建筑空間表現(xiàn)出更

多的自由、變化與豐富;巴塞羅那博覽會德國館（1928——1929年）則是密斯?凡?德?羅早期現(xiàn)代主義建筑

的ー個代表作。

自從1886年鋁金屬精煉法發(fā)明后,鋁的大量生產(chǎn)及價格下跌,從開始只是用于建筑物飾品的鋁金屬

逐步成為建筑幕墻的要緊建筑材料。1929年紐約知名建筑師Shreve>Lamb與Harmon率先使用6000片鋁

板用于帝國大廈，1931年落成的紐約帝國大廈僅用四方的金屬框架結(jié)構(gòu)便支撐起一座102層的摩天大樓，

它的出現(xiàn)既得益于建筑設(shè)計觀念掙脫了古典裝飾的羈絆,又得益于新的建筑材料被科學(xué)地運用。從此,用

鋁材料做建筑幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計逐步風(fēng)行，通過幾十年的進展并混合各類不一致的建筑材料形成了目前現(xiàn)代

建筑幕墻的規(guī)模。

目前,最為流行的一種幕墻形式——雙層幕墻也在這一時期開始出現(xiàn)并得到進展。第一棟使用雙層幕

墻的建筑是位于德國Giengen的Steiffエ廠,該建筑是由該工廠所有者的兒子RichardSteiff設(shè)計,并于1903

年建造完成的?？紤]到陽光的需求與嚴寒天氣與強風(fēng)的影響,RichardSteiff設(shè)計的這座三層建筑使用T型

截面的焊接鋼結(jié)構(gòu)作為支承框架,在框架上每ー支柱固定兩層夾板,玻璃安裝在夾板之間,中間留有25cm

的空間寬度，而形成一種雙層玻璃幕墻。1904年與1908年又有兩棟相似的雙層幕墻系統(tǒng)相繼建成,但是

在其結(jié)構(gòu)中由木材取代了鋼材,這三棟建筑目前還都在使用。1903年,OttoWagner贏得了奧地利維也納

的郵政儲蓄銀行大廈的設(shè)計權(quán)，該建筑從1904年到1912年分兩個階段建設(shè),在大廳的要緊銀行部分使用

了雙層天窗,由鋼結(jié)構(gòu)、玻璃與鋁材組合的雙層天窗占了該建筑的五分之三。在20世紀20年代，雙層幕

墻得到了較大程度的進展。在這期間，莫斯科建造了兩棟具有代表性的雙層幕墻建筑，MoiseiGinzburg設(shè)

計的Narkomfin大樓（1928年）與LeCorbusier設(shè)計的Centrosoyus。一年后，LeCorbusier于法國巴黎設(shè)

計了兩棟使用雙層幕墻的建筑物CitedeRetuge（1929年）與ImmeubleClarte（1930年），但最終在實際建

造中均未使用。

在第二次世界大戰(zhàn)之后,世界各國逐步把應(yīng)用在軍事上的技術(shù)與材料轉(zhuǎn)移到建筑業(yè)上來，許多有利于

建筑幕墻進展的新理論、新材料、新工藝的開發(fā)與利用，使建筑幕墻要求的各項性能指標,如承載カ、空

氣滲透、雨水滲透、保溫防潮、隔聲防火等有了可靠的材料基礎(chǔ)的技術(shù)保證,從而使建筑幕墻獲得了飛速

進展。

1.4.1.3第三代建筑幕墻（1950年——1970年）

自20世紀50年代之后,現(xiàn)代主義建筑的玻璃幕墻蓬勃進展,使得玻璃幕墻建筑在20世紀中后期一

度成為現(xiàn)代主義建筑的代名詞。這ー時期,建筑幕墻在高層建筑上的應(yīng)用是該時期的主題。

事實上早在192I年,密斯?凡?德?羅在一個高層建筑設(shè)計競標方案中就向人們首次展示了全新的高層

建筑構(gòu)想:將髙層建筑的一切裝裱全部剝?nèi)?只留下最基本的框架結(jié)構(gòu),外面覆蓋純凈透明的玻璃幕墻。

第一個真正使用全玻璃幕墻的高層建筑是1952年Skidmore,Owings&Merrill事務(wù)所(SOM)設(shè)計的紐約

利華大廈(LeverBuildings),其外形酷似ー個“玻璃盒子”,開創(chuàng)全玻璃幕墻的高層建筑先例,首次實現(xiàn)了

密斯20年代提出的玻璃摩天樓的夢想。

“構(gòu)件式幕墻”(StickCurtainWall)系統(tǒng)是這ー時期的早期階段較為廣泛使用的幕墻體系，它是把建筑

幕墻構(gòu)件在工地現(xiàn)場進行組合，首先安裝上錨固系統(tǒng)，其次是立柱、橫梁,加上窗間板后再安裝橫梁，最

后安裝玻璃面板及進行密封與內(nèi)部裝飾。使用此施工方法的好處是材料節(jié)約、搬運費用低廉、材料構(gòu)件尺

寸較具彈性，缺點是工地的施工時間長、費用高且質(zhì)量也不容易操縱，但在總成本上算起來比較便宜,因

此該幕墻系統(tǒng)還是被廣泛使用，這種幕墻系統(tǒng)在設(shè)計上要嚴格計算與考慮伸縮縫的位置與樓層間的側(cè)向位

移。目前,我國常用的明框幕墻、隱框幕墻與半隱框幕墻與全玻璃幕墻都屬于構(gòu)件式幕墻系統(tǒng)。

“嵌板式幕墻"(panelizedcurtainwall)系統(tǒng)也是這ー時期出現(xiàn)的新型幕墻系統(tǒng)。它是將幕墻板塊整體

固定在建筑物的主體結(jié)構(gòu)上,這種幕墻具有輕薄的、連續(xù)的外層結(jié)構(gòu),但是承受水平荷載的能力較差,往

往使用凹槽或者波浪軋制的板面，板面也可沖壓成具有三維剛度的凹凸形狀,增加其承受水平荷載的能力。

假如板面跨度較大也可在板內(nèi)側(cè)增設(shè)附框,將其固定在建筑物主體結(jié)構(gòu)上，在特殊情況下，混凝土嵌板也

可配置鋼筋，以提高其抗彎能力。整層高度的嵌板幕墻多使用垂直跨接，精度計算困難，通常使用帶有附

框的金屬板、混凝土預(yù)制板、石材等嵌板構(gòu)造體系。嵌板式幕墻系統(tǒng)是后來單元式幕墻系統(tǒng)的早期雛形,

不一致之處在于單元式幕墻系統(tǒng)是由許多幕墻構(gòu)件組合而成,而嵌板式幕墻系統(tǒng)則是指預(yù)制混凝土或者金

屬沖壓而成的單元系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用于外墻簡單并可大量復(fù)制外墻造型,大部分用于エ業(yè)廠房或者辦公室。

這ー時期，國外高層建筑使用幕墻結(jié)構(gòu)的迅速增多，世界范圍內(nèi)建造了許多經(jīng)典的使用構(gòu)件式幕墻系

統(tǒng)的高層建筑，如:1952年美國賓タ法尼亞州匹茲堡市建成的阿爾考大廈(AlcoaBuilding),它是早期單

元式幕墻的代表作;1953年落成的紐約聯(lián)合國秘書處大廈(U.N.Se