現(xiàn)代高層建筑或大型公共建筑的外墻大多無法承受荷載，因為磚的強度根本不足以承受幾十層的重量，所以只起到圍護和隔離作用的外墻往往采用輕質材料。

這種外墻像舞臺上的窗簾一樣薄而輕，成為“幕墻”。

幕墻，說到這個比較專業(yè)的名詞，大家可能都比較熟悉。之前邊肖介紹了很多關于幕墻的知識，比如玻璃幕墻、石材幕墻、金屬幕墻等等...但似乎從來沒有高層建筑為什么需要幕墻？今天，邊肖從抵御溫度變化、抵御地震災害、節(jié)約成本等方面闡述了使用建筑幕墻的好處。

什么是幕墻？高層建筑為什么需要幕墻？

無論你走在紐約、新加坡、法蘭克福、東京的街頭，還是漫步在北京、上海、深圳、香港的街頭，只要你抬頭仰望高聳入云的高樓大廈，你就會發(fā)現(xiàn)它們幾乎無一例外地使用建筑幕墻。這些幕墻可能都是玻璃；也有可能透光部分是玻璃，其他部分是鋁板、石板、陶瓷板等板材。

所有高層建筑都使用幕墻而不是傳統(tǒng)填充墻是偶然的巧合嗎？不是，除了建筑功能和建筑藝術，更重要的是考慮安全性和經(jīng)濟性。

我國現(xiàn)行行業(yè)標準《高層建筑混凝土結構技術規(guī)范》(JGJ3-2002)第4.9.5條明確指出，150m以上的高層建筑外墻應采用各種幕墻，這表明從建筑結構的角度來看，高層建筑也需要幕墻。

什么是建筑幕墻

建筑幕墻不同于填充墻，它具有以下特點:

它是由面板和支承結構組成的完整的結構系統(tǒng);它在自身平面內可以承受較大的變形或者相對于主體結構可以有足夠的位移能力;它是不分擔主體結構所受的荷載和作用的圍護結構。

幕墻通常由面板(玻璃、鋁板、石板、陶瓷板等)組成。)及其背后的支撐結構(鋁梁柱、鋼結構、玻璃肋等。).這種外墻系統(tǒng)支撐在主體結構上，通常包圍主體結構。由于嵌板之間有較寬的間隙，嵌板與梁柱之間的連接具有流動性，幕墻可以承受1/100的平面大變形。

如果幕墻通過螺栓、搖臂和彈簧機構與主體結構連接，它們之間會有較大的相對位移，即使主體結構側移達到1/60，也不會損壞幕墻。

抵抗溫度變化需要幕墻

當外界溫度變化時，結構會冷縮，熱脹。如果不采取措施，夏季結構會發(fā)生彎曲和擠壓；冬天結構會開裂斷裂。所以長路面要分，長建筑要用溫度縫分幾段，減少溫度變化的影響。

長的建筑可以用垂直溫度縫分割成幾段，但高層建筑不能用水平縫分割成幾段，因為水平縫后的樓層不能掛起來。

由于不可能分段解決高層建筑的溫度變化問題，所以出路只有一個:用建筑幕墻將整個結構圍起來，使結構處于室內，溫度不會發(fā)生變化，不會對結構造成破壞，保證主體結構的安全。這是高層建筑必須采用建筑幕墻的主要原因之一。

而傳統(tǒng)的磚墻、砌塊墻是在梁柱平面填充，部分梁柱暴露在室外大氣中，直接受溫度變化影響。因此，填充墻不能解決溫度變化的問題，難以在高層建筑中應用。

抵御地震災害需要幕墻

在1995年的阪神大地震和1999年的臺灣集集大地震中，震中烈度都在11度以上。砌體填充墻和常規(guī)玻璃窗大量受損，而幕墻，甚至玻璃幕墻很少報告震害，地震后大多保存完好。

▲1995年日本阪神大地震

中國建筑科學研究院結構研究所對7種不同類型的幕墻進行了振動臺試驗。結果表明，即使當桌面輸入加速度達到0.9g(相當于10度地震)且結構位移達到1/60以上時，幕墻也不受損，并保持良好的性能。

砌體填充墻在1/1000位移時開裂，在1/300位移時破壞，即使在小地震下也是如此，在中等地震下破壞嚴重。原因是在自身平面內變形能力差，填充在主體結構內，不能有相對位移，被迫一起振動，最終導致失效。常規(guī)玻璃窗一般都是類似的。所以地震中震害非常嚴重。

建筑幕墻的寬縫和特殊的連接結構使其能抵抗1/100 ~ 1/60的大位移和大變形。類似于樹葉相對于樹枝，窗簾相對于平臺開口，無論主體結構如何晃動，幕墻都可以安全完好。

高層建筑高聳入云，在地震中搖擺強烈。只有幕墻才能保證抗震安全，防止倒塌墜落，防止人員傷亡。

幕墻節(jié)省了結構和基礎成本

建筑材料，如鋼材、水泥等，是高能耗、高成本的材料。節(jié)約材料就是節(jié)約能源和資源。

玻璃幕墻的重量只有磚墻的1/10，混凝土墻板的1/7。鋁幕墻較輕:370mm磚墻760Kg/㎡，200mm空芯磚墻250Kg/㎡，而玻璃幕墻只有35 ~ 40 kg/㎡，鋁幕墻只有20 ~ 25 kg/㎡。對于高度為150m、外墻為20000㎡的高層建筑，幕墻可減少墻體自重5000t ~ 12000t，這大大降低了主體結構的材料消耗，減輕了基礎的荷載，節(jié)約了基礎的成本。在上海、天津等軟土地基上建造超高層建筑起著決定性的作用。

可以解決存在的問題

凡事一分為二，正確的態(tài)度是揚長避短。

如果玻璃幕墻大面積使用鍍膜玻璃，可能會將陽光反射到周圍的建筑物和街道上，造成干擾。目前已規(guī)定玻璃的反射率控制在30%以下，下層可采用鋁板、石材、玻璃的復合幕墻，以減少陽光反射的干擾。應該說這個問題不用過度渲染也能解決。

據(jù)央視報道，2004年中國有20萬人死于車禍。但是我們沒有聽到過因為幕墻反光導致汽車翻車死亡的報道，所以不必高估幕墻反光的危險性。

從2005年7月1日起，《公共建筑節(jié)能設計標準》開始實施。鋁幕墻和板巖幕墻由于背面有保溫層，完全可以滿足標準的要求。只要玻璃幕墻設計合理，就能滿足標準要求。Low-E中空玻璃幕墻的推廣使用是有力的措施。

雙層通風幕墻和真空玻璃幕墻的保溫性能優(yōu)于傳統(tǒng)墻體材料。節(jié)能不節(jié)能，所以不是玻璃。選擇合適的玻璃，采用合理的結構，完全可以達到節(jié)能標準?！安Ａ粔Σ还?jié)能”的說法過于武斷和籠統(tǒng)，技術依據(jù)不足。

總結

在目前的技術條件下，高層建筑不得不采用建筑幕墻，其他墻體難以替代。建筑幕墻是結構安全的重要保證。合理的設計，精心的施工是我們應有的態(tài)度。就像汽車消耗能源，污染空汽油，造成車禍，沒有人會拒絕使用；同樣，我們相信建筑幕墻在揚長避短、揚長避短、技術創(chuàng)新方面會取得更大的進步。

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