试论玻璃幕墙建筑设计中的节能问题【摘要】作为重要的外围护体系的玻璃幕墙来说，新型建筑幕墙应用越来越广。

考虑到建筑节能的特殊要求，以及玻璃材质独特物理性能，本文通过玻璃幕墙节能措施的探讨，总结出不同种类的玻璃幕墙节能措施对建筑设计的影响，从而为今后设计工作提供一定指导作用。

【关键词】玻璃幕墙；节能；建筑设计
1 引言
玻璃幕墙是现代建筑重要的一种外围护体系和装饰构件，但由于玻璃自身热工性能限制，其成为建筑保温隔热的薄弱环节。

虽然近些年，玻璃幕墙技术发展迅速，产生的多种节能措施以解决其热工性能不足问题，但是对于玻璃幕墙的节能设计往往是由幕墙公司来完成，所以玻璃幕墙设计和节能措施选择之间往往出现某种程度脱离[1]。

本文希望通过对玻璃幕墙的各种节能措施的探讨，总结出其中对建筑设计具有影响的多个方面进行分析，希望从建筑设计角度分析节能措施选择和注意事项，以便为建筑师在玻璃幕墙建筑设计过程中对节能措施的考虑提供思路和方法。

2 玻璃幕墙的一般构造措施
根据《玻璃幕墙工程技术规范》的定义，玻璃幕墙是指由支撑结构体系和玻璃面板组成，不承担主体结构受作用，可相对主体结构有一定位移能力的建筑外围护结构或装饰体系，玻璃幕墙在建筑中的广泛应用是在二十世纪五六十年代，在美国兴起的“玻璃盒子”
式的摩天大楼成为建筑现代化的象征，以现代主义建筑大师范罗德设计的以玻璃幕墙为摩天大楼标志的“国际主义”建筑风格风靡全球，使得玻璃幕墙建筑得到飞速发展。

经过多年的发展和改进，玻璃幕墙技术有了长足进步，不同结构方式也给玻璃幕墙建筑创造出丰富的立面效果和细部表现，其中的变化主要是体现在幕墙的框架结构和玻璃面板的形式和相互之间的组合方式上[2]。

2.1 框式玻璃幕墙构造体系
所谓框架式魔力玻璃幕墙，是指由金属框架支撑玻璃面板的幕墙构造方式。

此种玻璃幕墙形式可以通过金属框架与玻璃面板之间不同的构造方式创造出不同的形式效果。

2.1.1 明框玻璃幕墙
明框玻璃幕墙是指固定玻璃面板的金属型材显露于外表面的玻璃幕墙。

原始的金属型材是作为功能性构建，而现在的框架玻璃幕墙的露明框架则具有里面装饰的作用的多重断面形式，作为明框玻璃幕墙，玻璃面板以及金属框同时成为玻璃幕墙建筑表皮形式的重要组成元素。

2.1.2 隐框玻璃幕墙
隐框玻璃幕墙称为结构胶粘接玻璃幕墙。

隐框玻璃幕墙分为全隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙。

全隐框玻璃幕墙利用结构胶达到固定玻璃和抵抗水平风载荷甚至承受玻璃自重等作用。

半隐框玻璃幕墙，则是指幕墙的竖向或者横向金属框架显露于玻璃外表面，另
一方面则是由结构胶代替金属框的结构作用，从而达到隐框的效果，全隐框玻璃幕墙可以形成通透纯净的建筑立面。

而半隐框玻璃幕墙则刻意强调显露于玻璃面板外表面的横向或者竖向金属框，从而达到相应的立面形式。

2.1.3 外置玻璃肋框架式玻璃幕墙
这是一种利用外置玻璃肋作为结构构件的一种框架式玻璃幕墙。

玻璃肋在此处所起到分担金属框的结构功能作用，同时，由于玻璃肋外置，使其成为了重要玻璃幕墙立面形式要素。

由kpf建筑设计事务所设计的北京中关村金融中心便是采用玻璃肋框架式玻
璃幕墙的成功案例。

2.2 全玻璃幕墙构造体系
全玻璃幕墙是以玻璃肋版、玻璃面板构成的玻璃幕墙形式。

由于直接利用玻璃材料作为结构构件代替了常用的金属框架，全玻璃幕墙因而获得最大程度的视觉和光线的通透性。

2.3 点式玻璃幕墙构造体系
点式玻璃幕墙是一种以精巧的钢连接件连接玻璃面板和支撑构件的玻璃幕墙构造方式。

从钢链结构件的不同构造方式，可以分为：钻孔式，夹固式，被栓式点玻璃幕墙；按照支撑结构不同方式，点式玻璃幕墙可以分为下述几种。

2.3.1 金属支撑结构点式玻璃幕墙
只是用金属材料做支撑结构体系，通过金属连接件和紧固件将面玻璃牢固地固定在它上面的一种幕墙系统，充分利用金属结构的
灵活多变以及满足建筑造型的需要，人们可以通过玻璃清楚看到支撑玻璃的整个结构体系。

2.3.2 全玻璃结构点式玻璃幕墙
通过金属连接件以及紧固件将玻璃肋与玻璃面板连接成整体，成为建筑围护结构。

玻璃面和玻璃肋构成开阔的视野，使人赏心悦目，建筑物室内、外空间达到最大程度的视觉交融。

2.3.3 拉杆索结构点式玻璃幕墙
采用不锈钢拉杆或者用玻璃分缝相对应拉索做成幕墙的支撑结构。

玻璃通过金属连接件与其固定。

此种形式的幕墙结构本身也成为重要的立面造型和层次要素。

2.4 双层通风玻璃幕墙
除了对玻璃面板以及金属型材的合理选择从而改善玻璃幕墙的热工性能，近些年来越来越广泛应用的双层玻璃幕墙成为了提高玻璃幕墙节能措施的有效手段。

双层玻璃幕墙又称为呼吸式双层玻璃幕墙，外层玻璃幕墙一般采用隐框、明框、点式玻璃幕墙，双层玻璃幕墙则采用明框幕墙或者铝合金门窗。

内外幕墙之间形成一个相对封闭空间-通风间层。

空气可以从头通风间的下部进入，上部流出。

空气间层内部经常处于空气流通的状态。

热量也在其中流动，形成热量缓冲层，从而调节室内温度。

3 玻璃幕墙设计中的节能策略
3.1 玻璃选择
作为玻璃幕墙的主要材料，玻璃面板的热工性能极大决定玻璃
幕墙整体的热工性能。

因此，选择合适的玻璃幕墙材料成为了玻璃幕墙的热工性能最为直接方式。

玻璃幕墙不但要满足采光和传热系数要求，一般还要同时考虑到遮阳系数要求。

传热系数越小越好，这样保温效果越好，遮阳系数越小，阳光辐射的透过率也就是越低，夏季空调的能耗越少。

一方面，普通玻璃热工性能不佳，low-e玻璃热工性能有了很大改善。

同时，玻璃厚度也影响到了玻璃的热工性能，若果玻璃的空气层中加入惰性气体，玻璃对保温效果会更好。

另外衣服囊啊你，作为对幕墙玻璃热工性能重要的影响因素，玻璃的遮阳系数也可以通过不同的玻璃材料选择而达到不同的结果。

镀膜玻璃，着色玻璃、双层中空玻璃、彩釉玻璃等都可以在某种程度上降低玻璃的遮阳系数。

作为改善玻璃幕墙传热系数和遮阳系数策略，选择不同的玻璃对建筑立面效果也会产生相应的影响。

所谓建筑师应该将将此类影响纳入设计过程中，通过选择不同的节能措施以适应建筑立面设计，从而满足双方面的要求。

3.2 窗墙面积比
根据节能设计标准，透明玻璃幕墙的热工性能要求与窗相同，传热系数与遮阳系数应根据其在外墙上所占面积比例确定。

透明玻璃所占的面积越大，传热系数和遮阳系数要求也越小。

由于透明玻璃的面积不得大于所在外墙面积的70%，而玻璃幕墙背后有建筑结构梁柱，同时还要满足防火规范所要求的玻璃幕墙上下层之间需要设置800mm高的防火墙。

我们则可以把两个部位的玻璃幕墙设计成
为不透明的玻璃或者其他材料，如果遇到两个部位的面积和不到整个玻璃幕墙的30%，可以通过建筑师设计过程中的计算和设计，适当增加不透明的玻璃幕墙比例，从而调整整个幕墙的系统虚实比例，这样最终满足整个玻璃幕墙的节能要求。

3.3 玻璃幕墙型材的选择
除了玻璃面板之外，玻璃幕墙的金属型材也是影响到整个幕墙系统的外观和节能两个重要因素。

框式玻璃幕墙中，应该将玻璃与幕墙结构中的加权平均后的传热系数作为玻璃幕墙的传热系数。

如此看来，全隐框玻璃幕墙的传热系数比较接近玻璃面板的传热系数，因为虽然有结构框架，但是由于隐藏在玻璃面板之后，其对整个幕墙的传热系数的影响较小，但从幕墙的安全性来看，明框较为可靠，并通过段热型的明框，减少金属框型的热桥。

3.4 玻璃幕墙的遮阳
玻璃幕墙的遮阳系统是直接降低幕墙遮阳系数最为直接的方式之一，除了可以通过选择不同材料特性的玻璃材质外，还可以通过另外设遮阳系统达到降低遮阳系数的目的。

这也成为重要的立面形式手法。

玻璃幕墙的这样体系可以根据位置分为外遮阳系统，双层玻璃幕墙间层遮阳系统、内置遮阳系统三种方式。

4 结语
玻璃幕墙在当今建筑应用越来越广泛，随着玻璃幕墙技术应用进一步发展和改进，其在建筑设计中的地位将会更加重要。

建筑师应该用适当的设计形式来考虑玻璃目前的形式表现的同时来兼顾
其热工性能，提供按建筑的节能效率，以顺应我国“节能减排”政策和节约能源的大趋势。

参考文献：
[1] 诸智勇主编. 建筑设计的材料语言[m]. 北京：中国电力出版社，2006
[2] 朱颖、张志勇、游向然. 玻璃幕墙节能技术初探. 山西建筑, 2008(7).。