高大煜 陈旭东 山东省建筑设计研究院有限公司
玻璃幕墙是最近几年应用较为广泛的一种建筑形式，主要是指由内部支撑体系以及主体结构所组成的，具有抵御位移能力、承压能力的围护结构以及装饰结构[1]。与传统的建筑墙体相对比，玻璃幕墙的美观性能相对更强，类型也是多种多样，主要可以划定为以下两种：单层玻璃和双层玻璃。不同的建筑情况需要搭配对应的玻璃幕墙，这实际上也是现代化高层建筑时代特征的一种体现[2]。通常情况下，部分高层建筑都会选用双层玻璃幕墙来完成搭建，在构造与气流形式上进行具体的划定和规划，采用外侧闭口的形式，确保室内空气的循环。
超高层建筑玻璃幕墙的建设通常是采用热工艺处理来实现，这种形式的应用范围较为广泛，规模较大，所涉及的内部结构也更加多样化，经过多年的发展，也取得较好的应用效果[3]。但是目前阶段，随着我国科技的发展以及建筑技术的不断创新，原本的热工艺虽然可以达到预期的建筑目标，但是在实际应用的过程中，仍然存在一定的缺陷和问题，对于玻璃幕墙最终的建筑效果产生消极影响[4]。因此，本文对超高层建筑玻璃幕墙热工性能进行优化与选型。根据实际的应用需求，结合所构建的内部热工艺，处理架构自然通风、低成本、高效果的玻璃幕墙，在推动相关行业发展的同时，也进一步加快了热工艺的发展速度与效率。
玻璃幕墙的选型对于后续的施工是十分重要的一项工作，通常情况下，会根据不同的建筑类型以及高度层级来挑选对应型号的玻璃，以特定的格式搭配，实现预设的处理效果，具体如图1所示。
图1 玻璃幕墙搭配效果图示
根据图1 可以了解选型搭配后的玻璃幕墙组装建设效果。玻璃幕墙的选型一般需要从建筑围护结构、色彩、内部造型、承接截面以及工艺处理控制等方面考虑[5]。首先是围绕围护结构的玻璃幕墙选型，这部分主要考虑坚固性，一般会选择双层的隐框玻璃幕墙，在确保整体安全性的同时，还可以扩大围护吸光面积[6]。超高层建筑对于色彩以及内部造型的搭配一般更为注重，通常会选择框架支撑玻璃幕墙、单元式幕墙单元式幕墙以及点支撑玻璃幕墙实现施工建筑，在一定程度上可以提升建筑的整体美感[7]。对于承接截面以及工艺处理这一类多变因素，一般会选择使用全玻璃幕墙建筑，可以在原本的基础之上，实现空间的观感扩展，给人以更加舒适的视觉感受，为后续的施工以及热工艺技术的优化奠定坚实基础。
3.1 性能参数获取及双层通风热处理构造设计
在对玻璃幕墙热工性能优化之前，需要先获取相关性能参数及双层通风构造设计。结合实际的建筑需求以及标准，可以预设基础的性能参数，如表1所示。
表1 玻璃幕墙性能参数预设表
根据表1可以完成对玻璃幕墙性能参数的预设。完成之后，结合上述数据信息，进行玻璃幕墙双层通风结构设计要先确定玻璃幕墙自身的数据，设定传热系数1.400W/（m2·K），自身遮阳系数0.300，玻璃结构为8mmLow-E+12Ar+8mm。。
根据选择的型号，设定双层的热处理架构，这部分需要注意的是，本层级热处理架构的建立与下设层级的热处理架构必须保持一致，这样才能进一步确保最终内部结构的稳定与可靠，避免出现中心梁体坍塌、断裂问题的发生。同时，每一个层级中需要设定一个热处理节点，以此为后续的施工提供更为精准的处理位置。
3.2 挑空楼板构造及外窗热工处理
在完成对性能参数获取及双层通风热处理构造的设计之后，结合施工需求，进行挑空楼板构造及外窗热工处理。所谓挑空楼板，一般是通过热工艺处理作为玻璃幕墙的承压截面，可以采用相关设备，将挑空楼板裁至与玻璃幕墙同面积状态，在玻璃幕墙外侧贴近安装，同时，依据双层玻璃的特性，在外界风压以及双层幕墙的双重作用之下，可以保证室内的空气循环流动，确保幕墙内的空气流速为0.4m/s～1.25m/s之间即可。具体构造如图2所示。
图2 挑空楼板与玻璃幕墙结构图示
根据图2 可以完成对挑空楼板与玻璃幕墙结构的设计，并继续进行外窗热工处理。玻璃幕墙可以多个截面方向进行施工，在墙体附近设定遮阳设施，加强对玻璃幕墙自身温度的控制，同时，设定具体的温度控制标准，将温度与室内热度控制在合理范围之内，最终完成对挑空楼板构造及外窗热工的处理。
3.3 幕墙气密性处理实现热工性能优化
在完成对挑空楼板构造及外窗热工的处理之后，需要加强幕墙气密性的处理以优化热工性能。此部分需要先计算非中空窗气密面积比，具体如公式1所示：
公式1中：B表示非中空窗气密面积比，V表示气密系数，O表示综合气密差值，通过上述计算，最终可以得出实际的非中空窗气密面积比。结合得出的数值，在玻璃幕墙上划定具体的气密流通范围，利用热工艺处理墙体的通风层级，扩大玻璃层级中的空间，确保空气进一步流通，加强室内整体的空气流动性能，一定程度上也增加了建筑的气密效果，最终完成对热工性能优化以及超高建筑玻璃幕墙的处理。
本次主要是对玻璃幕墙热工性能优化以及选型的实际应用效果进行测定与分析。考虑到实验分析结果的稳定性与可靠性，会在相同环境之下展开测定与实验分析。以比照的方式验证优化前和优化后的结果，最终得出更为精准的结果。
4.1 高层建筑工程玻璃幕墙建设现状
山东济南某超高层建筑工程，是一个超高建筑玻璃幕墙建设工程，结合实际的建筑需求，设定原玻璃幕墙的构造为“5mm+9A+5mm+9A+5mmLow-E”型号的中空玻璃铝合金，同时经过测算，可以得知此时的传热系数为2.000W/（m2·K），而当玻璃幕墙安装完成之后，自身的遮阳系数是0.400。山东济南某超高层建筑的玻璃幕墙在建设初期，虽然获得了一定的建设成果，但是随着层级的增加，部分缺陷和问题逐渐暴露出来。
首先是由于热工艺处理不当，导致建筑底层的承接界限能力不够，导致玻璃幕墙的外墙结构不平稳，存在坍塌或者断裂安全隐患。
其次是热工艺控制程度不高，再加上采暖隔墙的构造不一，使得部分玻璃幕墙自身温度极难控制，有的甚至会产生极大的温度差，这对于室内温度的把控也造成了一定的消极影响。在实际建设的过程中，上述问题对于玻璃幕墙的建筑以及热工艺的使用均产生极大的影响，造成现如今较为糟糕的建筑现状。
4.2 高层建筑工程玻璃幕墙热工艺优化实验分析
根据上述对山东济南某超高层建筑工程现状的分析与研究，结合实际的建筑需求，再加上对热工艺的优化，进行更为具体的测试与验证。首先，在原有基础之上，先对玻璃进行选型，由于是超高层建筑，所以一般会选择双层玻璃幕墙，随后，进行玻璃传热系数的计算，具体如公式2所示：
公式2 中：K表示玻璃传热系数，h表示末端压差，d表示综合传热系数。通过上述计算，最终可以得出实际的玻璃传热系数。随后，再在此基础之上，计算对应的遮阳系数，如公式3所示：
公式3中：T表示玻璃幕墙遮阳系数，w表示太阳能得热系数，k表示太阳能总透射比。通过上述计算，最终可以得出实际的玻璃幕墙遮阳系数。根据得出的阳度，对玻璃幕墙进行热工艺立柱处理，这部分主要是对横梁以及建筑前侧进行构建，根据得出的传热系数以及遮阳系数，进行玻璃幕墙的分化安装。同时，搭配不同种类的玻璃组装结露截面，经过专业测量仪器的核定，计算出玻璃幕墙的阳光总透射比，具体如公式4所示：
公式4中：U表示阳光总透射比，R表示辐射吸收系数，J表示透光面积，a表示隔热面积。通过上述计算，最终可以得出实际的阳光总透射比。在不同的建筑区域进行多次测试，最终得出具体的结果，如表2所示。
根据表2可以完成对实验分析结果的验证：经过对热工艺技术的优化，对于不同的测定区域，最终得出的总透射比均相对较小，表明对于玻璃幕墙的热透光处理效果具有较强的效果，实际价值较高。
表2 测试结果比照分析表
综上所述，本文分析与研究超高层建筑玻璃幕墙热工性能优化与选型。与传统的热工艺技术相对比，优化后的建筑处理技术相对更加灵活，内部结构的承压效果更加稳定，双层玻璃幕墙的热关联处理，在一定程度上也扩大了建筑的可持续性和可靠性，以及热工艺的建筑处理潜能。合理的选型有利于提升玻璃幕墙整体应用效果，不仅可以避免外部因素对其的影响，而且还能够降低建筑能耗，形成一种更为多变的幕墙建筑模式，给未来建筑行业的发展奠定更为坚实的基础条件。
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