高度400m以上的建筑全部采用玻璃幕墻

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前設(shè)計(jì)、在建和建成的高度400m以上的超高層建筑的數(shù)量大約如表1所示。

國(guó)內(nèi)外所有超過400m的建筑都采用玻璃幕墻作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。超高層建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之所以采用玻璃，是因?yàn)椴Ａ瑫r(shí)具備透光、高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐久四大特點(diǎn)，而這是其他材料不可代替的。目前正在設(shè)計(jì)的沙特王國(guó)大廈（高度1600m），玻璃幕墻的重量為建筑總重量的1/100?？梢哉f如果不采用玻璃幕墻，這樣的超高層建筑是難以實(shí)現(xiàn)的。

 

 

幕墻新結(jié)構(gòu)

（1）網(wǎng)格體系

隨著建筑功能和建筑藝術(shù)要求的多樣化，新的結(jié)構(gòu)形式得到更多的應(yīng)用，如三向斜交網(wǎng)格系統(tǒng)應(yīng)用相當(dāng)廣泛。此外六邊形是可以填滿平面的幾何圖形之一，因此六邊形網(wǎng)格鋼結(jié)構(gòu)也常用于幕墻。

     

 

（2）剛架體系

由鋼筋混凝土或鋼構(gòu)件剛性連接成為平面剛架或空間剛架可作為幕墻的支承結(jié)構(gòu)體系，由金屬構(gòu)件和金屬面板可以構(gòu)成變形的剛架式幕墻表皮結(jié)構(gòu)。

 

     

    

 

 

（3）索網(wǎng)結(jié)構(gòu)

索網(wǎng)結(jié)構(gòu)是有預(yù)拉力的拉索體系，對(duì)玻璃幕墻遮擋最小，深受建筑師歡迎。索網(wǎng)的拉力要作用在主體結(jié)構(gòu)上，主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)預(yù)加考慮。索網(wǎng)在大撓度下工作，通?？刂茡隙葹榭缍鹊?/span>1/40~1/60。北京新保利大廈是目前世界最大的單片索網(wǎng)玻璃幕墻，兩根主索由150根直徑15.2mm的鋼絞線組成，拉力達(dá)39000kN。

 

         

 

各種面板材料廣泛應(yīng)用

金屬板也是常用的材料之一。吉隆坡石油雙塔高480m，幕墻中造型復(fù)雜的非透光部分采用了容易成型的鋁板和不銹鋼板，銀光閃閃。

 

                   

 

天津中鋼大廈的鋼板幕墻充分反映了鋼鐵材料的特色，不同規(guī)格的六邊形窗孔在墻面上自然形成明暗相間的條紋。幕墻鋼板與外圍主體結(jié)構(gòu)合二為一，整個(gè)外墻既是承重結(jié)構(gòu)，又是圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

不銹鋼板在超高層建筑中常常非常規(guī)使用，紐約比克曼大廈采用了波浪形曲面不銹鋼幕墻。

 

 

1930年紐約洛克菲勒大廈建成，花崗巖幕墻一舉突破300m的高度。1931年建成的紐約帝國(guó)大廈石材幕墻高達(dá)381m，穩(wěn)居世界最高已經(jīng)80年。

我國(guó)內(nèi)地目前最高的花崗巖幕墻是廣州廣晟大廈，建筑高度313m，石材幕墻高度280m，采用鋁合金梁柱。廣西北海北部灣一號(hào)工程的石材幕墻模擬廣西的山水，輪廓起伏，帶有溶洞。酒店幕墻最高達(dá)200m。

 

 

 

雙層通風(fēng)幕墻和光伏幕墻

雙層通風(fēng)幕墻在超高層建筑中已得到應(yīng)用。632m高的上海中心采用了間距很大的兩道玻璃幕墻， 外幕墻由鋼管吊桿懸掛在水平鋼結(jié)構(gòu)上。廣州珠江城高度303m，同時(shí)具有雙層通風(fēng)幕墻、光伏采光頂、光伏遮陽板和風(fēng)力發(fā)電裝置，是一座典型的綠色建筑。目前采用光伏幕墻最高的建筑是阿聯(lián)酋阿布扎比 CMA 塔樓，76層，385m，在塔樓屋面和朝陽墻面上安裝了光伏組件，年發(fā)電量達(dá)30萬kW·h。

 

 

幕墻金屬支承結(jié)構(gòu)的防雷

超高層建筑的特殊高度使得它成為吸引雷擊的“避雷針”，作為外皮的幕墻金屬結(jié)構(gòu)更使超高層建筑屢受雷擊。

建筑幕墻的面板里面是由鋁合金型材或鋼型材組成的支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。為了保證強(qiáng)大的雷電電流能順暢導(dǎo)入地下，首先支承結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件都必須電氣連通，形成建筑表面的防雷網(wǎng)。然后幕墻這一防雷系統(tǒng)必須與主體結(jié)構(gòu)的防雷系統(tǒng)可靠連接，通過主體結(jié)構(gòu)的防雷導(dǎo)線將雷電引入地下。

這一“自成系統(tǒng)，可靠連接，借路行雷”的設(shè)計(jì)思想是完全可行的。由金屬梁柱構(gòu)成的防雷網(wǎng)，就像“金鐘罩”一樣保護(hù)了建筑本身。至今所有遭受雷擊的超高層建筑，幕墻都未受到損壞。

 

   

 

詳細(xì)報(bào)道請(qǐng)見2013年1月《建筑結(jié)構(gòu)·技術(shù)通訊》。