2017-12-01 15:13:13
点支式玻璃幕墙是一种以精巧的钢连接构件（一般为不锈钢）以点支承的方式（每块玻璃为四点固定最为常见）将无框安全玻璃与内部或外部的支撑结构固定在一起的一种玻璃幕墙结构系统。
德国柏林索尼中心的点支式玻璃幕墙
建筑师：海墨特·扬（Helmut Jahn）
这种系统由玻璃面板、支承结构、连接面板与结构的支承装置三部分组成，它具有以下特点：
①突破了常规框架幕墙的限制，最大程度地减少视觉障碍，提高了幕墙整体的通透性。
②相比于原全玻璃幕墙（一般为悬挂大块玻璃），玻璃块单元面积大幅减小，单块玻璃损伤后易于更换且费用低，不影响整体的安全性。幕墙的高度同时可以突破全玻幕墙的限制。
③大量加工精致的金属连接构件，与各种形式的支撑结构结合，充分展现了现代结构技术和工艺技术。
④特殊的结构和材料加工工艺，大大提高了系统的安全性能。
⑤技术相对复杂，对加工及施工的精度要求较高。
从点支式全玻幕墙的典型特征分析，这种体系最为适用于几层通高的高大空间，对于高度有限的空间则优势不甚明显。点支式全玻幕墙的面板一般应采用钢化玻璃、钢化夹胶玻璃，对于保温隔热要求较高的建筑应采用钢化中空玻璃。
点支式全玻幕墙因其良好的视觉穿透能力、精致加工所体现出的技术美而广受建筑师的欢迎，在一段时间内出现了不分时间、地点和条件的“点支热”。
点支式全玻幕墙玻璃面板固定的形式
点支式全玻幕墙面板固定的形式常有以下三种：
钻孔固定式：玻璃钻孔后以金属结构件固定，通过特殊的金属驳接爪固定于背后支撑结构上，即常称的DPG（Dot Pointed Glass）方式，这也是国内点支式全玻幕墙采用最多的模式。
钻孔部位常为玻璃四角（三角形面板一般则三点固定）。玻璃面板的支承头一般有浮头式和沉头式两种。连接构件（俗称驳接爪）则多种多样，常见的有X型、H型、I型等。玻璃面板厚度使用浮头式支承头不应小于6mm，使用沉头式支承头的不应小于8mm。当面板为夹胶或中空玻璃时，开孔的玻璃单片厚度同样应满足上述要求，同时面板厚度差一般不应超过2mm，PVB膜厚度不应小于0.76mm。玻璃面板胶缝宽度不应小于10mm。
图1 不同的开孔式点支玻璃构造示意图
各种接驳金属件
上海东方艺术中心
建筑师：保罗.安德鲁
钢管结构支承的异形点支式玻璃幕墙，不锈钢支承头隐藏于夹层玻璃中，远看幕墙如同全隐框胶粘玻璃幕墙。
建筑中采用的半透明特殊夹层玻璃为：12mm钢化玻璃（外）+1.52mmSGP胶片+0.4mm穿孔镀锌钢板+1.52mmSGP胶片+15mm钢化玻璃（内，开孔）；夹胶玻璃为：12mm钢化玻璃（外）+1.52mmSGP胶片+15mm钢化玻璃（内，开孔）。
背栓式：除穿透整个玻璃面板的模式外，另一种特殊方法是图1右下角所示的背栓式。玻璃通过特殊的钻孔机械形成底部扩大的扩孔形式，钻孔深度小于玻璃厚度即玻璃未形成穿孔，原理类似于背栓式石板幕墙。这种方式的优点在于整个玻璃幕墙表面均为玻璃及密封胶而无金属外露面，整体更为平滑统一，同时减少了常规驳接爪的热桥损失。
夹固式：通过穿过玻璃与玻璃间胶缝的金属固定支承件夹固、支承玻璃面板的角部、边部，玻璃面板与固定件之间设置柔性垫片以适应玻璃板块受力变形时的一定位移，夹固支承件固定、支撑于结构梁柱上，日本常称为EPG（Edge Pointed Glass）及PFG（Piece Frame Glazing）工法。
夹固式点支幕墙的典型示意图
采用夹固式的点支玻璃幕墙最大的优点在于玻璃无需钻孔，避免了玻璃开孔后的应力集中，简化了施工程序，降低了成本。这种模式更为适合中空玻璃面板，避免两片玻璃穿孔及孔周圈的密封，减少中空玻璃失效的几率。
夹固式点支幕墙的玻璃面板受力状况一般为下部支撑式，易引起面板的变形，相比而言，钻孔固定式点支幕墙的玻璃面板受力状况相对合理。因此，这种模式的面板单元尺寸受一定控制，一般较钻孔固定式要小。
夹固式金属支承件的夹固板形式多样，有正方形、长方形、菱形、圆形甚至其他诸如梅花状的异形，设计的好完全可以成为形式创造的语言。
法国巴黎德方斯新区某建筑特殊的金属夹固件形成了玻璃幕墙的特殊肌理。
（本建筑幕墙应该是传统框架式玻璃幕墙+夹固件的构造，虽然从受力特征上不属于点支承玻璃幕墙，但作为夹固件的形式可以参考。）
点支式幕墙的支承装置（支承头）常有固定式和活动铰接式，铰接式的支承头使玻璃在风载、震动作用下可以有一定范围内的自由变形，减小玻璃孔边应力，板受力更为合理，安全度高；固定式支承头适应变形的能力差，除小面积幕墙外一般较少采用。
不同形式的点支式玻璃幕墙面板固定形式示意图
点支式玻璃幕墙的玻璃面板的划分形式从理论上讲可以有多种选择，考虑到经济投入，实际中一般多为横平竖直的矩形，偶尔也有一些其他规则的形式如菱形、三角形。
某建筑呈菱形布置的玻璃面板（钢管柱体支撑结构）
匈牙利布达佩斯某建筑双层幕墙外层（非密闭）的点支式三角形玻璃板块及菱形钢管支承网架
点支式玻璃幕墙支撑结构形式
从支承结构的布置方式可分为单一方向（水平或垂直方向）的受力体系、双向受力体系。高度较小的幕墙可以选择单向的受力体系，高度较高、面积较大的幕墙一般选择双向受力体系。
点支式玻璃幕墙根据其背后支撑结构的形式大致可分为以下类型：
点支式玻璃幕墙支撑结构形式示意图
（由左-右，由上-下分别为：玻璃肋、柱体、桁架、索网、拉杆、索杆、索桁架支承结构）
(1)玻璃肋板支承式：以玻璃肋板作为支撑结构。优点是幕墙中遮挡结构减至最少，缺点是受玻璃肋板结构特性制约，玻璃幕墙的高度受较大制约，在某些幕墙中为解决这一问题，采用金属构件连接玻璃肋、附加金属键固定玻璃肋的方式。为提高肋板强度、保证安全，玻璃肋板一般应采用钢化夹胶玻璃。国内单片玻璃肋的高度已有达到8米的，钢板连接的玻璃肋的高度甚至达到16米。
建筑师：伊东丰雄
双层幕墙外层的夹固式点支幕墙采用玻璃肋板+拉杆支撑
(2)常规柱体支撑式：以钢管柱、混凝土柱等传统柱体作结构支撑体系，结构简单易行且高度一般不受影响。有些高大幕墙为保证柱的稳定性又根据结构需要增加了必要的横向支撑杆件形成双向受力体系。
上海东方艺术中心点支式玻璃幕墙的圆弧形柱状支承结构，为保证整体稳定性又增加了横向连接杆件，形成了面状的双向整体支撑结构。
(3)钢桁架支撑式：以钢管桁架为支撑结构，结构简单易行，幕墙高度根据桁架结构确定。桁架的形式多种多样，常见的有梯形、鱼腹形。由于钢桁架在整个幕墙系统中的视觉分量较重，如设计不当或加工精度不够反而会破坏幕墙的整体形式。
某建筑的鱼腹形钢桁架支撑结构
(4)钢拉杆支撑式：以钢拉杆通过连接件组成空间受力网杆体系支承玻璃幕墙。拉杆受拉、连接杆受压，一般杆件直径较小，形式轻盈优美，通透性较好。钢拉杆支撑式施工技术要求高，造价相对较高。
德国柏林波茨坦广场索尼中心Esplanade酒店
建筑师：海墨特·扬（Helmut Jahn）
作为内层墙体保护层的外层点支式幕墙（参见玻璃幕墙外层的双层墙体），采用钢拉杆支承结构。
典型的拉杆支撑体系细部
(5)索杆支撑式：以钢索（一般为不锈钢绞线、高强包铝钢绞线）通过连接杆张拉成空间受力索桁体系支承玻璃幕墙。钢索受拉、连接杆受压，整体为柔性体系，承受水平荷载（风荷载）能力强。索杆支撑式整体形式轻盈优美，与钢拉杆支撑式形式类似，只不过以钢拉索替代了钢拉杆。
典型的索杆支撑体系细部
(6)索桁架支撑式：以钢索、柱体组合而成的一种类似于桁架的自平衡支撑结构。由于加入了柱体，结构更为稳定，由于加入了拉索及连接拉杆，柱的断面尺寸可以更小。当然，这种结构体系与索杆、钢拉杆体系相比好像也没有什么太多优势，国外所见的实例大多为结合结构柱形成的，或者为视觉效果的要求。
(7)索网支撑式：为区分于索杆式的双道钢索又常称为单层索网式。它是以预先施加适当应力的水平向及竖向（理论上也可以有其他任意方向的组合）的高强度钢索形成网状的受力体系来支承玻璃幕墙的面板。它与索杆式的区别在于其单方向上的钢索只有一层、无连接杆，当然它们的受力状况是完全不一样的。索网体系的幕墙结构件断面、结构占用空间最小，幕墙视线更为通透。实际中所见的索网支撑式幕墙面板的固定方式常为夹固式，也少有采用穿孔驳接爪的。这种结构体系设计及施工技术要求最高，在点支式幕墙中的应用最为少见，典型的例子有海墨特·扬设计的德国慕尼黑航空港、德国GMP事务所设计的北京中青旅大厦、SOM设计的北京新保利大厦等。
北京新保利大厦
建筑师：SOM 事务所
超大规模的双向索网支承结构+夹固式点支玻璃幕墙。
北京中青旅大厦中分割为几个单元的索网点支式玻璃幕墙
建筑师：GMP事务所
索网点支式玻璃幕墙
在上述的支承结构基础上，也可以将两种或两种以上的体系复合在一起形成更为复杂的支承结构。
多种形式复合的支承体系
德国柏林中央火车站
建筑师：GMP事务所
钢索和玻璃肋板组合而成的复杂索杆体系
英国自然历史博物馆新建建筑
点支式玻璃幕墙采用固定于层间梁板处的超大尺度的星形支撑结构，形式复杂但受力逻辑简单清晰。
点支玻璃的构造方式同样可以运用于屋面、雨蓬甚至玻璃地板。
德国柏林国家体育场的看台雨棚采用了点支式玻璃构造
建筑师：GMP事务所
日本东京国立美术馆
建筑师：黑川纪章
采用点支式固定构造的印刷玻璃遮阳白页
建筑师采用点支式全玻幕墙时应注意与其他建筑设施和系统的有机结合，根据整体设计确定玻璃面板的选择、面板划分尺寸、连接构件的样式、结构支承系统，以求达到形式与功能的统一。点支式全玻幕墙可选择的构造方式多种多样，需要建筑师以及专业厂商的协调设计、施工才能达到创新的效果。
设计中具体的玻璃厚度、玻璃拼缝宽度、支承结构等具体构造设计则应由专业结构工程师根据玻璃面板的分块尺寸、风荷载、地震作用、温度作用、支座位移、加工及安装误差以及上述组合效应等计算得出。
由于这种幕墙主要追求视觉、阳光的最大通透性，室内热环境是必须考虑的重要因素之一，除在幕墙外侧或内侧设置暗藏式遮阳卷帘外，可选用中空玻璃作为幕墙材料，但中空玻璃的封边铝框及密封胶会在立面上清晰地显示出来，对通透性产生一定的影响，这或许是某些建筑师所不愿见到的。
由于追逐流行、互相抄袭的功利心理以及下游加工生产厂商的技术能力有限等因素，这种幕墙在国内的应用出现了滥用、运用位置不当、构造形式雷同单调、与建筑整体不协调等问题，同时，由于金属支承构件加工不够精致等原因，这种幕墙形式也让人们产生了一定的反感。所以，无论什么材料、无论什么构造方式，只有应用得当方能获得良好的效果。
本文作者褚智勇，东南大学建筑系工学学士，北京建筑工程学院建筑学硕士，教授级高级建筑师，一级注册建筑师，现任教于北京工业大学建筑与城市规划学院。曾著有建筑材料与构造类畅销书《建筑设计的材料语言》。
予人玫瑰，手有余香……如认可本文价值，请转发给更多需要的人士！
“建材U选”网站：WWW.BML365.COM
联系邮箱：SERVICE@BML365.COM
微信服务号：BML365 QQ:1601990015
所有未注明的建筑实景照片及文字版权属“建构物语”所有
0/250
