正如上文提及的，建筑幕墙的用途虽然是作为建筑物的装饰美观，但是在设计建筑幕墙时，必须要综合考虑各方面的因素。
(1)概念设计阶段。
所谓概念设计，就是在设计初始从全局的角度做一个基本的构想，建立可行性方案。在这个阶段，需要做很多先期的准备:①确定所选用的支承结构体系的类别，不同类别的支承结构体系针对不同的功能用途，对于结构和承重等方面的要求也各有不同;②确定基本的构建和架设方案，针对主墙的结构以及实际的施工环境和情况进行详细的调研，再根据调研结果设计构建和架设方案;③确定面板的连接方法，根据主墙体的实际结构和角度，结合安装的需要进行合理的连接方法设计。设计外观装饰效果，在最大程度上满足客户需求的同时，还需要充分考虑环保节能。
(2)技术设计阶段。
在技术设计阶段，我们主要的工作就是将之前的概念设计中的构想具体落实到详细的参数和计算中来，形成完整的指导图纸和步骤说明。一般来说，以下几点是需要重点关注的方面:①最主要的步骤就是结合实际的建筑需要和主墙的结构，对概念设计形成的构想进行修正，建立正确清晰的参数设计尺寸分格图;②幕墙整体设计时需要考虑刚性要求和稳定性要求，确保幕墙可以承受足够的重力及风荷载等外力。同时，还需要所选择的的材料的防水性能和密封性能，避免发生漏水或隔音不良等情况的出现。同时，还需要充分的考虑幕墙与主墙体之间留有足够的空间的要求，防止幕墙由于主墙体的伸缩位移而受损。同时也需要保证幕墙自身具备一定的可伸缩性，上下之间一般建议留出不小于15mm的空间距离。当然，作为建筑体系的一部分，幕墙设计必须要充分考虑安全性的要求。一般而言，主要需要关注于防火安全和防雷安全。防火安全设计主要体现在对防火规范的严格遵循，重点在幕墙空间和节点位置采用岩棉等不可燃材料作为填充材料;而防雷安全设计则主要体现于要注意将幕墙的防雷措施与主建筑的防雷系统相连接，使两者组合成一个完整的防雷体系，提高安全系数。一般而言，幕墙的顶部接闪器应采用不小于2.5mm的铝制单板，将雷击电能导入地下。另外，由于幕墙是一种可更换可移动式装饰墙体，所以必须考虑幕墙部件的使用年限和备用更换件。一般而言，使用年限介于25－50年之间为佳，同时，主墙的使用年限也是一个重要的参考依据。
(3)施工设计阶段。
该阶段就是依照之前总结出的所有数据进行具体的实际操作，出详细的施工图纸供现场安装使用;并根据施工图纸进行提料、出加工图、框架组装图等，配合采购、制造、运输、安装甚至维护等各个环节。需要注意的是，在这个环节并不是单纯的按照图纸做工程，而应该在施工中不停地验证设计的可靠性，不断地进行修正和改进。
2我国建筑幕墙行业的发展历程及发展趋势
2．1建筑幕墙的发展历程与行业现状
我国建筑幕墙从1978年开始起步，经过了30多年的发展，到目前已进入了高速发展的阶段，自2001年开始，每年以750万平方米左右的速度增长。尽管我国的建筑幕墙行业发展蓬勃兴旺，但其中也存在一些值得我们重视的隐患和问题:(1)建筑幕墙设计图纸不规范，图纸审核不够严密;(2)过分以追求装饰效果为主，忽略基础因素的严格监控和限定;(3)施工材料和施工设备的质量依然有待提高;(4)产品层次和技术水平还有待提高。
2．2建筑幕墙的发展趋势
随着经济水平的快速发展和人们审美理念、生活需求的不断变化，以及高层建筑甚至超高层建筑的大量增加，建筑幕墙行业必然会在兴旺发展的同时有新的变化和发展，基于个人的一点看法和经验，节能环保理念作为当前的重点，也是政府和社会广泛宣传和推广的热点问题之一，极有可能成为未来建筑幕墙行业的发展趋势。其实在建筑幕墙行业，很早就有了关于节能的构想和实施。目前阶段，建筑幕墙已经成功实现对太阳能的利用，将太阳光转向照明技术和光电幕墙技术。下面简单介绍一下这两项技术:(1)太阳光转向照明技术，即在幕墙上装设光线反射装置，将日光反射到市内天花板，再通过天花板上架设的设备将光线反射到工作区域和生活区域。(2)光电幕墙技术，就是将太阳能光电板集成到幕墙材料中，在接受太阳光照的同时，使用太阳能发电技术将太阳光转化为电能，进行储存和利用。
3结束语
关键词：幕墙节能
我国建筑能耗已占全社会总能耗的25%，建筑节能已引起政府和社会的普遍关注。依据国家《节约能源法》，1999年10月建设已颁发了《民用建筑节能管理暂行规定》，“十五”我国建筑节能的第三阶段再节能30%的工作目标已开始实施。建筑节能是指节约采暖供热、空调制冷、建筑照明的能源消耗。因此，不但我国北方采暖供热建筑要节约能源，长江流域及以南的冬暖夏热地区也要节约能源。
建筑门窗与建筑幕墙虽围护结构中，热交换和热传导最活跃、最敏感的部位，传热和失热损失是墙体的5~6倍，门窗和幕墙的节能效果，占建筑节能的40%.因此，各级建设主管部门十分重视节能型建筑门窗及幕墙的推广应用。
节能型门窗，是指达到建筑物所在地区建筑节能设计标准的门窗产品。是以其技术性能和节能效果来确定的，不是以其加工材料的种类来区分的。我国建筑节能对门窗性能采取两项控制指标：即门窗的传热系数k值（或其倒数，热阻值r）及门窗的空气渗透系数（即气密性）a值。例如：北京地区要求：k≤3w/m2•；k（或r≤0.33m2•；k/w），a≤0.5m3•；h；只要达到这两项技术要求即可称为节能门窗。
建筑玻璃幕墙自上世纪80年代在我国面世以来，20多年来呈现了大规模、高速度的发展态势，从东部沿海的大型城市，到西部边远的山区小镇，几乎都可以看到玻璃幕墙的建筑。特别是在城市的超高层建筑上，玻璃幕墙占据了绝对优势：北京国贸中心、深圳地王大厦、上海金茂大厦、恒隆广场……，无不采用了玻璃幕墙，正在建设中的世界最高楼——上海寰球金融广场，也拟采用玻璃幕墙。我国的建筑玻璃幕墙，在它短短20多年的发展时间里，已经占据了极大的市场份额，目前我国每年玻璃幕墙的建筑面积达到500万平方米左右，市场前景依然看好。
一、科技进步的巨大贡献
一个新生事物的兴盛，自有它的历史背景和社会动因，玻璃幕墙的兴起也不例外，它是我国经济发展繁荣和建筑科学进步的产物。随着我国国力的强盛、城市大规模建设的需要，一批批高层建筑、超高层建筑拔地而起，对这些建筑来说，维护结构采用传统的砖墙显然不能适应，混凝土墙体则因其过于笨重而日显劣势，唯有轻钢结构配以玻璃幕墙成为最佳选择。玻璃幕墙以其晶莹剔透、轻巧美观、耐候性好、密封性佳、安装方便、维护简便等诸多优点而在高层建筑上迅速崛起，独领。
建筑科技的进步也使大规模使用玻璃幕墙成为可能。首先，建筑科技的发展解决了高层建筑的诸多技术难题，使高楼大厦可以在现有基础上成倍地拔高，而高层建筑的大量涌现，为玻璃幕墙的应用提供了巨大的市场需求。其次，随着建筑材料研发的进步，已能生产出建筑上需要的各种金属结构件，门类齐全的钢材、铝合金型材、幕墙接驳件等等，满足了玻璃幕墙的安装要求；先进的镀膜玻璃、钢化玻璃、中空玻璃、夹胶玻璃、热弯玻璃，给不同场合玻璃幕墙的使用提供了多种多样的选择。第三，建筑施工技术的进步和完善，各种先进工艺的推广成熟，使玻璃幕墙在高层、超高层建筑上的运用举重若轻，玻璃幕墙的施工已没有任何的技术障碍。随着高层、大跨度、大空间、异型建筑的不断增加，钢结构支撑玻璃幕墙的应用将越来越广泛。
二、在不断发展中日臻完善
近20年来，我国玻璃幕墙在发展过程中日臻完善，如今已与世界先进水平同步。在这个不断完善的过程中，中国建筑装饰协会铝制品委员会发挥的积极作用功不可没。
这些年来，中国建筑装饰协会铝制品委员会一直走在行业前列，积极引导行业健康有序地发展。对幕墙行业存在的问题及时发表文章，引起社会重视，并为国家制定幕墙政策规范作前导。如1990年代初期，隐框玻璃幕墙在无国家标准、规范的情况下，国内出现不少假隐框幕墙，用玻璃胶代替结构胶，用铁、木材料代替铝材。这些假幕墙有的甚至高达百米，严重影响了人民群众的生命财产安全。针对这些严重的问题，协会理事长发出了“带隐患的隐框玻璃幕墙犹如城市上空定时炸弹”的呼吁，引起国家行政管理部门的重视，对隐框玻璃幕墙下达了一连串加强管理的文件。
1990年代中期，隐框玻璃幕墙发展过快过，个别高反射率的镀膜玻璃使附近往户的阴面经阳光反射变成阳面，对居民有不小的影响。为此协会发表了《重视隐框玻璃幕墙的光污染》文章，在国内第一次提出光污染问题，并提出用反射率低的镀膜玻璃、或用铝板和镀膜玻璃间隔使用以减少光反射的建议。在协会的奔走呼号下，如今国内一些大中城市对幕墙玻璃的反射率纷纷作出了限制规定。
三、20年的应用实践检验
位于上海延安路外滩的联谊大厦，是我国最早的一幢玻璃幕墙建筑，从其将近20年的使用实践来看，用户反映良好，体现了玻璃幕墙建筑的诸多优越性。
1985年5月正式启用的联谊大厦，是一幢高档涉外写字楼，大楼外墙全部采用明框玻璃幕墙。该大楼的物业管理单位是沪上著名的上海市锦江物业管理公司，据大厦管理处介绍，这座玻璃幕墙建筑的管理和维护与传统外墙相比有较多的优越性，不存在其它建筑物外墙容易发生的面砖脱落、涂料剥落、难以清洗等问题。使用18年来只进行了一次全面的重新打一遍硅胶（这是玻璃幕墙技术要求的规定），平时只是定期用擦窗机对幕墙玻璃进行清洗就可以了。偶尔有个别用户室内装修时不慎打碎了幕墙玻璃，因为采用的是钢化玻璃不会散落，所以也不会对人员造成伤害，拆卸下来重换一块亦很方便。大厦玻璃幕墙的设计理念比较超前，在每一块大玻璃的下方，都有一扇可开启的窗户，通风条件相当好，即使是前一阵子\"非典\"流行时期，客户对这里的通风条件也是感到十分的满意。讲到采光问题时，大厦管理人员介绍说，由于外墙全部是玻璃，采光面积很大，室内的光线也是很不错的，相当亮堂。至于有些人担心的所谓“光污染”问题，由于联谊大厦采用的是低反射率的幕墙玻璃，锦江物业管理的这些年来，从没碰到过与左邻右舍在这方面的纠纷。
实践证明，玻璃幕墙确实具有其它墙体所无法比拟的优越性能。
随着幕墙的应用越来越广，幕墙的种类也越来越多。
四、单元组合式建筑幕墙
单元组合幕墙是一种新型建筑幕墙结构体系，它是建立在现代高层以框剪、框筒、筒筒为代表的结构体系基础上的新型围护结构理论与施工工艺的重大变革。国外新单元组合建筑幕墙也只有20多年的历史。
单元组合式幕墙完全不同于固定网格梁式传统式的普通玻璃幕墙，它是以各个单元板块组件为基本构件单元，直接支撑在主体结构上，把这些单元板块组合起来构成面积的幕墙结构体系；相邻基本单元组件的竖框（立柱）相互插接，相邻横框（横梁）也相互插接，相互插接的立柱和横梁形成组合式网格梁系；组合式梁柱插接部位用弹性密封元件封闭并可相对位移形成补偿效应；基本板块单元尺寸远远大于普通固定网格梁式幕墙的分格尺寸，它是以建筑主体结构特点来确定板块单元尺寸；基本单元组件的饰面材料（包括采光玻璃、金属板、石材板、人造化学板材等）及板块结构全部在工厂加工预制，施工现场只进行板块单元的组合安装。
单元组合式幕墙提高了建筑幕墙的工厂化程度，大大缩短了围护结构施工工期；由于基本单元周边实现了弹性插接组合，提高了幕墙结构温度补偿、震动补偿效应和抗冲击强度，特别是消除了因温差而引起的幕墙结构位移噪音；幕墙基本单元组件全部在工厂内加工组装，提高了制品加工精度，改进了表面质量保护；施工现场高空作业工作减少，保证了安全生产。
单元组合式幕墙的开发和推广应用，把我国建筑幕墙设计水平、施工技术推进到一个新台阶。这种产品技术的开发，带动了大截面重型建筑铝型材生产水平的提高，促进了建筑幕墙生产企业技术改造和设备更新，一批大型骨干企业在“九五”期间从德国、意大利、美国引进了一批适应单元组合式幕墙加工制造的专用重型设备和幕墙加工中心，缩小了我国幕墙建造业与国际先进水平的差距。
单元组合式幕墙在北京、上海、广州、深圳等大中城市已取得了可贵的经验。我国单元组合式幕墙的防水渗透性能、现场安装施工技术得到外企和同行业的广泛称誉。结合工程特点、我国同时开发了半单元组合式幕墙（固定立柱、横梁单元组合）、小单元组合式幕墙（单元板块与网格梁系组合）等派生体系，也都取得了良好的工程效果。
五、点支式全玻幕墙
点支式全玻幕墙也称点驳接全玻幕墙。它是全玻璃幕墙的一个新的发展分支，一改玻璃肋胶接全玻璃幕墙和悬吊式全玻幕呆板的平面造型，特出点连接结构旋律美和玻璃支撑结构体系的现代感，建立围护结构体系新理念：它是全景式幕墙，形成建筑物内外空间的通透和融合，达到人、环境、空间和谐统一的美感；它充分发挥玻璃、点驳接、支撑系统的空间造型艺术魅力，形成轻捷、新颖的景观效果；它是现代建筑艺术的标志之一，倍受青睐。
点支式全玻幕墙由玻璃、点驳接件、支撑结构体系三部分组成。玻璃可用单片、中空、钢化中空玻璃点驳接件根据玻璃结构造型有多种形式，多为铸钢件并经电镀或氟碳喷涂表面防腐处理；支撑结构可用玻璃肋、钢结构（钢管单杆式纵横粱、空腹式钢桁架、拉杆式桁架、拉索式桁架等）支撑体系。主要材料的国产化率已达到80%左右。我国采用国内技术，自行设计、制造、安装，成功的建成了一批应用国际机场候机楼、大型展览中心、会议文化中心，大型植物园馆等大面积点支式全玻幕墙工程，受到社会各界的好评和认可。
正是由于“设计滞后”和“审核不力”等原因，决定了幕墙工程的设计质量必然难以保证。从近几年全国幕墙工程检查的结果看，以下是设计中常见的问题：
1.1预埋件部分：有的工程主体未设计预埋件，只好采用膨胀螺栓、化学螺栓来补救；有的虽有预埋件，但该预埋件的规格、钢筋的焊接及锚固长度等又不满足规范要求。
1.2立柱、横梁部分：立柱的力学计算模型不符合工程实际，立柱和横梁的型材截面特性参数计算有误或套用错误，甚至有些型材的截面形状不符合受力要求；立柱被设计成受压杆件（按规定应设计成受拉杆件）；有校核杆件强度但未校核其刚度；不按最不利分格及最大跨度进行验算。
1.3幕墙与主体连接部分：支座与板间的焊缝强度不够，连接处只有一个螺栓，角码所受弯矩过大但不加固。
1.4板块固定部分：隐框幕墙板块下部未设托条，压板的间距过大或压板本身强度不足。
防火、防雷部分:防水棉厚度不足或防火隔板太薄，防火节点不严密，立柱伸缩处的防雷节点处理不妥。
2建筑幕墙施工质量的控制方法
2.1建筑幕墙工程前期监理的必要性
2.1.1编制监理细则：根据工程验收规范和实际要求，编制可行的监理实施细则。
2.1.2体系审查：开工前，应审查施工单位现场项目管理机构的质量管理体系、技术管理体系和质量保证体系，审查承建单位的资格、技术与管理水平、以往的施工业绩、特殊工种人员上岗证书等。
2.1.3审查施工组织设计：监理人员应重点审核施工方案、施工机械及施工顺序，尤其是关键工序的工程质量控制及保证措施，主要包括安装工序、安装机具和工具、脚手架、铁码和预埋件连接、立柱和横梁安装及位置调整、焊接防锈措施、板材安装、防火棉安装、防雷系统安装、耐候性密封胶的顺序、铝框和玻璃保护等。
2.1.4图纸会审及设计交底：施工单位根据效果图及框架实际几何尺寸出施工及采点大样图和结构计算书，须经业主、设计确认，再进行图纸会审，图纸会审重点：图纸是否符合技术规范要求；设计是否满足安全、合理、技术先进的原则；设计是否满足建设单位要求；施工是否方便、合理、节约；对重点部位的设计意图、技术要求、难点及质保措施，向施工单位作技术交底。
2.1.5审查进场原材料：为使建筑幕墙工程安全可靠、幕墙材料应该符合设计要求及国家现行产品标准和工程技术规范的规定。为使建筑幕墙有足够的耐候性和耐久性，要求建筑幕墙所用金属材料除不锈钢和轻金属材料外均应进行热镀锌防腐处理，铝合金应进行表面阳极氧化处理。建筑幕墙所用结构胶的“三性”试验结果要符合规范要求。
2.1.6加工制造、施工安装前条件检查复核：幕墙在制作前对建筑设计施工图进行核对幕墙调整并经设计、监理同意后，方可加工组装。为保证幕墙质量，要求主体结构工程应满足幕墙安装的基本条件，特别是主体结构的垂直度和外表面平整度及结构的尺寸偏差，必须达到钢筋混凝土结构施工及验收规范要求，否则须采取适当措施后才进行。为保证幕墙与主体结构连接牢固可靠，幕墙与主体结构连接的预埋件应在主体结构施工时，按设计要求埋设。埋件标高偏差不应大于10mm，埋件位置偏差不大于20mm。
幕墙材料是保证幕墙质量和安全的物质基础。幕墙材料概括起来有四大类型：即骨架材料、板材、密封及填缝材料、各种材料都要有合格证书和质保证书，有的材料还应有报告、结构胶的相容性试验报告、幕墙性能试验报告等等，没有合格的证书或合格的试验报告，应坚决杜绝使用。
2.2执行各工序质量验收制度
建筑幕墙施工一般包含有:玻璃板材制作、幕墙节点安装横梁与立柱安装、玻璃板材安装等四道关键工序，对这四道工序中的每一道工序都要对照设计或规范的要求执行严格的检查验收制度，对检查不合格的工序要进行整改或返工，直到合格时方可进行下一工序的施工。
2.2.1玻璃板材的制作
该工序要重点检查制作车间的环境条件，要求车间的温度湿度、通风性、灰尘等方面的指标都要达到规范或设计的要求；检查玻璃或金属挂板的规格、尺寸及外观质量是否达到规范或设计的要求；检查结构胶的生产日期、有效期限，并判断是否在有效期内使用；检查结构胶的厚度，宽度及胶质量是否满足规范或设计的要求等等。
2.2.2幕墙节点安装
该工序质量的控制，重点在于土建结构施工期间幕墙预埋件的埋设质量的控制，监理人员应提前督促幕墙的设计、施工单位加强与土建单位的联系与配合，使幕墙预埋件的埋设位置、埋设质量能达到幕墙设计或规范的要求，这是一个事关整个幕墙工程施工安装质量的重要质量控制环节。此外，对预埋铁与连接角码的焊接质量、立柱与连接角码的连接质量等进行严格的检查和控制。
2.2.3横梁立柱安装
该工序重点检查立柱安装的垂直度横梁安装的水平线、幕墙分格的规格尺寸等数据是否满足规范或设计的要求；检查和控制横梁与立柱的连接质量。
2.2.4玻璃板材安装
该工序重点检查玻璃板材的固定连接质量及密封胶嵌缝质量密封胶嵌缝施工要在合适的气候条件下，由熟练工作操作施工时要防止气泡的出现，并保证胶缝厚度控制在规范要求的范围内。
2.3督促并协助施工单位建立技师保证体系
施工单位应有专人负责施工安装质量的检查验收，对发现的质量问题要及时会同现场施工人员进行分析和研究，找出原因并予以改正。检查验收缺席要采取自检、互检及质量管理人员和监理人员最终验收相结合，确保施工质量处于受控状态。
2.4认真做好幕墙的防火、防雷工作
幕墙的隔热保温应采用不燃、难燃材料，有防潮措施、隔热保温防火材料不得直接与玻璃接触。
幕墙应符合防火等级要求，窗间墙和每层楼板、隔墙处于幕墙间的缝隙应有防火隔断措施、防火板宜用不小于1.2mm的金属板，其搭接缝隙应用防火密封胶密封。
幕墙的风压变形、雨水渗漏、空气渗透性能必须经过根据国家现行标准（CB/T1526-15228）规定的检测方法测试并达到设计和规范的要求，如设计认为必要，还应进行保温、隔声、抗震、防火、防雷等指标的测试。
幕墙应符合避雷等级要求。幕墙应自成防雷体系。其接地电阻值应小于1Ω，位于均压环处的横梁必须与同均压环连通的柱相连，在未设均压环楼层的立柱水平距离每隔10欧姆必须同于均压环连通，连通材料的截面应符合避雷要求，其接地电阻值应小于等于4Ω。
由于幕墙工程的特殊性，其质量监理要依靠事前控制和事中控制为主，因此，监理人员必须全面详细地熟悉整个施工工艺流程，事先提出质量控制和检验标准，监督施工单位严格遵守和执行，从而达到预期的控制目标。
关键词：自然通风数值模拟中庭
1.引言
空调的应用为人们创造了舒适的室内环境，但也带来了一些问题；首先，空调建筑的密闭性较好，当新风量不足时，室内空气品质（IAQ）恶化会导致病态建筑综合症（SBA）；其次，大量的空调器加剧了城市热岛效应，造成室外空气热环境恶化；再次，空调器的普及使建筑能耗有较大的增长趋势。
因此随着可持续发展战略的提出，同时发展生态建筑也是大势所趋，自然通风这项古老的技术重新得到了重视。合理利用自然通风能取代或部分取代传统制冷空调系统，不仅能不消耗不可再生能源实现有效被动式制冷，改善室内热环境；而且能提供新鲜、清洁的自然空气，改善室内空气品质，有利于人的身体健康，满足人们心理上亲近自然，回归自然的需求。采用双层玻璃幕墙可以进行有效的自然通风。
双层玻璃幕墙又称动态幕墙，两层玻璃之间的距离为20mm～500mm，利用“烟囱、热流道”效应，气流在两层玻璃幕墙中间由下向上循环，带走外面一层玻璃幕墙太阳辐射的能量，达到隔热、保温、节能、环保的功效。按照不同的通风原理双层玻璃幕墙可分为：整体式、廊道式、通道式和箱体式。双层玻璃幕墙具有多项功能：减少风及恶劣气候的影响、提高隔音能力、充分利用太阳能、使用自然通风使空调使用率降至最低。本文主要研究其自然通风的功能及效果。
2.研究对象及技术路线
2.1研究对象
本文中研究对象为采用双层玻璃幕墙带中庭的办公建筑，共6层，外形结构见图1，幕墙结构见图2：
图1建筑外形图图2廊道式双层幕墙局部放大图
该幕墙为廊道式双层幕墙，每层设置通风道，层间水平有分隔，无垂直换气通道，自然通风的路径为：
这类建筑室内环境易受太阳辐射影响，同时其空间高度高，上下温差大，这对预测带来很大困难，随着计算机及流体力学的发展，三维CFD模拟技术得到广泛应用，它即可以满足大型建筑多空间多开口的自然通风设计要求，又能精确预测各设计室内的空气速度场和温度分布，因此本文在满足顶层室内热环境的基础上设计了屋顶排风天窗面积，并在此基础上利用CFD对该建筑的局部房间室内热环境进行了数值模拟。
2.2技术路线
自然通风一般采用风压或者热压，中庭建筑的“烟囱效应”就是利用建筑内部的热压作用，由于室外风速和风向是经常变化的，因而风压作用不是一个可靠的稳定因素，所以本文进行模拟计算时进行了简化，仅考虑热压下的自然通风。
热压通风，是利用建筑内部由于空气密度不同，热空气趋于上升，而冷空气趋向下降的特点。热压作用与进风口和出风口的高度差，以及室内外空气温度差存在着密切的关系：高度差愈大，温度差愈大，则热压通风的效果愈明显。因而大楼各楼层（共6层）的进风量随楼层高度的增加而减小，基于这种情况考虑，在满足6楼室内热环境的要求下，设计屋顶侧窗面积。基本技术路线见图3：
图3基本技术路线
3.房间的计算数学模型
3.1物理模型
（a）(b)(c)
图4计算物理模型
a:一个通风口b:两个通风口c:整条通风口
如图房间长11.1m，宽8.4m，高2.9m；房间内发热量包括人员、灯光及设备，图中3个长方体代表房间的人员及设备，顶部设9盏灯；图形左下角为三个双层玻璃幕墙进风口，均为1400mm×300mm,房间右上侧为通风口，通风口面积见表1。
3.2基本参数计算
3.2.1计算室外气温为20℃时，6楼达到热舒适性要求的最低进口风速
（1）
式中：—6楼的室内发热量，W;
—空气比热，=1010J/kg.℃;
—室外空气的密度，温度为20℃，kg/m3;
—通风气流的温度差,℃;
—6楼的进风口面积,m2.
计算得到m/s
3.2.2计算中和面的高度
根据（2）
式中：－进风窗口的流量系数（取0.35）;
－室内外空气的密度差,kg/m3;
－顶层进风口的中心高度,m;
—中和面的高度,m.
计算得到m
根据中和面高度计算各楼层进风速度，并根据回风口风速范围[3]计算房间通风口面积,计算结果如表1所示：
表1各楼层进风速度及房间通风口面积楼层
2楼
3楼
4楼
5楼
6楼
进风速度(m/s)
0.772
0.683
0.581
0.457
0.299
房间通风口面积
(mm×mm)
1000×400
800×400
800×400
800×400
800×250
注：1楼为开放式大堂
3.3控制方程
模拟房间内的气流属于非稳态的三维不可压缩紊流流动，因此在计算中采用当前在计算房间气流时最常用的模型。模型所遵守的偏微分方程的向量表示如下：
连续性方程：（3）
动量方程：（4）
紊流能量传递方程：（5）
紊流能量耗散方程：（6）
能量方程：（7）
上式列表中，；i=1,2,3；j=1,2,3；为速度，为密度，为分子粘性系数，为紊动能，为紊动能耗散率。模型中的经验常数可按表2取。
表2模型中的经验常数取值
0.09
1.44
1.92
1.3
1.3
0.9
4.模拟计算及结果
室外气象参数及室内负荷大小直接影响房间的室内热环境，由于大楼顶层的自然通风量最小，室内热环境最恶劣，因此以顶层房间为研究对象，研究内容如下：
（1）不同大小的室内通风口，房间的温度场和速度场分布
（2）不同室外温度，不同室内发热量，6楼的温度场分布
4.1不同大小的室内通风口，房间的温度场及速度场分布
计算工况：室外温度为20℃，室内发热量为50W/m2；比较房间设置一个800mm×250mm通风口，两个800mm×250mm通风口，及一个8400mm×250mm通风口的室内温度场和速度场
(1)一个通风口：z=1.5m处的温度场和速度场
图5az=1.5m剖面温度场示意图单位：K图5bz=1.5m剖面速度场示意图单位：m/s
(2)两个通风口：z=1.5m处的温度场和速度场
图6az=1.5m剖面温度场示意图单位：K图6bz=1.5m剖面速度场示意图单位：m/s
(3)整条通风口：z=1.5m处的温度场和速度场
图7az=1.5m剖面温度场示意图单位：K图7bz=1.5m剖面速度场示意图单位：m/s
温度场分析：由于进风口偏左，房间左端温度较右端低;房间沿气流流动方向温度逐渐增高；
比较图5a,6a,7a可以看出房间设置两个通风口室内热环境明显优于设置一个通风口，而设长条风口的优势并不明显。
速度场分析：比较图5b,6b,7b,可以看出设置一个通风口，工作区流场比较平缓，在近热源及出风口局部有漩涡；而设置两个通风口及整条通风口的房间，在近内部热源处气流扰动比较大，房间气流形成了两个大涡流区，涡流流线呈闭合状。气流速度除了热源和风口处较高以外，在人员工作区的大部分地区，风速基本保持在0.1m/s以内满足房间舒适区要求。
模拟计算得到不同出风口的室内温度分布范围见表3
表3不同出风口形式下的室内温度分布室外温度（℃）
出风口形式
温度范围（℃）
平均温度（℃）
20
单个
20.7～22.8
22.3
两个
20.6～22.4
21.7
整条
20.5～22.3
21.6
4.2室外温度变化时,不同负荷下6楼的温度场分布
表4计算工况计算工况
室外温度(℃)
室内发热量（W/m2）
目的
备注
Case1
20
50
计算不同室温变化时，不同室内发热量下房间的温度场，得到不同室内发热量下可采用自然通风的室外温度范围
取定房间舒适性温度范围为：16～26℃
Case2
22
40，50
Case3
23
40，50
Case4
24
30，20
Case5
25
20，10
Case1:室外温度t=20℃,室内发热量为50W/m2时，房间的温度分布
图8z=1.5m处的温度分布(t=20℃q=50W/m2)单位：K
case2:室外温度t=22℃，室内发热量为40,50W/m2时的温度分布
图9z=1.5m处的温度分布(t=22℃q=50W/m2)单位:K图10z=1.5m处的温度分布(t=20℃q=40W/m2)单位:K
Case3:室外温度t=23℃,室内发热量为40,50W/m2时，房间的温度分布
图11z=1.5m处的温度分布(t=23℃q=50W/m2)单位:K图12z=1.5m处的温度分布(t=23℃q=40W/m2)单位:K
Case4:室外温度t=24℃,室内发热量为20,30W/m2时，房间的温度分布
图13z=1.5m处的温度分布(t=24℃q=30W/m2)单位:K图14z=1.5m处的温度分布(t=24℃q=20W/m2)单位:K
Case5:室外温度t=25℃,室内发热量为20,10W/m2时，房间的温度分布
图15z=1.5m处的温度分布(t=25℃q=20W/m2)单位:K图16z=1.5m处的温度分布(t=25℃q=10W/m2)单位:K
根据模拟结果可以看到，当室内平均发热量在10W/m2—50W/m2之间变化时，大楼适用自然通风的室外温度也会随着变化，其适用情况如下表所示：
表5不同室内发热量条件下大楼适用自然通风的室外温度范围室内发热量(W/m2)
10
20
30
40
50
适用室外温度范围(℃)
16～25
16～24
16～24
16～23
16～22
5.结论
通过以上的模拟工作，我们可以得出以下结论：
5.1在相同的室内发热量及室外温度下，房间的通风口面积越大，自然通风效果越好，但是增加到一定值，改善效果便不明显，因此设计时要确定合理的通风口面积。
5.2完全依靠自然通风的效果取决于室内发热量及室外温度，当室外温度超过一定值时要考虑机械制冷与自然通风相结合。
5.3冬冷夏热地区，早晚温差较大，可考虑利用晚间自然通风排除围护结构的蓄热量。
5.4本文中仅考虑空气的热压作用，未考虑风压作用，两者结合分析还有待进一步研究。
参考文献：
(1)孙一坚.工业通风.中国建筑工业出版社，1994
(2)范存养.大空间建筑空调设计及工程实录.中国建筑工业出版社
(3)陆耀庆.实用供热空调设计手册.中国建筑工业出版社
(4)彭小勇.暖通空调，2002，30(6)：27～29
关键词：建筑幕墙；幕场分类；发展应用
1、建筑幕墙的发展与应用范围建筑幕墙的应用始于20世纪初，当时只用于建筑的局部，且规模较小。
到20世纪50年代，随着建筑技术的发展，玻璃幕墙的重大技术问题逐渐得到解决，并开始大规模使用于建筑护结构。70年代以来，硅酮结构密封胶的质量有了突破性提高，用结构胶固定安装玻璃的技术应用于玻璃幕墙，促使了隐框玻璃幕墙突飞猛进地发展。20世纪80年代，玻璃生产工艺和二次加工工艺有了很大进步，进一步推动了玻璃幕墙的应用，点支式幕墙、热通道幕墙、光电幕墙、单层索网玻璃幕墙等新式幕墙不断涌现。
幕墙发展至今天，幕墙面除了玻璃外，还采用铝板、不锈钢板、搪瓷板、花岗石板及其他人造板材。它标志着建筑外装饰饰面板施工技术发展到一个新阶段—用幕墙形式进行建筑外装饰饰面板的安装，使各种建筑饰面板可在任何建筑、任何高度、任何部位、任何构造形式的高层建筑上使用，这样就打破了高层建筑不能使用某些饰面板进行外墙装饰的限制，幕墙已成为现代建筑的标志。
随着我国经济的高速发展，以高强、轻质为特点的建筑幕墙被迅速应用于各个领域的建筑物中，如商业建筑、写字楼、体育场馆、文化设施、会展中心、交通枢纽建筑的护结构都以建筑幕墙作为时展的表征。同时，由于建筑幕墙有着明显的时代特点，大量被用于城市配套设施中，如车站、过街天桥、通廊、报厅、甚至城雕等等。
2、建筑幕场的分类根据JGJ102一2003（玻璃幕墙工程技术规范》JGJ133一2401《金属石材幕墙工程技术规范》及JG3035一2001《建筑幕墙》的有关规定，建筑幕墙主要分为以下几类。
2.1玻璃幕墙
a）按面板的固定形式分类：明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、半隐框玻璃幕墙；
b）按构件材料分类：铝合金型材玻璃幕墙、钢型材玻璃幕墙、钢铝型材组合玻璃幕墙；
c）按支撑结构分类：主体结构点支撑玻璃幕墙、钢结构点支撑玻璃幕墙、索杆结构点支撑玻璃幕墙、自平衡索架点支撑玻璃幕墙、玻璃肋支撑点支撑玻璃幕墙；
d）按玻璃面板支撑形式分类：四点支撑、六点支撑、多点支撑、托板支撑、夹板支撑；
e）全玻璃幕墙：落地式、吊挂式全玻璃幕墙。
2.2石材幕场
a）按面板密封形式分类：封闭式石材幕墙、敞开式石材幕墙；
b）按面板的支撑固定形式分类：—板边支撑：嵌人式、钢销式、短槽式、通槽式；—跨中支撑：穿透式、背插式、背栓式、背卡式。
2.3金属板幕墙
a）按面板材料分类：铝合金单板幕墙、铝塑复合板幕墙、蜂窝铝板幕墙、彩色钢板幕墙、不锈钢板幕墙、珐琅钢板幕墙、锌合金板幕墙、钦合金板幕墙、铜台金板幕墙；
b）按封闭式分类：封闭式金属板幕墙、敞开式金属板幕墙、遮蔽式金属板幕墙。
2.4人造板幕堵
按功能分类：围护型人造板幕墙、装饰型人造板幕墙b）按结构形式分类：构件式人造板幕墙、单元式人造板幕墙、点支撑人造板幕墙；
按面板材料分类：陶板幕墙、瓷板幕墙、微晶玻璃幕墙、混凝土板幕墙、千思板幕墙。
2.5单元式幕墙
a）按单元部件接口形式分类：插接型幕墙、对接型幕墙、连接型幕墙、粘接型幕墙；
b）按面板支撑框架结构形式分类：明框幕墙、隐框幕墙；
c）按面板材料分类：玻璃幕墙、金属板慕墙、石材幕墙、人造板慕墙、组合幕墙。
2.6双层幕墙
按通风方式分类：外通风双层幕墙、内通风双层幕墙；川按结构形式分类：单元式双层幕墙、构件式双层幕墙。
2.7采光顶
a）按支撑结构型式分类：构件式采光顶、单元式采光顶、点支式采光顶；
b）按面层材料分类：玻璃采光顶、聚碳酸醋板采光顶。
3、幕墙应用中存在的一些问题
3.1建筑幕墙质童隐患的危害性由于建筑围护结构，包括立面和采光顶存在于城市显著环境当中，若存在轻则漏水、重则坠落的质量隐患，其后果是可视和显在的，社会影响不可忽视。
3.2建筑幕墙的功能性技术指标水平还较低同建筑门窗一样，建筑幕墙的水密性和气密性在安装后出现问题的较多，由此带来使用功能的低效，进而增加建筑运营成本。
3.3缺少高质量的五金配件和配套产品质量稳定的五金配件是保证建筑幕墙质量稳定的基础，目前市场上的国产五金配件质量不稳定，同时规格品种有限，严重影响建筑幕墙技术的发展。国外幕墙配件以优异的质量得到青睐，但可供选择的品种和规格非常有限，而且并不急于提供给国内市场。其他国产配套产品，如纱窗、换气装置质量也令人堪优。
3.4面层材料安全问题安全玻璃的使用是近几年的事情，最初的玻璃幕墙大最使用的是浮法白玻和镀膜原片玻璃。其破裂后坠落的危险性随时存在。
复合铝板于20世纪90年代初期引进国内，随即被广泛使用。国内近百家企业蜂拥而上，低质量的复合板充斥市场缺少技术可靠性依据。当时安装均一些幕墙己经老化，甚至失效，面板和外构件脱落的情况时有发生。
3.5部分幕墙存在结构安全患。
3.5.后置埋件的可靠性在规范颁布之前，幕墙与主体结构（当时绝大多数主体结构为钢筋混凝土结构）联结为后置埋件，靠澎胀螺栓固定，缺少设计和检测依据；大量使用国产澎胀螺栓的品种规格十分有限，安装施工时又无工艺规程保证。
3.5.2结构胶问题在20世纪90年代后期国产幕墙结构胶能满足要求之前，国内幕墙基本上使用进口结构胶。由于进口结构胶的质量控制几乎完全依赖于国外企业自身提供的资料，中间销售环节的漏洞使许多假冒产品充斥市场，使必须使用结构胶的隐框玻璃幕墙的质量大打折扣留下隐患。
本工程为某办公楼的施工项目，建筑物的整体结构可以分成上部和下部两个部分构成，另外还有地下室结构。其中上部结构中主要有16层，地下室结构为3层，总共的占地面积为40万m2左右，建筑的总体高度为70m，建筑的外观造型存在着一定的美观性，而且，在实际的施工工程中，无论是施工人员还是业主都希望将绿色的设计理念融入到建筑工程中。对建筑结构进行优化。另外，从施工单位的角度上看，幕墙施工工程的使用性能相对较强，而且，所选择的节能技术也非常重要。不仅要促进节能的目的，还应该根据已有的建筑工程为重点，不断提升建筑的稳定性和节能性。
2高层建筑幕墙工程中节能技术应用的重要性
我国尚处于社会主义初级阶段，同时还是一个建筑强国。建设事业的迅猛发展自然令人欣喜，可随之而来的是大量的能耗，我国虽是资源大国，但由于人口众多和节能技术的匮乏，同时也成为资源消耗的大国，我国现有建筑近500亿平方米，其中节能建筑还不到1%。幕墙是建筑物的外墙护围，是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。由结构框架与镶嵌板材组成，不承担主体结构载荷与作用的建筑围护结构。在城市建设中，只有合理规范的使用幕墙，才能达到建筑优化的目的。
3主要节能技术的应用
3.1隔热保温节能技术
在本次建筑工程中，主要选择的是开缝式石材幕墙的结构，这种形式不仅能够对外墙进行保温，还可以提升石材接缝的质量。不仅如此，施工人员还应该加强对相应石材和墙体之间的距离，要在保证正常通风基础上解决墙体潮湿的问题。另外，加设保温隔热材料是整个施工工程的关键之所在，施工人员要尽量对隔热材料的质量进行把关，同时结合实际的施工环境，做好设计工作。在实际的安装和运用的过程中，隔热材料需要达到一定的施工标准。需要注意的是，材料很容易受到环境以及其他客观因素的影响，出现材料受损的现象。在进行保温材料安装的工程中，石材之间的位置要进行紧密连接，要保证缝隙达到标准之后，在进行下一阶段的施工工作。另外，还需要做好加固和防水措施的检查工作，减少墙体出现结露或者是潮湿的现象。
3.2自然通风技术在玻璃幕墙中的应用
施工人员需要采用不同的方式来对玻璃幕墙进行开启，这种做法主要是使得空气达到相对比较舒适和稳定的标准。因此，对建筑开窗来说，主要表现出的特点可以从以下几个方面来进行分析和介绍：首先，要保证通风方式的平衡性以及空气流速的稳定性。其次，在建筑的底层楼层当中，严谨设置方式不科学而导致的风速过快或者是过慢的现象出现，尽量减少建筑工程施工过程中的安全隐患。最后，建筑开窗过程中，如果开启程度相对较小，不仅可以保证风速的平稳，还可以提升室内空间的舒适程度。另外，还应该从现代社会的发展程度上来不断增加建筑的高效性。可见，将自然通风技术应用到建筑幕墙的施工工程中，是现代建筑工程的基本需求之所在。
3.3LED绿色照明技术
在对这一工程实施照明技术的过程中，需要以设计工作为重点，同时还应该以建筑自身的形态为基础，将各种照明技术进行表现，同时，还应该赋予建筑物比较强烈的现代化气息。另外，还应该以智能化的控制系统作为支撑，将这种颜色进行高效转换。从这一点上看，很多传统的灯具不具备这一功能。而且LED灯体积较小，自重相对较轻，而且有很强的隐蔽性。可以进行大范围地推广和应用。经过缜密地计算可以看出，这种灯具在正常照明的过程中，会节能性会提升34.3%，如果运用不同形式的灯体，节能效果会更加明显。
3.4太阳能技术
在建筑顶部安装钢架，并将太阳能光电板牢牢固定在钢架上，最终实现了太阳能和建筑光电一体化，主要为夜间的景观照明提供充足的电力，以减少常规电力的损耗。通过太阳能光电板及太阳能电池完成对太阳能吸收、转化及存储，然后供给建筑照明或者其他需要，就是上文提到的太阳能和建筑光电一体化。在具体的应用环节，人们在布置太阳能电池组件时，通常以发电方阵的形式来布置，使其成为了一个整体屋顶建筑构件，发挥了传统建筑物中南坡屋顶的作用。如此一来，太阳能发电和建筑物实现了有机结合。
3.5智能控制系统
a.室内与幕墙连接在一起的电动遮阳帘。遮阳系统由专门计算机软件进行控制。百叶片部分，可以根据季节、时间以及朝向等因素展开阳光追踪调节，也可以根据阴影计算展开自动调整。可通过中控室对整个大厦的各个区域进行人工优先控制的相关设置；b.双层幕墙的上下电动通风口。冬季应置于关闭状态，以满足保温的要求。夏季应置于开启状态，以便于热空气的有效排除。
4结束语
采用传统的建筑幕墙设计，会造成大量的热量散失，造成大量能源浪费。据统计表明，发达国家有超过50%的能源消耗来自于建筑消耗，窗户的热能耗散量是普通墙体的5倍，因此，建筑幕墙会造成大量的能源浪费。为了解决这种问题，就需要设计一种新型的建筑幕墙系统，使建筑在冬天可以大量的接受日照，获取热量，并且能够保温;夏天的时候可以保证空调的产生的热量不散失，与此同时还能保证室内的正常通风，从而达到节能环保的作用。近年来人们还提出了建造光伏建筑幕墙的设想，即建筑幕墙的材料用光伏材料，应用幕墙将太阳能转化为电能加以利用，达到节能环保的效果。设计和建造这类新型功能幕墙需要顶尖的技术和优秀的人才作为支持，中国在幕墙设计和制造方面缺乏自主创新能力，因此在这方面我国的技术还比较欠缺。
2优化建筑幕墙设计的几点建议
由以上的叙述可知，我国的建筑幕墙产业在飞速发展的同时，也存在这一些不可避而不谈的问题，这些问题直接阻碍了我国建筑幕墙产业的发展，下面将对上述一些幕墙设计存在的问题提出一些优化方法。
2．1开发和应用新的玻璃幕墙材料
传统材料虽然便宜易得，但是存在很多弊端。这就要求设计者在设计的过程中更多的发现和使用新材料。比如在幕墙表面涂覆一层具有自清洁作用的涂层，比如说氧化钛，在光照的作用下有自清洁的作用。还可以在幕墙表面镀一层低辐射薄膜，这样就可以使幕墙有很好的隔热作用，起到保温的作用，达到节能减排的效果。除了采用镀层方式隔热外，还可以使用低热传到系数的中空幕墙，目前有一种“悬张式多空腔节能玻璃”正式上市，不仅具有良好的隔热效果，还具有隔声、隔紫外线等性能，可以起到很好的节能环保作用。此外，出于安全性的考虑，要求幕墙具有一定的防震效果，在一定强度的地震中不会掉落，可以在玻璃幕墙上黏贴钛合金薄膜，这样就可以形成有一定强度和韧性的复合安全玻璃。建筑幕墙对材料有着特殊的要求，因此，在幕墙选材时应该材料本身的性能和外部具体条件的要求进行综合考虑，量体裁衣，达到室外室内的安全、健康、舒适、和节能减排的要求。
2．2优化建筑幕墙的招标、设计、施工机制
首先，建筑单位在主体建筑施工之前就应该完成建筑幕墙的设计招标工作，这样不仅可以保证预埋结构位置的准确性，而且在幕墙设计过程中不必追赶工程进度，为设计者提供了充分的时间给出好的幕墙设计方案。其次，应当采取设计和施工分开招标的方式，明确提出相关的幕墙设计收费标准，这样有利于好的幕墙设计方案得到利用，有助于优秀作品的产生，有利于幕墙设计的创新和繁荣。最后，在幕墙设计的审核环节应当尽量由专业的幕墙设计者进行审核，而不是由非专业的土建设计师进行审核，这样可以更好地保证幕墙设计的质量。
2．3加强新型多功能幕墙的设计
目前，我国的建筑幕墙普遍不具有节能环保的性能，极大的浪费了社会的资源，造成了环境的污染，不利于我国经济的可持续发展。基于此，幕墙的设计者大胆的创新极为重要，只有用于创新才能设计出更加环保节能的幕墙。比如国外的设计师设计出了动态幕墙，这种新型的多功能幕墙由通风系统、空调系统、外部环境检测系统、自动控制系统和建筑幕墙组成，这种幕墙可以通过各个系统的合作充分地利用太阳能、太阳光，并保证室内的舒适。在寒冷的冬季，幕墙可以充分利用太阳光的辐射，减少了取暖燃料的燃烧，起到节能减排的作用;在炎热的夏季，可以利用幕墙的通风系统加大室内热能的耗散，减少空调的使用，节约电能。同时拥有可以自动调节的百页这样的装置，可以控制太阳的光线进入室内，调节室内的光线环境，使人们可以更舒适的工作。当然在设计者用于创新的同时，国家也应该采取相关措施，鼓励设计创新，设立相关的奖励制度。
3结语
