来源：被动房网

 1 前言 

建筑既是功能性的实体也是一种艺术表现形式，它既体现了时代的艺术气息，又是功能与形式、艺术与技术的统一，人们对视觉美感和舒适度的追求，使得建筑在具备功能性的基础上，艺术设计和技术实现手段成为不可分割的整体。由于建筑物本身具有持久性，迫使建筑师最大限度地去寻找安全、耐久性、简洁的艺术表现形式，以适应各个方面的需求。玻璃幕墙是现代主义建筑的主要特征，是现代化都市的标志，也是经济、技术发展水平的代表。若将其作为建筑物的外围护结构，设计师在设计时就应在安全性、实用性、功能性的基础上，最大限度地表现出玻璃幕墙内外饰面的简洁而和谐的艺术美，从而提高建筑物的使用与观赏价值，这在实际工程中具有非常重要的现实意义。

 2 木包铝幕墙的概念 

幕墙结构属于围护结构。玻璃幕墙是由玻璃面板与支承结构体系组成的，相对主体结构有一定位移能力，不分担主体结构荷载和作用的建筑外围护结构或装饰性结构。
木包铝幕墙是由玻璃面板与铝合金结构体系组成，室内铝合金结构外装饰天然植物纤维压缩木材, 形成独有的结构形式。使建筑物显得别具一格，从室内侧望去是一种纯木的装饰饰面，华贵典雅。
天然植物纤维压缩木是整根实木经过旋切、梳理、压合成型的木材（如图1、图2所示），经过处理的木材去除了原木中的油脂，保留了原有的植物纤维纹理，密度大于1，具有不变形、防白蚁、阻燃烧、耐腐蚀、取材方便、环保节能等不可比拟的优势，可以根据客户需要进行各种颜色和纹理的搭配，也可以进行圆弧处理。经国家相关部门检测，不含甲醛和重金属，属于环保类再生资源。

图1 天然植物纤维压缩木1

图2 天然植物纤维压缩木2

2.1 木包铝幕墙的形式

木包铝幕墙的形式分为明框幕墙、隐框幕墙、半隐框幕墙，本文主要阐述明框幕墙的结构分析及应用。
“明框”指将玻璃板镶嵌在明框内，构成四边都露出铝框幕墙构件，再将其镶在横梁立柱上，横梁立柱可见，形成了水平和垂直的格线，如图3、图4所示。

图3 木包铝幕墙外视图

图4 木包铝幕墙内视图

2.2 木包铝玻璃幕墙的特点

木包铝玻璃幕墙的优点如下：
(1) 以隔热铝结构为主体，保证了幕墙的整体强度和安全性，外侧铝不仅可以实现多种颜色的变化，而且具有超强的耐腐蚀性能，内侧木结构使幕墙室内更具装饰效果，提高了隔音和保温性能。
(2) 木材选用天然植物纤维压缩木, 具有不变形、不开裂、防虫蛀、耐腐蚀、阻燃、环保节能等优点；木铝之间采用尼龙卡扣连接设计，使木铝的连接强度和稳定性牢固可靠，而且可以实现内侧木材饰面的更换。
(3) 立柱和横梁采用自主研发的铝合金断热保温材料, 防止玻璃压板与主柱连接处冷桥的出现，进一步提升了隔热性能。
(4) 两层充惰性气体的玻璃配置节能暖边间隔条，厚度可达到46mm及以上, 在保证幕墙结构强度的前提下，使幕墙整体K值满足被动式幕墙的要求。
(5) 多层Low-E涂层保证良好的防辐射性能。
(6) 真空层保证了幕墙的保温节能及降噪，防结露性能。
(7) 幕墙作为建筑立面外围护结构，在受雷击时会有雷电通过，因为天然植物纤维压缩木的优异绝缘性能，使室内人员在幕墙连电时增加了安全感。
(8) 施工便捷，减少损伤，维护方便。可以先安装铝合金结构柱，最后安装木材。

 3 木包铝幕墙的结构分析 

3.1 木包铝幕墙设计原则

幕墙应按围护结构进行设计。幕墙的主要构件应悬挂在主体结构上，幕墙在进行结构设计计算时，不应考虑分担主体结构所承受的荷载和作用，只应考虑承受施加于其上的荷载与作用。幕墙及其连接件应具有足够的承载力、刚度和相对与主体结构的位移能力。非震区幕墙，在风力的作用下，应保证正常的幕墙使用功能。有抗震设计要求的幕墙，应做到小震不坏、中震可修、大震不倒。幕墙构件的设计，在重力荷载、设计风荷载、设防烈度地震作用、温度作用和主体结构变形影响下，应具有安全性。
好的幕墙结构设计应满足下列要求：（1）理解业主的要求、尊重建筑师的思路和意见、满足外装饰的艺术性和协调性；（2）考虑结构的可行性及合理性；（3）满足幕墙安全性和功能性要求；（4）保证较好的内视效果；（5）保证开启的功能性和装饰性；（6）满足材料的强度和刚度要求；（7）满足幕墙各种使用功能的要求；（8）考虑各种不同材料交界的处理方式；（9）考虑材料开模和加工的可能性和工艺性；（10）在尊重设计师的思路和满足装饰效果的前提下，充分融合自己的特点，使内外装饰设计更加完善。
作为幕墙工程投标的关键环节，设计准则应遵循：根据业主的要求和所能提供的资金状况，在建筑幕墙的艺术性、功能性、安全性及经济性之间寻求一种平衡，即以最优的分格形式和结构，保证建筑的装饰完美、功能完善和最大限度地降低成本。

3.2 木包铝幕墙的结构选型（明框幕墙系统）

构成原理：明框幕墙是把铝合金立柱龙骨安装在结构梁上，再相互连接横框，形成框格体系，再将面材（玻璃、铝板等）镶嵌在框格上，形成幕墙( 如图5所示)。

图5 木包铝幕墙结构

受力模型：根据建筑土建的结构性质，对幕墙受力模型可以采用简支梁，双跨连续梁，多跨交接连续梁等力学模型。

 4 木包铝幕墙的应用 

根据现行规范和规程要求，进行结构计算，得出连接件的厚度、螺栓直径、铝合金型材的截面和厚度、玻璃厚度等。根据节能计算，得出各处连接隔热垫的厚度，然后进行应用各项指标。

4.1 标准做法节点（如图6、图7 所示）

4.2 幕墙的保温性设计及应用

热量传递是一种复杂的现象，常把它分成三种基本方式，即导热、热对流及热辐射。幕墙上所遇到的热量传递现象往往是这三种基本方式的不同主次的组合，以下针对这三种方式逐步削弱传热。

4.2.1 热传导的传热控制
(1) 铝合金型材采用双断桥亚松注胶工艺；

图6 木包铝系统固定节点

图7 木包铝系统开启节点

(2) 采用真空、中空玻璃（中空层可以充惰性气体）；
(3) 增加导热系数低的材料作为隔热垫。

4.2.2 热对流的传热控制
(1) 型材及型材之间的腔体采用三元乙丙胶条和中性硅酮耐候密封胶进行密封；
(2) 采用真空、中空玻璃（中空层可以充惰性气体）。

4.2.3 热辐射的传热控制
采用Low-E玻璃。

4.3 幕墙的密封性能设计及应用

建筑幕墙水密性设计分为以下三个阶段：
(1) 完全密封，此阶段直接利用密封材料将裂缝进行封堵；
(2) 收集储存，此阶段将堵和排有机结合；
(3) 结构化防水，利用雨幕的防水原理，在设计时允许少部分的水存在于幕墙的外表面，但通过排除手段防止向内表面流入。
根据需要在幕墙的固定部分主要采取完全密封设计，在幕墙的开启部分主要采用结构化防水设计，在幕墙与墙体周边采用收集储存和完全密封结合设计。

4.4 幕墙的防火设计及应用

幕墙防火原理：当构件受到火的攻击时，应在规定的时间内保持其原有的力学强度指标和不产生失稳现象，且在规定的时间内不使着火空间内的火焰和热瓦斯蔓延到另一个未着火的空间去，即具有较好的密封性但不具备较好的热绝缘性。严格按照《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑防火规范》上的要求对幕墙建筑的层数、面积、长度以及防火区间、防火节点、耐火极限和防火距离进行严格把控。

4.5 幕墙的连接设计及应用

幕墙杆件之间及与建筑主体的连接结构一般为隐蔽工程，有时不是很引人注意，但实际上它对整个幕墙的安全性、可靠性以及幕墙的整体优化设计起着举足轻重的作用。通过连接件把幕墙主受力杆件之间及与主体结构上布置合理的埋件，用适合的方法进行连接，从而达到安全及降低热传递的目标。

4.6 幕墙杆件的截面设计及应用

幕墙杆件根据结构计算得到截面及壁厚，由于本系统主受力杆件为铝合金，因此在同样的跨度和分格下，得到的截面及外漏可视面较小，外漏可视面越小，导热量越低同时玻璃显得更加宽敞明亮。

4.7 幕墙的施工设计及应用

好的幕墙系统，不仅能满足各项性能指标而且能方便指导现场施工，本系统能分项分部施工，冬雨季在合理的措施下仍能施工。施工工序如图8所示。

图8 施工工序

4.8 木包铝幕墙项目应用实例（如图9所示）

图9 应用实例

 5 结论 

随着知识水平的提高和新技术新产品的应用，节能型建筑幕墙为现代建筑注入了新的活力。木包铝建筑幕墙由此应运而生，在公共建筑、大型高层建筑中得到了广泛应用。

参考文献
[1]《建筑幕墙》GB/T 21086-2007. 中华人民共和国建设部
[2]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003. 中华人民共和国建设部
[3]《建筑设计防火规范》GB50016-2014. 中华人民共和国建设部
[4]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95. 中华人民共和国建设部
[5]《建筑物防雷设计规范》GB50057-94. 中华人民共和国建设部
[6] 赵西安，《建筑幕墙工程手册》. 中国建筑工业出版社
[7] 张其林，《玻璃幕墙结构设计》. 同济大学出版社

作者
北京市腾美骐科技发展有限公司 左群 王首杰