Hành vi của hệ thống kính kết cấu dưới tác động của gió và động đất được quyết định bởi hình dạng hệ thống, loại và độ dày kính, chi tiết hỗ trợ cạnh, thiết kế kết nối cơ khí và keo dán, cũng như đặc tính chuyển vị/gia tốc của tòa nhà. Dưới tác động của gió, các tấm kính hoạt động như các yếu tố ốp lát, truyền áp suất và lực hút vào cấu trúc đỡ thông qua các điểm cố định, keo silicone hoặc keo kết cấu, và khung phụ. Các yếu tố thiết kế quan trọng bao gồm kiểm tra trạng thái giới hạn về độ bền (tải trọng gió tối đa) và khả năng sử dụng (giới hạn độ võng, nứt kính và độ kín). Rung động do gió và biến động áp suất động trên các mặt tiền cao cần xem xét các yếu tố gió giật và tương tác khí động học có thể xảy ra đối với các mặt tiền rất mảnh. Đối với tải trọng động đất, hệ thống kính phải chịu được độ dịch chuyển giữa các tầng lớn hơn và độ dịch chuyển tương đối mà không bị hư hỏng giòn. Điều này đạt được thông qua các kết nối linh hoạt, các khe co giãn được thiết kế, khe hở cạnh quá khổ và hệ thống keo dán/băng keo kính có hành vi giãn dài và phục hồi đã được chứng minh. Các nhà thiết kế thường thực hiện các trường hợp tải trọng kết hợp — ví dụ: gió cộng nhiệt cộng động đất — và kiểm tra ứng suất bóc tách/cắt trong chất kết dính, tải trọng chịu lực tại các điểm cố định và mômen uốn của kính. Mô hình phần tử hữu hạn (kính được coi là các phần tử dạng tấm, neo và chất kết dính là các bộ phận kết nối phi tuyến tính) và phân tích động thường được sử dụng cho các ứng dụng nhà cao tầng. Chi tiết hóa để đảm bảo tính dự phòng (neo cơ khí thứ cấp), dung sai phù hợp và kiểm tra/bảo trì định kỳ là rất cần thiết để duy trì hiệu suất trong suốt vòng đời của tòa nhà. Cuối cùng, việc tuân thủ các quy định địa phương và các thực tiễn tốt nhất về kỹ thuật mặt tiền — bao gồm hệ số an toàn một phần, giới hạn khả năng sử dụng và thử nghiệm hiệu suất — đảm bảo khả năng chống chịu cả gió và động đất.

Các công cụ kỹ thuật số như BIM, nền tảng thiết kế tham số, phần mềm phân tích phần tử hữu hạn, quét 3D và mô hình chế tạo tự động giúp tăng cường đáng kể độ chính xác. BIM cải thiện sự phối hợp với các nhóm kết cấu, cơ điện và nội thất, giảm thiểu xung đột. Các công cụ tham số cho phép tối ưu hóa hình dạng tấm và kích thước mối nối silicon. Phân tích phần tử hữu hạn (FEA) xác nhận ứng suất, hành vi tải trọng gió, chuyển động nhiệt và độ an toàn của mối nối. Mô hình chế tạo kỹ thuật số đảm bảo việc cắt, khoan và lắp ráp khung nhôm chính xác. Quy trình làm việc kỹ thuật số tích hợp giảm thiểu lỗi, rút ​​ngắn chu kỳ kỹ thuật và đảm bảo chất lượng nhất quán trên hàng nghìn đơn vị mặt tiền.

Thời gian thực hiện phụ thuộc vào chu kỳ phê duyệt thiết kế, mô hình kỹ thuật, sản xuất kính, lớp phủ đặc biệt, sản xuất kính cách nhiệt (IGU), gia công nhôm, hậu cần vận chuyển, khả năng lưu trữ tại công trường và lịch trình của đội lắp đặt. Các hình dạng tùy chỉnh hoặc tấm kính quá khổ yêu cầu thời gian nung kính kéo dài hơn. Hậu cần quốc tế và thủ tục hải quan có thể gây thêm chậm trễ. Một mặt tiền tùy chỉnh điển hình có thể cần từ 16 đến 30 tuần kể từ khi hoàn thiện thiết kế đến khi giao hàng tại công trường. Phối hợp sớm với tất cả các bên liên quan sẽ giảm thiểu rủi ro.

Hệ thống kính kết cấu chịu lực xử lý chuyển động của tòa nhà thông qua các khớp nối silicon linh hoạt, khung phụ hấp thụ chuyển động, neo trượt và thiết kế dựa trên dung sai. Độ đàn hồi của silicon cho phép các tấm kính dịch chuyển mà không bị nứt. Khe hở giãn nở nhiệt đảm bảo các bộ phận có thể di chuyển độc lập. Neo được thiết kế với các rãnh trượt giúp quản lý sự dịch chuyển ngang và dọc. Kính được thiết kế để chịu được ứng suất uốn trong quá trình chuyển động. Các mô phỏng FEA chi tiết xác nhận khả năng hoạt động của mặt tiền dưới các chu kỳ tải trọng gió và biến đổi nhiệt độ.

Các hệ thống mặt tiền kính kết cấu xuất khẩu phải đáp ứng các tiêu chuẩn chứng nhận vật liệu (ASTM, EN, ISO), kiểm tra kết cấu (ASTM E330), kiểm tra độ kín khí và chống thấm nước (ASTM E283/E331), kiểm tra địa chấn (AAMA 501.4/501.6), tuân thủ tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy (NFPA 285 hoặc EN 13501), kiểm tra mô hình PMU và kiểm toán nhà máy sản xuất. Nhiều thị trường yêu cầu các cơ quan kiểm định địa phương xác nhận báo cáo hiệu suất. Kính cách nhiệt (IGU) phải đáp ứng các chương trình chứng nhận như IGCC hoặc dấu CE. Hồ sơ xuất khẩu bao gồm sổ tay chất lượng, báo cáo thử nghiệm, giấy bảo hành và hồ sơ truy xuất nguồn gốc.

Hệ thống mặt tiền kính cường lực cải thiện hiệu suất cách âm bằng cách sử dụng kính nhiều lớp với các lớp trung gian giảm âm, khoang giữa các lớp kính rộng hơn, sự kết hợp độ dày kính tối ưu và các mối nối silicon kín khí giúp giảm truyền rung động. Vì kính cường lực loại bỏ các tấm chịu lực bên ngoài, nên sẽ có ít khe hở hơn cho âm thanh xâm nhập. Tại các sân bay hoặc trung tâm giao thông, kính nhiều lớp cách âm (IGU) với lớp PVB cách âm đạt được xếp hạng cấp độ truyền âm (STC) phù hợp với các vị trí có tiếng ồn cao. Các mối nối silicon cũng có hiệu quả làm kín tốt hơn so với gioăng EPDM. Phần mềm mô hình hóa âm thanh giúp các kỹ sư dự đoán hiệu suất mặt tiền dựa trên kích thước tấm, độ sâu khoang và thành phần lớp trung gian.

Khả năng chống cháy phụ thuộc vào thiết kế vách ngăn, vật liệu cách nhiệt, loại kính, hệ thống ngăn cháy lan xung quanh và việc tuân thủ các tiêu chuẩn như NFPA 285, EN 13501 hoặc BS 476. Mặc dù bản thân kính không bắt lửa, nhưng hệ thống kính chịu lực lại phụ thuộc rất nhiều vào keo silicone và vật liệu khung, cần được đánh giá khả năng chống cháy. Khu vực vách ngăn sử dụng kính tráng men gốm, tấm chống cháy hoặc len khoáng. Rào chắn chống cháy xung quanh ngăn chặn sự lan truyền lửa theo chiều dọc giữa các tầng. Trong các tòa nhà cao tầng và thương mại, các cơ quan quản lý có thể yêu cầu kính chống cháy hoặc keo silicone bảo vệ ở các khu vực quan trọng. Kỹ thuật thiết kế phù hợp đảm bảo hệ thống mặt tiền đáp ứng hoặc vượt quá các tiêu chuẩn an toàn cháy nổ cần thiết.

Các hình dạng hình học phức tạp—cong, dốc, xoắn hoặc bề mặt tự do—có thể đạt được trong hệ thống kính kết cấu thông qua mô hình hóa 3D tiên tiến, gia công CNC, các đơn vị kính phân đoạn, phương pháp uốn nguội và thiết kế mối nối silicon được chế tạo kỹ thuật. Các công cụ mô hình hóa tham số mô phỏng sự phân bố ứng suất và biến dạng của tấm kính. Kính cách nhiệt cong hoặc kính nhiều lớp có thể được tạo hình theo yêu cầu. Trong trường hợp độ cong cực lớn, việc phân đoạn mặt kính đảm bảo tính toàn vẹn của cấu trúc. Các mối nối silicon phải được thiết kế chính xác để duy trì độ dày đường liên kết thích hợp trong các hình dạng không đều. Khung phụ phải được chế tạo theo yêu cầu để phù hợp với hình dạng hình học trong khi vẫn chịu được tải trọng. Các mô hình thử nghiệm quy mô đầy đủ xác nhận tính khả thi của việc lắp đặt và tuân thủ các quy định an toàn.

Kiểm soát chất lượng trong sản xuất kính cường lực bao gồm kiểm tra độ bám dính của silicone, xem xét chứng nhận vật liệu, kiểm tra độ kín của kính cách nhiệt (IGU), kiểm tra dung sai kích thước, xác minh độ sạch bề mặt và kiểm tra phá hủy định kỳ. Các nhà sản xuất phải tuân thủ quy trình ISO 9001 và đảm bảo tất cả các vật liệu tuân thủ tiêu chuẩn ASTM hoặc EN. Silicone kết cấu phải vượt qua các bài kiểm tra độ bám dính trên mọi bề mặt được sử dụng. Kính cách nhiệt (IGU) phải được kiểm tra độ kín, mức độ khí hút ẩm, chất lượng chất hút ẩm và sự thẳng hàng của các miếng đệm. Các thanh nhôm định hình phải trải qua kiểm tra độ cứng và kiểm tra độ dày lớp phủ. Thử nghiệm mô hình xác nhận hiệu suất của toàn bộ hệ thống trước khi sản xuất hàng loạt.

Môi trường ven biển khiến mặt tiền các công trình phải chịu độ ẩm cao, ăn mòn do muối, gió mạnh và bức xạ tia cực tím mạnh. Các thông số kỹ thuật kính được khuyến nghị bao gồm kính cách nhiệt nhiều lớp với lớp xen kẽ PVB hoặc ionoplast, lớp phủ Low-E để kiểm soát năng lượng mặt trời, kính ngoài được tôi nhiệt hoặc tôi cứng, và gioăng cách nhiệt chống ăn mòn. Chất trám kín phải được đánh giá phù hợp với môi trường biển. Việc tính toán độ dày kính phải tính đến tải trọng gió cao hơn thường thấy ở các vùng ven biển. Kính được xử lý cạnh hoặc đánh bóng giúp tăng khả năng chống ăn mòn do ứng suất. Lớp phủ chống muối cũng có thể được sử dụng trên các bề mặt tiếp xúc. Vật liệu khung phù hợp với lớp mạ anod hoặc sơn tĩnh điện đạt tiêu chuẩn hàng hải sẽ tăng cường đáng kể độ bền.

Hệ thống mặt tiền kính kết cấu vượt trội hơn so với tường rèm truyền thống về tính thẩm mỹ, độ kín khí, hiệu quả nhiệt và khả năng chịu chuyển động. Việc không có các lớp phủ bên ngoài tạo ra một mặt tiền liền mạch, không bị gián đoạn, có khả năng chống chịu thời tiết. Keo silicone kết cấu giúp tăng cường khả năng chống rung lắc của tòa nhà, giãn nở nhiệt và chuyển động khác biệt. Các hệ thống truyền thống phụ thuộc nhiều vào gioăng và ốc vít cơ khí, những vật liệu này sẽ bị xuống cấp theo thời gian, đòi hỏi bảo trì nhiều hơn. Kính kết cấu giảm thiểu rò rỉ khí và cải thiện khả năng chống thấm nước nhờ các lớp bịt kín liên tục. Mặc dù tường rèm thông thường có thể cho phép linh hoạt hơn trong việc thay thế kính ngay lập tức, hệ thống kính kết cấu được liên kết mang lại độ bền lâu dài vượt trội, tiết kiệm năng lượng và khả năng chống chịu tải trọng gió.

Việc bảo trì mặt tiền kính chịu lực đòi hỏi phải kiểm tra định kỳ, thực hiện các chương trình vệ sinh, giám sát chất trám kín và đánh giá phần cứng. Chất trám kín phải được kiểm tra sự đổi màu, nứt hoặc bong tróc sau mỗi 2-3 năm. Việc vệ sinh cần tuân theo lịch trình phù hợp với điều kiện môi trường địa phương; các khu vực ô nhiễm hoặc ven biển có thể cần vệ sinh thường xuyên hơn để ngăn ngừa ăn mòn hoặc xuống cấp bề mặt. Quy trình thay thế kính phải tuân theo hướng dẫn của nhà sản xuất để tránh gây ứng suất trong quá trình tháo dỡ hoặc lắp đặt. Hệ thống cân bằng áp suất cần được kiểm tra để đảm bảo các lỗ thông hơi và kênh thoát nước không bị tắc nghẽn. Hồ sơ về việc kiểm tra, sửa chữa và thay thế chất trám kín cần được lưu giữ để tuân thủ quy định và đảm bảo bảo hành.