試論建筑幕墻的優化設計

摘要：幕墻是實現建筑外觀、建筑功能以及建筑效能的直接載體，幕墻設計是幕墻實施的基礎。建筑的發展與幕墻技術的創新是相輔相成的，正確地認識和把握幕墻設計，在現代建筑設計快速發展的今天具有更深遠的意義。

關鍵詞：建筑;幕墻;節能;設計

1.建筑幕墻的概念

建筑科技的發展解決了高層建筑的諸多技術難題，而高層建筑的大量涌現，為建筑幕墻的應用提供了巨大的市場需求。諸于鋁合金型材、鋼材、幕墻接駁件等各種金屬結構件的生產滿足了建筑幕墻的安裝要求，鋼化玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等又給建筑幕墻的使用提供了多種多樣的選擇，先進的技術和工藝使建筑幕墻的施工沒有任何的障礙。隨著高層、大跨度、大空間、異型建筑的不斷增加，鋼結構支撐玻璃幕墻的應用將越來越廣泛。

建筑幕墻，又稱懸掛墻，是由面板和支承結構組成，可相對主體有一定位移能力或自身有一定變形能力，不承擔主體結構所受作用的建筑外圍護墻，是現代大型和高層建筑常用的帶有裝飾效果的輕質墻體，有輕巧美觀、節能環保、保溫隔熱、密封隔聲、抗滲抗漏、抗變形耐撞擊、安裝方便、維護簡單等優點。

2.建筑幕墻設計面臨的問題

2.1設計滯后，阻礙建筑幕墻工程施工的有序進行

如今，很多設計公司都未全面了解到設計幕墻的重大價值，通常是主體工程正式施工以后，開始預埋部件才會想到要設計建筑幕墻，推遲設計建筑幕墻通常會對主體工程的施工造成非常不好的影響。為了能夠節約時間，有些設計公司在設計圖紙中的對應位置會標記為：建筑幕墻的施工單位來完成，如此不僅加大了建筑幕墻單位的工作負擔，也使建筑幕墻單位和施工及建筑單位之間的溝通工作加大，這會在一定程度上阻礙工程的進度。

2.2建筑施工與建筑幕墻設計之間缺乏一定的協作性

在對工程進行施工時，會遇到很關鍵的一個問題，那就是建筑幕墻的設計一定要同建筑施工保持一致。具體施工的過程中，通常無法保持一致，因為在設計單位，沒有專業從事設計建筑幕墻工作的員工，一般的員工因為不是很了解建筑幕墻的技術與材料，所以他們不能科學設計，使得設計建筑幕墻與建筑施工無法保持一致，從而導致正常施工受到嚴重影響。

2.3設計、施工一體化制度阻礙了建筑幕墻技術的發展

目前，市場競爭一天比一天激烈，有些建筑幕墻的建筑公司都未同時具備施工資質和設計建筑幕墻的資質。但是，在對工程進行實際招標時，建筑幕墻設計資質只是我們看中的一個方面，不收或者少收設計費是該行業長久以來的習慣，普遍來說，都會采用降低標底的手段來贏得招標單位的青睞。但對于一些沒有成功中標的方案來說，因為少了部分的補償，所以對整個方案都會有一定影響。當建筑幕墻單位成功中標后，要想盡可能降低成本，首先需要對材料的選取減低標準，這樣的話，最終的工程并沒有達到預期的要求，因此會使整個建筑幕墻的質量達不到標準。

3.建筑幕墻的結構設計內容

幕墻結構是現代建筑的一種新型結構型式由于它兼具了美觀和實用等功能在實際的設計中以簡潔、輕便為主要表現形式，所以在設計中必須要注意其結構的安全性和功能特性。在建筑幕墻的結構設計內容主要包括以下幾點：

3.1幕墻結構是建筑物外觀結構的一部分它必須在滿足美觀和實用功能的同時根據幕墻結構的功能需求對其構件的設計充分考慮使用要求和足夠的強度、剛度即在外力作用下的變形性的穩定范圍。當然有時某些結構的設計需要根據需求偏向于某一方面的設計要求，但必須是在安全的前提下進行。

3.2設計過程中，要考慮幕墻所可能承受的各種載荷根據建筑物所處環境與建筑物結構形狀分析可能的風載荷、雪載荷、重力載荷，還要根據當期氣候條件分析溫度變化或自然災害可能帶來的載荷影響以及這些載荷變化帶來的幕墻結構外形的變化充分設計幕墻結構的承載能力保證結構的安全性。

3.3幕墻結構的設計中還需要根據結構的功能條件和載荷設計能力合理取值，優化結構的經濟指標。避免在設計中片面強調經濟性而忽略了安全性能，也要避免過度浪費。在建筑物的幕墻結構設計中，在遵循以上設計原則基礎上進行幕墻結構設計，全面考慮設計需求確定結構設計的主要內容：首先幕墻結構設計方案的優選：需要根據幕墻面板的布置及其分格確定幕墻主體結構的支撐樓層及梁柱、屋面結構等邊界;條件、結構形式要求等設計幕墻結構的最佳結構形式，如索結構、鋼結構、單桿結構、玻璃結構、桁架結構、或組合結構等。其次，結構材料的設計選擇方案：材料選擇時要考慮結構的受力要求、施工條件等因素同時考慮施工成本的經濟性以此制定材料類型、型號、數量等并編制施工條件和要求。最后，幕墻結構設計的計算：設計中的計算是對結構承載安全系數、結構外觀尺寸等根據構造要求來進行的，包括節點等。

4.優化建筑幕墻設計的幾點建議

由以上的敘述可知，我國的建筑幕墻產業在飛速發展的同時，也存在這一些不可避而不談的問題，這些問題直接阻礙了我國建筑幕墻產業的發展，下面將對上述一些幕墻設計存在的問題提出一些優化方法。

4.1開發和應用新的玻璃幕墻材料

傳統材料雖然便宜易得，但是存在很多弊端。這就要求設計者在設計的過程中更多的發現和使用新材料。

比如在幕墻表面涂覆一層具有自清潔作用的涂層，比如說氧化鈦，在光照的作用下有自清潔的作用。還可以在幕墻表面鍍一層低輻射薄膜，這樣就可以使幕墻有很好的隔熱作用，起到保溫的作用，達到節能減排的效果。除了采用鍍層方式隔熱外，還可以使用低熱傳到系數的中空幕墻，目前有一種“懸張式多空腔節能玻璃”正式上市，不僅具有良好的隔熱效果，還具有隔聲、隔紫外線等性能，可以起到很好的節能環保作用。此外，出于安全性的考慮，要求幕墻具有一定的防震效果，在一定強度的地震中不會掉落，可以在玻璃幕墻上黏貼鈦合金薄膜，這樣就可以形成有一定強度和韌性的復合安全玻璃。

建筑幕墻對材料有著特殊的要求，因此，在幕墻選材時應該材料本身的性能和外部具體條件的要求進行綜合考慮，量體裁衣，達到室外室內的安全、健康、舒適、和節能減排的要求。

4.2優化建筑幕墻的招標、設計、施工機制

首先，建筑單位在主體建筑施工之前就應該完成建筑幕墻的設計招標工作，這樣不僅可以保證預埋結構位置的準確性，而且在幕墻設計過程中不必追趕工程進度，為設計者提供了充分的時間給出好的幕墻設計方案。

其次，應當采取設計和施工分開招標的方式，明確提出相關的幕墻設計收費標準，這樣有利于好的幕墻設計方案得到利用，有助于優秀作品的產生，有利于幕墻設計的創新和繁榮。

最后，在幕墻設計的審核環節應當盡量由專業的幕墻設計者進行審核，而不是由非專業的土建設計師進行審核，這樣可以更好地保證幕墻設計的質量。

4.3加強新型多功能幕墻的設計

目前，我國的建筑幕墻普遍不具有節能環保的性能，極大的浪費了社會的資源，造成了環境的污染，不利于我國經濟的可持續發展?；诖?，幕墻的設計者大膽的創新極為重要，只有用于創新才能設計出更加環保節能的幕墻。

比如國外的設計師設計出了動態幕墻，這種新型的多功能幕墻由通風系統、空調系統、外部環境檢測系統、自動控制系統和建筑幕墻組成，這種幕墻可以通過各個系統的合作充分地利用太陽能、太陽光，并保證室內的舒適。在寒冷的冬季，幕墻可以充分利用太陽光的輻射，減少了取暖燃料的燃燒，起到節能減排的作用;在炎熱的夏季，可以利用幕墻的通風系統加大室內熱能的耗散，減少空調的使用，節約電能。同時擁有可以自動調節的百頁這樣的裝置，可以控制太陽的光線進入室內，調節室內的光線環境，使人們可以更舒適的工作。

5.結語

實踐表明，優化設計除安全適用外，可做到重量最輕、成本最低、節省能源、加工制作和安裝施工勞動力最省、工期最短，在確保安全可靠的前提下，獲取極大的經濟效益。使建筑幕墻設計做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量。

參考文獻：

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[2]黃帆.建筑工程中玻璃幕墻的特性及選用[J].貴州電力技術，2013.