建筑外立面設計中幕墻設計的影響探析

戴大方

無錫城市職業技術學院 江蘇 無錫 214000

前言

建筑業的飛速發展使得其幕墻結構的使用得到普及，越來越多的建筑采用了幕墻結構。就目前而言，幕墻結構的形式日益多樣化，在各種功能的建筑中已經得到了廣泛的應用。一般來說，幕墻在建筑中的使用主要是裝飾建筑的外墻。而在實際使用時，幕墻除了起到裝飾的作用以外，必要時也能夠承擔一定的外力，發揮位移作用，但不具有負荷主體結構的能力。從實際情況來看，幕墻結構能夠起到一定程度上的承重效果。

1 建筑外立面的內涵與構成元素

1.1 建筑外立面的內涵

建筑外立面，顧名思義，外立面是建筑與外部環境接觸的界面。在設計過程中，對連續性提出了更高的要求。生活觀念的創新使人們更加關注建筑工程的審美程度，建筑外部立面的類型也更加多樣化。為了提高整體設計質量，設計人員應結合建筑工程的具體要求，同時采用先進的結構形式和外觀設計。建筑主體與外部環境的界面被稱為建筑的外部立面，是建筑美的體現。在建筑外墻的設計中，建筑主體的連續性是非常嚴格的。今天，外立面呈現出越來越多的形式。在建筑外觀整體設計中，應體現建筑的美感，結合社會發展趨勢[1]。

1.2 建筑外立面的主要構成元素

一是陽臺。陽臺的設計是建筑中不可或缺的一個環節，因為陽臺對照明的要求是非常苛刻的。一般來說，在設計陽臺時，要設置護欄，護欄的設置不僅是為了安全考慮，還是要美觀的表現。陽臺是建筑中最重要的一點，其風格設計直接影響著建筑的整體特征。第二個是窗戶。由于房屋形式不同，窗戶的安裝也變得多樣化。三是樓梯間。可靈活設置建筑樓梯間。因為樓梯間的窗戶不僅可以采光，還可以為人們提供方便的旅行。四是屋頂。建筑物的屋頂大致可分為兩類：斜屋頂和平屋頂。目前，由于人們對建筑的美觀和質量的要求越來越高，住宅的頂層風格也越來越多。有些建筑為了使對立面豐富，將兩個屋頂結合起來，因此，對于屋頂的房屋設計來說，立面設計是必不可少的。

2 建筑外立面設計中幕墻的應用

2.1 明框玻璃幕墻應用

一是系統結構設計應用。明框玻璃幕墻的設計中多使用組件式的玻璃幕墻，并且其鋁合金型材封口厚度要保證不小于2.5mm。而結合結構梁的特點，在設計時則選用雙跨梁結構，讓幕墻在不同層次上都具有兩個連接支點以保證穩定性。所述嵌入件與所述鋁合金柱之間的螺栓由所述連接器緊固。接頭與鋁合金柱之間的螺栓不小于2。螺栓直徑大于10mm。透明框架玻璃幕墻中兩根鋁合金柱的間距應為15mm，上下兩根鋁合金柱應由300mm芯柱固定。鋁合金梁通過角碼與柱連接，螺釘與鋁合金柱連接，鋁合金梁與伸縮結構連接。透明框架玻璃幕墻全部硬接觸處應采用彈性連接，提高延展性。玻璃幕墻的兩個金屬接觸表面使用的絕緣墊片可以防止雙金屬之間的腐蝕。玻璃幕墻頂部采用3mm鋁板密封，鋁板內部排水斜率為2%。還考慮了幕墻氣密性、防水性能、風壓性能、防雷性能等。二是明框玻璃幕墻主材。透明框架玻璃幕墻采用鋁合金柱和鋁合金橫梁。在設計鋁合金柱和鋁合金梁截面時，具體尺寸應該通過實際測量得出，才能夠適應幕墻設計的要求。在處理鋁型材時，不同情況下處理方式有所不同，在室外一般多采用氟碳噴涂的處理方式，而室內則會選用粉末噴涂的處理方式。在玻璃的選擇上，使用配置為6mm低E12A6mm雙鋼化的中空玻璃，其特有的低E雙增韌與低輻射的特性，很好地發揮了節能的作用，在開窗設計上則需要多點鎖緊五金配件。三是幕墻設計運用方法。玻璃幕墻在整個設計中都是比較顯眼的存在，其扣蓋的大小與寬度直接影響到了建筑整體的視覺感觀。為實現建筑體的和諧統一，在設計外墻玻璃幕墻時必須要搭配相適應的鋁合金扣蓋。而依據建筑師的設計理念、建筑結構的圖紙與室內的功能劃分等，應采用垂直網格設計玻璃幕墻。由于玻璃板的垂直尺寸一般情況下會大于水平尺寸，所以計劃的初始玻璃板尺寸應為2440mm×3660mm，橫向尺寸大于縱向尺寸，但也保持在1200mm的范圍之內。建筑藝術中最合理的比例便是黃金分割，世界上許多著名建筑的高寬比接近0.618。根據這一經典設計準則，采用黃金分割法設計了幕墻的豎向和水平格點。設計垂直隔間，與室內墻壁相對應，不交叉兩個房間，具有相同的單元。考慮到房間里有欄桿，橫梁網格被設計成在樓板上方1.1米的高度與欄桿平齊。設計玻璃的開窗形式時，不僅需要考慮節能環保問題、外立面美觀情況外，還需要適應錯位梁、結構柱等的位置，合理設置，控制幕墻外開口角在30°之內，且距離不大于300mm。每一層玻璃墻面的玻璃位置，玻璃幕墻在設計和安裝中采用4mm厚的鋁塑板，來阻擋層間墻。建筑各層采用1.5mm厚鍍鋅鋼板和100mm厚的防火棉修補防火密封，具有良好的防火膠性[2]。

2.2 石材幕墻的應用

一是石材幕墻結構設計。采用后螺栓式石材幕墻結構體系。立式龍骨通過連接器與嵌入件焊接。以不銹鋼螺栓和連接件將橫向龍骨和垂直龍骨緊密聯系起來，形成一個完整的框架，保證上下相鄰兩根柱和核心柱的連接。不銹鋼背螺栓與石幕墻和鋁合金吊墜相連，通過所述螺栓與橫龍骨相連。石材幕墻橫向和豎向接縫均為8mm，石幕墻采用準10mm泡沫棒與專用防污硅橡膠密封劑進行密封。按規范規定，石板厚度不小于25mm。石幕墻檐形設計，石檐與石大面采用角鋼設計鋼框架，鋼框架與主體安全連接可靠。護欄部分石檐頂部密封的內排水斜率設計為2%。二是石材幕墻主材應用。

石幕墻的垂直龍骨和橫龍骨一般都采用鋼型材，不同的是垂直龍骨是60mm×80mm×4mm的鍍鋅方管，而橫龍骨是150mm×50mm×5mm的角鋼，在鋼的表面都覆蓋著熱鍍鋅。在石材中采用30mm厚的花崗巖，通過在建筑墻體的外側安裝一個100mm巖棉保溫板來對石材的六面進行防護。巖棉板能夠達到A級防火標準，在防護上具有較好的效果。三是石材幕墻設計重點。石材幕墻在設計時選用了橫向分格形式，設計尺寸則在600mm×900mm之內。石幕墻的立面被劃分，以確保這四個正面應該是對齊的。石檐形裝飾條應與石板大面的網格線對齊。石柱造型設計尺寸要合理，還要考慮現場施工的可行性，優雅別致的石板格柵造型，為建筑整體裝飾效果增添色彩。石窗之間的格子設計。如果整個正面窗口較多，則按下、上、左、右兩條線，在大多數窗口的入口處劃分網格線。如果整個幕墻窗口相對較少，則忽略對窗口的處理，以主石板網格線為主。石窗開口避免在接口處漏水，做好防水密封處理，室外窗臺排水邊坡按2%設計。

2.3 鋁板幕墻的應用

第一，鋁板幕墻主材應用。鋁板幕墻在設計時，垂直龍骨應為60mm×80mm×4mm的熱鍍鋅方管，而橫龍骨則應該是50mm×50mm×3.5mm的熱鍍鋅鋼管。主要選材都是熱鍍鋅鋼管，在其表面覆蓋著3mm的厚鋁貼面，以表面氟碳噴涂表面。第二，系統結構設計與應用。垂直龍骨與橫向龍骨都運用了熱鍍鋅表面處理方法和方鋼管的材料，設計遵循了要求，結構比較安全穩定。立式龍骨采用的是方鋼管，而垂直龍骨上端則使用螺栓與鋼傳來完成連接工作，并在固定端固定；垂直龍骨下端與鋼插入芯嵌套，或與主動端的垂直孔連接器連接。在上下垂直龍骨之間留有20mm寬的伸縮縫，能夠在地震發生位移時仍然保證幕墻結構穩定。而幕墻垂直龍骨與橫向龍骨的連接則以焊接形式完成，并且現場完成鋼龍骨安裝工作，實現幕墻的經濟效益。鋁板幕墻在固定時選用了浮動連接的方法，四面折背加筋。板的垂直接縫和水平接縫為14毫米。連接件采用長條孔設計，垂直龍骨沿垂直于幕墻表面的方向進行調整，消除了土建和幕墻安裝造成的誤差。第三，鋁板幕墻設計重點。在設計鋁板幕墻時，需要考慮到鋁板的厚度、顏色與可利用情況。面對不同寬度的鋁板，應結合設計本身，從而選擇1.2米寬的鋁板。考慮到鋁板的使用情況，在設計時網格寬度與法蘭鋁板的尺寸應該控制在1.2m以內。以固定距離塊安裝結構，以不銹鋼自攻釘對的方式將鋁合金角碼預安裝在鋁板上，然后用鋁角碼打開長圓孔，解決鋁板在冷熱作用下產生的應力。同時，這樣可以自由拆卸面板，安裝起來也較為方便。另外用鋁板加勁肋固定，并且使用電螺栓釘來避免端面出現變形和脹形等現象[3]。

3 幕墻設計對建筑外立面設計的影響與優勢

在建筑設計中，幕墻設計目前得到了廣泛的應用。然而，在設計過程中仍然存在一些問題：首先，在各種因素的影響下，我國缺乏專業的幕墻設計師，幕墻主要是由施工單位設計的，因為通信工作不到位。所以產品的設計不能與建筑相一致，對建筑的整體效果有一定的影響；其次，在設計幕墻時，通常是在主體工程即將完工的時候開始，相應的嵌入式部分不能安裝在幕墻上，因此必須采用后錨固法進行施工，施工成本高。幕墻施工質量也得不到保證。針對這些問題，在幕墻設計中，應與主要設計人員進行溝通，以保證設計的可靠性和合理性。

通過施工，我們可以發現幕墻的功能多樣化。幕墻具有裝飾作用，能夠起到外圍護的作用，是建筑功能與建筑藝術的混合體，同時展現出裝飾、節能與美化的特點，在建筑外裝修中等級較高。采用幕墻設計對建筑外墻進行設計，其優點非常顯著，主要表現在以下三個方面：

3.1 它可以提高外墻的完整性，降低施工成本

從現有發展情況來分析，建筑結構主體和幕墻的矛盾點便在于設計。為實現建筑的穩定，往往會放棄對建筑主體結構的調整，也就自然而然影響到外墻的裝飾情況。而如果追求外墻裝飾效果，則不可避免地需要改動原有的建筑結構，從而產生不必要的成本與浪費。因此，在設計建筑時，建筑結構的設計者與幕墻的設計者必須積極溝通，設計出兼顧雙方面的建設體，實現建筑效果與穩定性的統一，有效控制施工成本，提高施工效率[4]。

3.2 它可以拓寬設計師的思路和視野

在建筑設計中，幕墻設計可以為建筑設計提供更先進的咨詢和技術，它還可以幫助設計師實現他們的設計理念。通過幕墻設計師與設計師之間的有效溝通與溝通，可以在了解設計理念的基礎上，結合自己的經驗，進一步完善設計理念。這樣設計師的想法才能實現。

3.3 它可以使立面效果與建筑功能相一致

隨著人們生活水平的提高，人們對于建筑的追求也發生著改變。在設計時，不僅要實現建筑體的基本功能，還需要不斷完善對立面情況，這對設計師來說是一個非常嚴峻的挑戰。因此，在設計中，我們可以借鑒國外一些發達國家的設計經驗，把外墻設計和建筑幕墻設計放在建筑物的主體設計之間，在達到外墻效果的基礎上對建筑主體進行設計。使其功能滿足要求。隨著我國經濟的不斷發展，不同國家之前經濟、技術與文化溝通日益頻繁，推動著建筑行業的設計觀念與設計能力產生翻天覆地的改變。在幕墻設計中，必須根據幕墻的基本要求和主體的基本要求，考慮到幕墻的本土化和國際化問題。雖然我國幕墻技術是20世紀80年代才興起的，但在發展過程中，技術人員也應積極學習國外先進技術，并根據我國的發展情況和我國的基本情況，總結出一套行之有效的設計方法和設計理念，促進了我國幕墻設計的發展[5]。

4 結束語

設計師應認識到幕墻設計在外觀設計中的重要性。結合建筑工程的總體設計思想和布局，科學合理地運用幕墻設計，使外墻的設計效果發揮到最佳。同時，幕墻設計可以有效地降低建筑立面設計過程的成本，實現節能減排。建筑企業應積極順應時代發展趨勢，改變原有的設計定式，將幕墻設計較好的運用到建筑結構中，大幅度地提升建筑整體質量以及建筑整體感觀效果，促使經濟效益與美觀程度共同發展。