淺談建筑幕墻結構設計要點與優化策略

顏子聰

摘? ? 要：隨著國民經濟的迅速增長，城市化進程逐漸加快，建筑行業也取得了繁榮的發展，而且建筑幕墻也得到了廣泛使用。伴隨建筑幕墻的廣泛應用，在設計中產生的問題也將更加突出，結構的安全性也相應的更加得到重視。對此必須根據實際情況，制定出科學的改進措施，進一步優化建筑幕墻設計。本文主要介紹了建筑幕墻構造中存在的不足及設計要點，提出了科學的優化策略。

關鍵詞：建筑幕墻;結構設計;優化策略;設計要點

1? 前言

隨著城市化建設速度的加快，建筑的基本功能、實用性及節能低碳性等逐漸突出，建筑幕墻結構的產生剛好滿足許多應用要求。建筑幕墻的模式和功能的多元化促使建筑充滿較高的美觀性及實用性，為此，建筑幕墻的使用日益普遍。現代化房屋中形式多樣、構造復雜的幕墻，在針對建筑的總體構造在力學性能及安全性能等層面，對幕墻結構規劃提出了更高的要求，而且，在設計建筑幕墻時還要考慮到經濟性與美觀性。但在具體設計中，因為多種設計及施工因素的制約，許多建筑幕墻設計中都存有許多問題，影響到建筑物的安全及質量，這就要求在設計建筑物幕墻時，仔細研究其結構框架選型與外觀效果，進而滿足幕墻結構設計要求。

2? 建筑物幕墻設計要點

（1）幕墻結構屬于建筑結構外觀造型的組成部分之一，其必須在符合美觀與實用性的基礎上，按照幕墻結構的基本功能，全面考慮結構部件的設計應用要求與較高的強度、剛度，指在外力影響下變形性處于可控范圍內。但是，當有些結構設計要求按照需要側重于某個方面設計時，就必須在安全的基礎上進行。

（2）結構設計環節，要思考幕墻可以承擔的各種負荷，按照建筑結構所處環境和建筑結構模式，研究存在的風荷載、雪荷載以及壓力荷載，還要按照當時的氣候環境研究溫度變化與自然災害將會產生的荷載作用，以及這類荷載改變造成的幕墻結構外觀的改變，科學設置建筑幕墻的承載水平，確保結構的安全與穩定。

（3）設計建筑幕墻時，還要按照結構的基本功能機荷載設計水平，科學取值，完善結構的經濟性能。防止在設計過程一味注重經濟性而忽視安全性，還要防止巨大浪費。

3? 建筑物幕墻設計中常見的問題

3.1? 設計滯后，影響到幕墻施工的順利進行

目前絕大多數的設計單位都沒有充分認識到結構安全性能對建筑幕墻設計的重要性和關鍵性，也沒有對幕墻工程特殊性精心充分的考慮，而是工程動工以后，當主體工程進行到預埋件作業的程序時，才開啟幕墻的招標工作，到最后工程施工是增加結構梁、柱或被動的使用后置埋件等，降低了幕墻的檔次及結構安全性，外觀也會造成一定的影響。

3.2? 建筑施工和建筑幕墻設計之間缺乏一定的協作性

在建筑工程施工進行時，通常會遇到一個難題，就是建筑幕墻的設計一定要同建筑施工保持一致。在具體施工的過程中，通常無法保持一致性，因為在設計單位，沒有專業從事設計建筑幕墻工作的人員，大多的員工不會很了解建筑幕墻的技術與材料，所以他們不能科學的進行設計，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影響。

3.3? 幕墻設計過于局限結構框架設計

幕墻設計人員局限于對幕墻結構框架的設計，忽略幕墻對建筑整體及幕墻功能對建筑本身的補充作用。幕墻設計應充分將建筑主體與幕墻外觀、功能等各個方面有效地聯系起來。對于那些落標的設計方法來說，因為缺少必要的補償，影響到該設計方案，得作改進。這些問題是國內幕墻設計過程中存在的主要問題，需要設計人員與施工人員不懈的努力去改正與提高。

4? 建筑物幕墻設計的完善策略

建筑物幕墻設計是一件十分復雜的設計活動，其通常會包含許多繁瑣的應力計算及安全設計，在確保安全、穩定、經濟的基礎上，完善設計方案，這是幕墻項目設計的重要內容。建筑幕墻項目設計中，結合施工環境及建筑要求，能采用如下幾點優化、完善策略。

4.1? 安全性設計

建筑幕墻的安全程序設計除了要符合結構承受荷載的需要外，整個建筑物的安全性也與其相關，建筑幕墻的安全性完善除了要符合結構穩定性要求以外，還要兼顧到采光頂的消防規劃。針對很大的玻璃采光頂，一定要采用耐火極限不小于0.25h的三級防火級的吊頂，而且符合結構抗火需要，對于其他的設計要求，如抗雷、防高空墜落、抗冰雹等內容，在防震設計過程，玻璃幕墻的施工深度要確保穩定、可靠。主要做好各部件連接處的設計完善，幕墻項目消防安全道路的分布也非常重要。

4.2? 荷載設計

幕墻結構設計時，設計幕墻荷載要按照結構的模式及材料選取來計算最好的荷載極限，例如，針對封閉式結構，幕墻荷載根據外表風壓的正負條件取-0.2/0.2.部分體型系數主要指適用于圍護部件的從屬范圍A≤1㎡;但當從屬范圍超過10㎡時，這時的局域風壓體型系數就能夠折減0.8的系數;當1㎡≤A≤10㎡時，體型系數能根據A的對數線性插值判斷風載荷標準值的高低。而且，選用新型輕質材料用作建筑幕墻的主體建材時，要結合局部單位大小承擔風載荷的承載水平，合理加載筋肋，并且加筋肋應與折邊相連。

4.3? 幕墻框架設計

在設計幕墻項目時，必須注重幕墻框架的設計。一般情況下，幕墻是建筑物的外圍護結構，必須兼顧到其自重，并發揮出抗震、保溫以及風荷載等功能。

4.3.1? 幕墻支護構造

支護構造是幕墻結構中十分關鍵的構成部分，其自重、保溫性能、風荷載性能、抗震性能等都能在主體結構和幕墻之間進行傳遞[3]。所以，必須確定支護結構的強度及剛度。另外，還能夠對幕墻圍護構造進行適當的拆換，這需要幕墻項目的設計、應用時間超過25年。在設計幕墻支護構造時，必須注重立柱上下連接的設計，確保其滿足設計標準，符合應用要求。

4.3.2? 幕墻后錨固施工

在幕墻后錨固施工中，采取的主要方式是錨栓，當前較為常見的錨栓包含化學錨栓與金屬物膨脹錨栓。在使用化學錨栓時，不得焊接其銜接部件;金屬物膨脹錨栓的基本原理是，基于膨脹片對砼的摩擦力和壓力，形成一定的承載力，從而承載外部拉力。

4.3.3? 優化預埋件設計

在加固幕墻支護構造時，主要使用的受力部件為預埋件，所以，必須重視其質量。預埋件是由錨筋、錨板構成的。較為常見的預埋件是平板式、槽型兩類。其中，錨板要求采用的鋼材型號是Q235B，而且必須在表面加以鍍鋅，鍍鋅膜厚度必須超過40μm，并且具有一定的抗腐、散熱效果。在生產預埋件時，幾乎無規定的錨筋、錨板處理方式，一般將之焊接為T形或是塞焊，不過必須確保其質量合格，盡量采用坡口塞焊手段處理。

5? 結束語

簡而言之，在幕墻結構的合理設計過程和幕墻施工過程，必須嚴格根據相關標準規定進行，保障幕墻結構施工質量。假設涌現出了很多新技術、新工藝及新建材，但缺少相關的使用標準，就必須根據實際情況來利用，在不違規的前提下提升幕墻結構設計效果，確保幕墻結構施工質量。

參考文獻：

[1] 賈玉彥.建筑幕墻安全及使用、維護檢測現狀的分析[J].中國建筑金屬結構，2015（4）：44～48.

[2] 任祥香，盧文勝，曹文清.考慮主體結構地震反應的建筑幕墻振動臺試驗方法[J].土木工程學報，2014（S2）：235～240.

[3] 唐勇.建筑幕墻設計中存在的問題及對策[J].中國新技術新產品，2014（2）：43～44.