建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)與優(yōu)化策略分析

徐健 張恒

摘要：近年來(lái)，伴隨社會(huì)進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，社會(huì)對(duì)建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也更為嚴(yán)格。建筑幕墻作為建筑工程的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性與建筑工程使用安全間存在著密切聯(lián)系。一旦忽略結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)則無(wú)法保證其使用年限，甚至可能埋下安全隱患造成不可預(yù)估性損失。本文以建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，分析其要點(diǎn)，進(jìn)一步提出具體的優(yōu)化策略，旨在為相關(guān)從業(yè)人員積累更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：建筑幕墻結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)要點(diǎn);優(yōu)化策略

近年來(lái)，受城市化建設(shè)進(jìn)程持續(xù)深化的影響，建筑幕墻工程數(shù)量日漸增多，促使建筑幕墻日趨普及廣泛。幕墻結(jié)構(gòu)作為建筑工程施工作業(yè)期間最為重要的環(huán)節(jié)之一，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性直接決定幕墻的美觀性及安全性，說(shuō)明幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對(duì)于建筑工程的影響相當(dāng)深遠(yuǎn)。隨著建筑技術(shù)水平趨向成熟，建筑幕墻結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及所使用的材料得到迭代更新，而社會(huì)大眾對(duì)于建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也更為嚴(yán)格。除去明確使用需求外，建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須轉(zhuǎn)變自身設(shè)計(jì)理念，制定合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，在滿足行業(yè)規(guī)范的前提下，大幅度提升幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高材料的利用率。鑒于此，本文針對(duì)“建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及優(yōu)化策略”進(jìn)行分析與研究具有重要的價(jià)值意義。

1 建筑幕墻類型及特點(diǎn)分析

1.1 單元式幕墻

單元式幕墻是普及廣泛且發(fā)展?jié)摿?qiáng)的一種建筑幕墻結(jié)構(gòu)形式，主要通過(guò)工廠統(tǒng)一生產(chǎn)組裝且其生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)規(guī)范，具有生產(chǎn)速度快及組裝質(zhì)量好等鮮明特點(diǎn)，深受市場(chǎng)歡迎及肯定。與其他類型建筑幕墻相比，單元式幕墻本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，單元板塊通過(guò)雨幕原理能夠有效的達(dá)到防水、排水效果。另外單元式幕墻由生產(chǎn)至組裝環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，其生產(chǎn)精確度較高且生產(chǎn)周期較短，能明顯提高幕墻生產(chǎn)效率，贏得更多的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。此外，幕墻單元板塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)全部采用密封處理，不需要現(xiàn)場(chǎng)再次填注密封膠，擺脫施工現(xiàn)場(chǎng)及天氣因素的局限，大大提高其水密性及氣密性。

1.2 全玻璃幕墻

一般說(shuō)來(lái)，全玻璃幕墻指全視野全透明的玻璃幕墻，能充分發(fā)揮其透明性的作用，將建筑工程室內(nèi)外環(huán)境相結(jié)合。由于通過(guò)玻璃人眼能夠觀察到全玻幕墻的龍骨，所以全玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在保證安全性的前提下，還需要充分的考慮其美觀性，比如常見(jiàn)的拉鎖式全玻幕墻或者吊掛式全玻幕墻都有其獨(dú)特的觀賞性，極大程度上豐富幕墻功能，不再是單一性支持結(jié)構(gòu)，具有美觀性及觀賞性等鮮明特點(diǎn)，賦予建筑工程設(shè)計(jì)更多的藝術(shù)氣息，促使總體空間趨向立體。同時(shí)，受全玻璃幕墻自身特殊性的影響，其施工流程簡(jiǎn)便且選用材料簡(jiǎn)單，重量輕，便于日常清洗維護(hù)，能營(yíng)造其它結(jié)構(gòu)幕墻無(wú)法比擬的裝飾效果，極具現(xiàn)代藝術(shù)氛圍。

2 建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

2.1 兼顧功能安全

即便建筑幕墻應(yīng)用期間不承擔(dān)建筑承重的職責(zé)，往往肩負(fù)著類似于建筑外圍幕布的角色，但是幕墻本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性直接決定建筑工程總體安全性。由此可見(jiàn)，建筑幕墻結(jié)構(gòu)施工期間以綜合考慮其自身藝術(shù)性及美觀性外，著重強(qiáng)調(diào)突出其使用安全，不得設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)及過(guò)于花哨的裝飾，反而忽略建筑幕墻結(jié)構(gòu)本身應(yīng)具備抗風(fēng)壓、重力荷載、平面內(nèi)變形等特點(diǎn)。

2.2 突出設(shè)計(jì)穩(wěn)定

從本質(zhì)角度來(lái)看，建筑幕墻結(jié)構(gòu)等同于建筑最外層“保護(hù)套”，一旦建筑工程遭受外力沖擊則首要遭受攻擊的部分為幕墻。由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)建筑幕墻結(jié)構(gòu)時(shí)不得忽略其穩(wěn)定性，盡量將美觀性與穩(wěn)定性相結(jié)合，便于應(yīng)對(duì)各種突發(fā)性狀況，例如：風(fēng)雨雷電等自然氣候，避免建筑幕墻結(jié)構(gòu)負(fù)荷過(guò)大產(chǎn)生各種安全性隱患。此外，施工之前所有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主龍骨必須全部經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算受力分析。

3 建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略分析

3.1 優(yōu)化安全性

除滿足結(jié)構(gòu)承載負(fù)荷要求外，建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須綜合考慮總體安全性，設(shè)計(jì)人員優(yōu)化其結(jié)構(gòu)安全性能，大幅度提升其結(jié)構(gòu)可靠性。例如，層間為5m高的建筑幕墻工程，主龍骨主要受力部位采用了4.5mm厚的鋁合金型材才能通過(guò)受力計(jì)算分析，我們可以通過(guò)主龍骨雙跨連接形式，把鋁型材壁厚降低到3.5mm厚。這樣即滿足了結(jié)構(gòu)的安全性，又降低了材料成本。

3.2 優(yōu)化載荷

由于荷載優(yōu)化占據(jù)著極其重要的地位及作用，客觀上要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員仔細(xì)權(quán)衡結(jié)構(gòu)形式及材料類型，以滿足荷載安全極限為前提條件，盡量選擇新型輕便材料為結(jié)構(gòu)主體材料，再綜合考慮局部單位面板所承受的風(fēng)荷載量大小計(jì)算其承載力，遵循因地制宜的原則適當(dāng)增減荷載筋肋，必要時(shí)采取相應(yīng)的折邊聯(lián)結(jié)措施，確保建筑幕墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，消除影響建筑工程使用安全的風(fēng)險(xiǎn)因素。

3.3 優(yōu)化熱工性能

建筑幕墻結(jié)構(gòu)不止需要具備裝飾美觀性，安全性等作用，還要具有很好的保溫性能。要想達(dá)到比較高的熱工性能，選擇好的保溫材料很重要，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性也對(duì)幕墻熱工性能起到極其重要的作用。斷熱條的長(zhǎng)度，斷熱條安裝的位置等都對(duì)幕墻熱工性能影響很大，尤其對(duì)于鋁合金門窗來(lái)說(shuō)，框料之間合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及斷熱條的位置都是非常非常重要的。

合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以滿足建筑項(xiàng)目熱工要求的前提下，大大的降低其余材料成本。另一種提高熱工性能的形式就是采用雙層幕墻結(jié)構(gòu)形式或雙層窗的結(jié)構(gòu)體系，能夠有效的隔絕熱量，同時(shí)又起到了循環(huán)通風(fēng)的極佳效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文探究，認(rèn)識(shí)到近幾年來(lái)我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)生翻天覆地的變化，促使建筑幕墻結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于工程項(xiàng)目建設(shè)領(lǐng)域。如何徹底解決建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工方面的問(wèn)題，大幅度提高建筑幕墻結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，得到越來(lái)越多從業(yè)人員的關(guān)注及重視。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員秉持實(shí)事求是的工作原則，綜合考慮建筑工程的功能及使用需求，以制定科學(xué)合理的建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為前提條件，規(guī)范其施工流程，為促進(jìn)建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平進(jìn)步提供強(qiáng)有力的支持。

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（作者單位：浙江亞廈幕墻有限公司）