淺析建筑幕墻結構設計及優化措施

袁森

摘要：目前，隨著我國國民經濟的快速增長和人們生活水平的提高，隨著城鎮化進程的不斷加快，人們對生活環境的要求越來越高，而建筑幕墻就是人們每天看到最多的，最受到人們的高度重視。目前不同樣式和使用功能的建筑幕墻已經被設計出來，并且投入到使用了，如大跨度的鋼結構、索結構、玻璃結構及其組合結構等高難度幕墻結構形式的設計得到了廣泛的應用。但是在建筑幕墻設計中還存在著很多問題，本文主要針對建筑幕墻設計中存在的問題及對策進行了分析和探究。

關鍵詞：建筑;幕墻結構設計;優化措施

引言：因為玻璃幕墻自身具有外觀市場、色彩絢麗、景觀效果與采光效果顯著等各方面的特點，而被廣泛的應用于我國的高層建筑設計中。我國的建筑玻璃幕墻景觀數十年的發展和應用，截至目前玻璃幕墻的總面積已經超過了2億平方米。然而，因為受到玻璃幕墻質量參差不齊、行業標準存在缺失、施工工藝不完善、后期維護與檢查措施不到位等各方面因素的影響。導致玻璃幕墻在實際應用的過程中，出現了嚴重的安全隱患，這些問題已經成為了影響玻璃幕墻發展和應用的重要原因之一。

1 建筑幕墻結構設計原則

在設計幕墻時，既要充分考慮它的功能性、美觀性以及整體結構，也要考慮整個工程要表達的風格和理念。

1.1外觀設計

外觀的設計要與周圍的環境相融合，在保證工程結構安全和功能健全的基礎上，提高其外在的美感。

1.2受力設計

作為建筑物外圍結構的幕墻，沒有承受整個建筑物的負載，所以設計幕墻時需要考慮幕墻自身的重量和風的負載。同時也要考慮到幕墻的熱脹冷縮、整體建筑的變形和移位、地質變化及地震對幕墻產生的影響。幕墻所在的柱子、梁和用到的連接件，也要有足夠的強度，幕墻與主體結構的結合要有位移能力，這些條件都滿足的情況下，才能保證幕墻不變形、不破裂。安全是幕墻設計的前提。

2 建筑幕墻結構設計內容

2.1方案的選定

幕墻的結構和面板材料，要根據建筑整體的設計效果、功能要求和設計的造型來選定。設計的結構形式有半隱式、全隱式、干法隱框幕墻、明框樣式等;普遍的幕墻板有玻璃、石材和金屬，還有最近新推出的光電幕墻板，根據室內或者室外的外觀要求，來確定設計的結構形式。在眾多的幕墻材料中，選擇鋁合金的比較多，因為可以減輕自重和增加耐用性。在一些跨度比較大的項目中，會選擇鋼立柱，因為要考慮到硬度的需要;一般的項目選擇鋁合金立柱比較多;如果設計視野比較寬闊的項目，還可以用點支結構設計。

2.2建筑結構的受力分析

在對建筑幕墻結構受力進行分析時，要對其承載的壓力大小和方向進行精確的計算，要綜合考慮風載荷、溫度引起的應力、重力等;北方地區還應該考慮雪載荷，通常按照其極限值來設計。使幕墻的彈性狀態、風壓變形、平面變形在可控的范圍內，確保其安全使用。同時對于不同的幕墻，要考慮其不同的受力特性和強度，要根據所選擇的材料和面板，來進行受力分析和計算。

2.3材料的選擇

隨著技術的發展，幕墻材料也在不斷推陳出新，更加的輕質化和功能化，目前常見的有：石材、陶瓷板、微晶玻璃、金屬裝飾保溫板、雙層中空玻璃、膠合玻璃等。要根據，建筑設計方案和想要達到的效果進行合理的面板選擇和結構材料選擇。

3 完善建筑幕墻設計的策略

3.1安全設計

在幕墻項目設計中，既要考慮幕墻自身的設計是否安全，也要考慮到幕墻對整個建筑安全性的影響和是否符合結構穩定性的要求。在抗震設計中，一定要保證幕墻的穩定性和可靠性。

3.2提高技術與工藝的要求

在實際的施工過程中會涉及到很多機械的操作和精密構建的安裝，這些都對技術人員的素質和能力提出比較高的要求，不僅如此，在安裝過程中還要進行高空作業，對技術人員的身體素質也要較高的要求，不能適應高空作業的技術人員不能進行高空作業。技術人員要對幕墻的安裝提供技術支持，因此要提高對技術人員的要求。

3.3環保節能方面的優化

在保證幕墻的安全性和功能性基礎上，還要考慮其長期的使用效益，通過采用新技術，可以大幅降低建筑的能耗。比如，近年來流行的雙層幕墻結構，通過利用氣壓差和煙囪效應，在可以控制的，進風口、排風口作用下，可以實現雙層幕墻之間的空氣自然循環。有效提高幕墻的保溫隔熱性能，通過自然的通風換氣，不需要增加額外的能源消耗，就可以提高人們工作和生活環境的舒適性。還可以采用光電幕墻，來為建筑提供清潔能源。雖然初期投入較高，但其長期的經濟效益和環境效益也非常可觀。

3.4型材斷面構造設計的合理性

在單元式幕墻的設計中型材斷面構造設計是很重要的。型材斷面構造設計決定單元式幕墻的安全性、工藝性，物理性能。但是幕墻設計師們只通過力學計算型材斷面的設計安全性，而忽視型材斷面對其他性能。因此單元幕墻的雨水滲漏情況很容易發生，尤其是頂樓。型材斷面設計須將其安全性、工藝性和結構防水同步考慮進去。合理設計型材端面及型材咬合位置，將水密線與氣密線分離，防止氣壓影響導致幕墻結構出現問題，斷面上不要在制作過程中開工藝孔，斷面設計時應考慮預留安裝軟披水膠條的槽口，以便板塊安裝后在縫隙處形成阻水屏障。

結語：

通過采用更新的技術和材料以及施工工藝，相信困擾幕墻行業的，安全隱患能夠得以解決，提高幕墻的使用壽命。同時幕墻施工企業對幕墻的后期維護工作要有相應的責任感，不能說驗收交付了就不管。在交付業主時，必須按照規定，提供詳細的幕墻維護說明書，和交底技術資料，便于業主的日常維護和管理，延長幕墻的使用壽命，從而推動我國幕墻建筑行業的健康有序發展。

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