建筑幕墙结构设计及优化措施探讨仇玉龙

建筑幕墙结构设计及优化措施探讨仇玉龙

发表时间：2019-12-27T14:05:32.057Z 来源：《工程管理前沿》2019年23期作者：仇玉龙

[导读] 近年来，随着我国科学技术的快速发展，建筑行业也将越来越多的科技因素融入了进去

摘要：近年来，随着我国科学技术的快速发展，建筑行业也将越来越多的科技因素融入了进去，其中建筑幕墙作为一个建筑的外壳，也有了很多不同的结构和分类。然而一些幕墙在进行结构设计的时候仍然存在着一些问题，影响着整个结构的功能性和美观性，如何解决这一系列问题，不断优化对幕墙的结构设计是一个值得考虑的问题。

关键词：建筑幕墙;结构设计;优化措施

引言

由于玻璃幕墙外观时尚、色彩绚丽、以及良好的景观效果和采光效果，在我国得到了大量的应用。通过30多年以来的应用，我国现有玻璃幕墙的面积已经超过了2亿平方米。但由于产品质量的良莠不齐以及缺乏严格的行业标准，施工工艺的不完善，再加上玻璃幕墙的使用单位缺乏完善的维护和检查措施，因此，造成了严重的安全隐患，使得人们对玻璃幕墙的安全性担忧日益剧增。虽然近年来新材料和新工艺在不断地完善，但仍有需要优化和改进的地方。

1建筑幕墙结构设计原则

在设计幕墙时，既要充分考虑它的功能性、美观性以及整体结构，也要考虑整个工程要表达的风格和理念。

1.1外观设计

外观的设计要与周围的环境相融合，在保证工程结构安全和功能健全的基础上，提高其外在的美感。

1.2受力设计

作为建筑物外围结构的幕墙，没有承受整个建筑物的负载，所以设计幕墙时需要考虑幕墙自身的重量和风的负载。同时也要考虑到幕墙的热胀冷缩、整体建筑的变形和移位、地质变化及地震对幕墙产生的影响。幕墙所在的柱子、梁和用到的连接件，也要有足够的强度，幕墙与主体结构的结合要有位移能力，这些条件都满足的情况下，才能保证幕墙不变形、不破裂。安全是幕墙设计的前提。

2建筑幕墙主流设计思路

建筑幕墙是现代建筑的一种全新建构形式，由于其兼顾美观与实用性等功能，在设计之初往往从简洁、轻便、耐久等为主要注重点，但在特高层或复杂结构建筑中，建筑幕墙也需要考虑到稳定性和承重能力。

2.1功能性与安全性折衷设计

建筑幕墙大多数时候并不承担建筑承重任务，而像是一面悬挂的幕布披在建筑外围，因而得名。建筑幕墙在设计时最主要的注重点，还是从整体上增加建筑物的光彩及外型上的美观，为此，很多建筑幕墙在设计时极尽结构之复杂，选料之奢侈，却往往忽略了幕墙作为建筑结构的一部分，其关系到整座建筑的整体安全性。因此，在幕墙结构选材和设计时，要充分考虑到其在基础使用要求之下，幕墙的基本承重力，抗压力，耐牵扯力等。

2.2在各种自然环境或突发状况下的稳定性

由于幕墙是整座建筑的外衣，一旦有外力作用在建筑体，最先承受压力的就是这层幕墙。只考虑外观效果的幕墙无法在不同环境或突发状况下，保证其结构的稳定性和安全性。设计师在设计幕墙时，需要充分考虑到一旦遭遇风、雨、雷、电等各种自然气象，幕墙的风载荷、雪载荷、电载荷等隐患，要计算出幕墙对于这些自然载荷或外力载荷的承力程度。

2.3功能性、安全性与经济性统一考虑

建筑物幕墙最主要的功能是美化建筑外观，其次是墙体承重，是现代建筑学在高新技术影响下自然衍生出来的产物。我们在设计建筑幕墙时，不能光想着怎样让外面看上去更光鲜亮丽，酷炫逼人，也要考虑到整个构造的耗料价值，整体安全性能，只有从这三方面折衷考虑，且都能基本达标的设计方案，才能称之为上乘之选。

3建筑幕墙结构设计的优化措施

3.1安全性的优化

在幕墙设计时要特别注意垂直幕墙的刚度和结构稳定性，大多数幕墙脱落事故，都是发生在垂直幕墙上，要确保各结构关键节点的连接稳定性和可靠性，尤其是玻璃幕墙，受温度影响非常大，很容易出现爆裂。因此在玻璃幕墙节点设计时，要注意预留玻璃边缘与镶嵌槽底板间的配合间隙，防止玻璃因为挤压应力而破坏。在有条件的情况下，尽量选用夹层玻璃，也可以采用贴膜玻璃。这样子在玻璃发生破碎时，也会是一个整体固定在框架上，而不会短时间内脱落，给维修更换就有一定的时间，可以极大的提高安全性。而对于玻璃采光顶，在确保采光的同时，要考虑其防雷性、耐火性和刚度，防止高空坠物破坏，还要在消防方面进行设计，防止火灾时发生爆裂、塌落。另外开启窗的安全性设计也不容忽视，在各地均出现了由于设计缺陷和维护管理不善导致的窗户脱落现象，其事故率仅次于玻璃爆裂。由于开启窗结构复杂，设计人员往往由于理解不透彻，或者不重视，而造成设计上的缺陷。目前，开启窗设计上的缺陷主要有：顶框与横龙骨、扣板的连接传力不可靠，开启扇底部没有设计铝合金或不锈钢托条，框与龙骨连接处的螺钉设计间距过大，不符合规范要求。选用摩擦式铰链时，要根据开启窗的重量和开启角度结合开启部位的风压，来计算和合理选择铰链。在铰链连接处，要合理增加铝合金型材的厚度，必要时内部增加钢衬提高局部强度，并采用相应规格的不锈钢拉铆钉固定。采用挂钩式框扇连接时，由于开启扇上的横龙骨除了承受上玻璃板块的自重，还要承受开启扇自重，因此所需要的刚度要远大于其它位置处横龙骨。要单独对其刚度进行计算，可以采用加大横龙骨截面尺寸、增加厚度或，加装钢衬等措施以提高横龙骨刚度。

3.2加强幕墙设计人员的专业技能水平

为了保证幕墙设计的水平符合实际工程的需求，不仅要提高幕墙设计工作的管控力度，还要对设计人员进行合理的教育和培训工作。首先，加强对相关设计人员自身幕墙设计知识以及技能的培训，并确保其可以进行熟练的掌握，从而提升幕墙设计的水平；其次，加强设计人员之间知识的交流和共享，进一步的推动幕墙技术的发展，提升幕墙的技术；最后，加强对幕墙技术的重视能力，制定定期的培训计划，提升人员的设计水平，也提升建筑幕墙设计项目的发展速度。

3.3采光保温等功能性优化

建筑幕墙不仅需要有装饰美观的作用，还要具有安全性。其实不仅如此，它还发挥着采光保温的功效，同样也是建筑幕墙的主打功能