建筑幕墙结构设计的若干理念及应用

建筑幕墙结构设计的若干理念与应用

李少甫

（清华大学土木工程系北京100084）

E-mail:

第一部分引言

一、建筑幕墙及其组成

1、建筑幕墙：是表面具有屏幕效应的一种建筑工程构筑

物。

2、建筑幕墙结构的组成：是由玻璃、石料、等面板、与铝、

钢等支承结构连接、安装组成的一种建筑工程结构，它

可以相对独立或依附于主体建筑结构。

二、建筑幕墙的类型

1、按用途分类：

（1）围护性建筑幕墙；

（2）装饰性建筑幕墙；

2、按构造分类：

（1）构件式幕墙；

（2）单元式幕墙；

（3）双层幕墙；

（4）天幕；

（5）楼层。

3、按面板材料分类：

（1）玻璃幕墙；

（2）金属幕墙；

（3）石材幕墙；

（4）复合材料幕墙；

4、按面板支承状况分类：

（1）框支式：明框，隐框，半隐框玻璃幕墙

（2）点支式：有孔玻璃幕墙；无孔（补丁）玻璃幕墙；

（3）肋支式：玻璃肋支全玻幕墙等。

5、按密闭类型分类：

（1）封闭式建筑幕墙；

（2）开敞式建筑幕墙。

6、按支承结构材料分类：铝型材，钢材，玻璃。

7、按支承结构性状分类：

（1）刚性结构：梁格；桁架；网架；格栅；刚架；拱；

（2）柔性结构：拉索；张拉索杆体系等。

三、建筑玻璃幕应用设计的趋势

1、近年的几座公共建筑设计构思

·北京植物园温室：叶对根的回报。

·国家大剧院：天鹅水中下的蛋，顶盖覆盖平面为：

212.24×143.64m的椭球形壳体杆系结构。

·首都新博物馆：展现长城、巨型青铜器文物至

现代化的理念，东立面为40×60m的玻璃幕墙，

并支承悬挑21m的屋盖部分。

·首都新天文馆：显示宇宙弦象理念，采用了四个沿高度变截面及变形心座标的龙卷风样筒体。部

分主墙面为曲面玻璃幕；马鞍喇叭形出入口，采

用多曲面的中空钢化、加层玻璃。

·深圳机场新航站楼：显示大鹏展翅形态。屋盖

135×195m，最大悬挑18m，幕墙支承结构上端

节点与屋架采用三维可动连接。

·湖南国际会展中心：

总用地76000㎡；

总建筑面积95638㎡占地28196㎡，东西长242。

8米，南北宽141。0米，地上2层，局部6层，

檐口30～39米；

屋盖主桁架设计呈巨龙腾飞型。

·济南遥墙国际机场航站楼：建筑造型呈现展翅飞翔的大鸟，总长486米，宽66。7～145米，

屋面高14～32米。

2、建筑设计的趋势

·理念构思新颖；

·寓意概括形象：

·体形怪异复杂；

·空间灵便巨大；

·内外通透交流；

·结构外露优美；

·功能齐全完善。

四、建筑幕墙结构的设计趋势特征

建筑幕墙结构是用以支承建筑幕墙的骨架，需要配合并适应建筑设计的要求。由于上述建筑设计的趋势要求，其支承结构的设计也具有与之相应的以下趋势和特征：1空间、跨度巨大；

2类型多样，体系复杂；

3杆件稀少，截面细小：

4节点可靠，美观大方：

5材质优良，加工精良；

6便于维修，耐用久长；

五、建筑幕墙设计的一些基本理念

1、玻璃幕建筑的设计涉及许多方面，是多学科多工种众

人的共同创作；需要各方相互尊重、切磋配合、协调一

致。

2、设计应以建筑为主导，结构为基础，功能为关键，并

把结构可靠放在第一位。

3、玻璃幕建筑是由脆性材料玻璃，弹塑材料金属，粘弹

性材料结构胶等多种性质不同材料组成的建筑结构，其

结构设计的成败在于能否统筹兼顾，合理利用各种材料

特性组成的性能可靠，经济合理，效益良好的建筑工程

构筑物。它必须具备建筑工程结构的必要功能特征。

第二部分

建筑幕墙结构设计的基本理念

李少甫

（清华大学土木工程系北京100084）

E-mail:

一、建筑幕墙结构的构成

·建筑幕墙结构是由玻璃、石材、铝材、钢材等加工成的板件，经连接、安装而构成的一种建筑工程结构。·工程结构是人们为社会生活需要而设计建造的一种工程构筑物，它需要承受各种可能的作用，并能满足各项预定功能的要求并具有足够的可靠性（安全性、适用性和耐久性）。

·施加于结构物的作用可分为自然和人为环境两类作用。

直接施加在结构上的作用又称荷载，如风，雪，雨，

海浪，人群，设备，等；非直接施加在结构上的直称

其为作用，如地震，温度，支座沉降，强制装配等。

二、结构设计的目的

钢结构设计的目的在于使所设计的构筑物，在建造时和建成后，在各种可能作用下具有足够的可靠性，并使其

与社会经济效益有最佳平衡。

三、建筑幕墙支承结构的类别

1、按材料分类：

·铝合金支承结构；

·钢、不锈钢支承结构；

·玻璃（肋）支承结构。

2、按支承结构体系分类：梁格；桁架；网架；格栅；

刚架；拱架；拉索；张拉索杆体系；组合体系；

杂交体系等。

3、按支承结构受力变形特征分类：刚性（线性）

结构；柔性（非线性）结构。

4、按支承结构所用钢材型号的分类：

·轻型钢结构，主要以厚度（1.5㎜—6.0㎜）钢板和小型号型钢组成的钢结构；

·普通钢结构，主要以普通厚度（8㎜—40㎜）

钢板和普通型号型钢组成的钢结构；

·重型钢结构, 主要以较厚度（40㎜—100㎜）钢板和大号型钢组成的钢结构；

5、按支承结构构件截面成型方法分类：

·热轧型材；

·冷弯、挤压型材；

·焊接等的组合截面型材。