建筑幕墙设计中的优化问题

下， 实现 目标 最大化 ， 使幕墙 的生产成本尽量 达到最经济要求 。
１ 立 面分格
在幕墙立面分格 设计 中 ， 理 的分 格优 化 ， 合 对幕 墙成 本 的控 制效果十分显著 ， 根据 经验 ， 分格优化有 时可 降低 总成本的 ３ ％～ ６ ％。所谓分格优化 ， 即是在满足外 观 、 能、 功 构件 受力等 条件 下 ，
的受 力 较 好 ， 用 的 铝 材 也 少 。 所
２ 节点 系统选 择与 优化
３ １ 梁 系是 否采 用连 续 梁的优化 问题 ．
远 没有达到最大优化 的要求 。
如 果 梁 采 用 最 大 优 化 设 计 ， 将 图 ４的 梁 在 距 离 支 点 ２一 定 可
距 离切断 ， 计算 简图见图 ６ 。这时 ， 梁系处于静定状态 。当 ａ达到
中 图分 类 号 ： １ ＴＵ３ ８ 文 献标 识 码 ： Ａ
所有 的优 化设计都 必须结合 实际工程 的具 本文叙述 的优化 设计 ， 仅仅 指计算 优化 ， 是从 幕墙立 面 要求等的限制 。因此 ， 不 而
分格 、 节点系统选择 与设 计 、 结构计算 等多方 面着 手 ， 实现 综合 的 体情况进行。 优化设 计 。在满 足有关 的规范 要求 、 安全适 用 、 技术先 进 的情 况
建 筑 幕 墙 设 计 中 的 优 化 问 题
吴 光 琼
摘 要： 根据 多年工作体会 ， 就建筑幕墙设计 中立 面分格设 计、 节点系统选择及优 化、 幕墙支撑结构优 化进 行 了较详细 的
分析与讨论 ， 并对优化结果 的经济性作 了评估 ， 而使 得幕 墙的生产成本达到最经济要 求。 从 关键 词化
一
某一数值 时 ， 弯矩 曲线 如 图 ７所示 。从 图 ７中可 以看 到 ， 在相 同 般来说 ， 在结构计算 中要做 到最 大优化是很 难的 。因为在 梁 系 、 同层 高 、 同荷载 条件下 ， 相 相 采用最 大优 化设 计后 ， 支点 ２
幕墙构件的未知方程组 中， 一般 的代 数方法很难 求解 。即使从 处 的弯矩与梁的 中部弯矩完全相 同 ， 用 均为 Ｍ ＝１１２４０Ｎ・Ｉ， １ ０ ＩＴ ＹＩ 理论上 找到了最 大化 的设计 ， 会受 实际条 件如 支点 条件 、 观 最 大弯矩 比连续 梁降低 了 ２ ． ％。 也 外 ６２
尽量使单位面积所 占的周边 长度 处于 最小状 态 。这 样不 仅可 以
节省幕墙龙骨 、 附件 、 结构胶 、 接件 、 连 支座 、 件等 的用 量和减 少 埋
Ａ ＝ １３ Ｉ＝ ３７ ７９ ６ ６ １ Ｗ ＝ ４ ｏ ８３ ７
人工成本 。同时 ， 对幕墙 的气 密性 能 、 密性能 、 水 热工性 能等都 有
第３ ６卷 第 ２ ２期 ２０ １０ 年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣｒＵＲＥ
Ｖｏ． ６ Ｎｏ ２ １３ ． ２
Ａｕ ． ２ １ ｇ ００
・ ８７ ・
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ２ —０ ７０ １ ０ —８ ５ ２ １ ）２０ ８ —３
由于分格相对合理 ， 每平 方米所用的铝料 总量不 到 １ ． ｇ １ ５ｋ 。
对于如此 高的楼层 、 如此大 的风 压和 如此厚 的玻 璃 面板 ， 支承 条
件并不有利的情况下 ， 铝料用量 是相当节省的。 此
图３
隐 框 幕 墙 系 统
设幕墙 的层 高为 Ｌ＝３６ ０ｒｎ， ０ －共两层 ， 柱杆 件承 受的均 ａ １ 立 在满足 系统构造 、 系统性能要求 和安装 、 维护要 求的前提 下 ， 布荷载为 ｔＮ／ ｍｍ； 立柱采用中间不切断的连续钢梁形式 ， 计算简图 选 择一套好 的节 点系统 ， 可有 效地控 制幕墙 成本 。一 般来说 ， 应 见图 ４利用计算程序求得的连续梁弯矩 曲线见图 ５ ， 。从 图 ５中可以 尽量采用立柱及横梁 的截 面相 对简单 、 材料 分配较 为合 理 、 构造 看到， 最大弯矩发生在支承点 ２处 ， ＝１ ０ ２ １ ｆ梁 的支 Ｍ ６８５Ｎ・Ｉ ， ５ Ｔ１ Ｆ 不复杂 的系统 。下面将两套 系统做 简单 的对 比， 系统 １为早 年流 点弯矩 比梁 的中部 弯矩大 了 ５ ． ％。因此 ， 力学 角度 分析 ， ９１ 从 梁 行 的一套小单元式隐框幕墙系统 ， 见图 ２ 系统 ２为另一套 隐框幕 ； 墙系统 ， 图 ３ 见 。从 以上两套料 的截 面参 数分析可知 ， ２种 系统 第
＂× １ ５０ ０
图 ２ 小 单 元 式 隐框 幕墙 系 统
图 １ 局 部 立 面 图
伽 州
ｎ
Ａ ＝ １２ ４ ７
Ｉ＝ ４７ １ １ ８ ６ ６
Ｗ ＝５ ３ ８ Ｏ６
一
Ａ＝５ １ ９ Ｌ ＝ ２ ６５ ５ ３ １ Ｊ ＝ ３ １６ ３ ０ ２ ｗ ， ５７ ３ ＝ ４
所改善 。广 州西塔外墙的单元式隐框 玻璃幕墙 ， 就是 一个很好 的
案 例 ，２ －７ 层 （ 高 ９ ． ２层 ２ 标 ４ ６ｍ～ ３ ４０ｍ） 墙 面 ” 段 大 圆 弧 ２． 的“ 三
４ ８１
位置 ， 层高 Ｈ＝４５ ０ｒｌ ， ０ ｑ 由于支承幕墙的主体为外挑楼板 ， ｌｎ ＿ － 并考虑
２ ７６１ ２ ５ ２２７ ４ ２ ８ １ ０ ３５２ ： ４ ５８３
．
凸ｎ 一 Ｕ＿ 。 杵 圈【 ＿ —
单元式幕墙的安装问题 ， 每楼层只能设置一个支点 。风荷载标准值
达 ＝４６３ｋ ／ ， ．２ Ｎ Ｗ 组合荷载设计值 达 议 ＝６ ６ Ｎ Ｗ 。我们 恰 ．７ｋ ／ 采用 ａ×ｂ ０ ｎ ×４５ ０ｍｉ 的分格形式 ， ＝１５ ０ｒ ３ ０ ｔ ａ ． ｔ 局部分格见 图 １ 。