建筑幕墙结构设计要点及优化策略探讨

建筑幕墙结构设计要点及优化策略探讨

发表时间：2018-08-09T10:37:45.827Z 来源：《新材料.新装饰》2018年2月下作者：杜韵聪

[导读] 本文主要对建筑幕墙结构设计原则、要点及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

（广州铝质装饰工程有限公司）

摘要：本文主要对建筑幕墙结构设计原则、要点及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：现代建筑幕墙；结构设计；考虑问题；优化策略

一、前言

建筑幕墙结构设计作为建筑设计的一个重要组成部分，在现代建筑中建筑幕墙直接影响着建筑物的整体形象，建筑幕墙的质量也直接关系着建筑物的整体质量，在建筑设计中加强建筑幕墙的结构设计是保证建筑幕墙质量的关键。基于此，本文主要对建筑幕墙结构设计原则、要点及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

二、建筑幕墙结构设计的基本原则

（1）造型美观原则。建筑幕墙作为建筑装饰围护结构，其建筑外观是非常重要的，建筑的整体外观体现在建筑设计理念和风格上。那么在幕墙设计中要充分了解建筑设计的概念，受原建筑设计的重视的同时保持建筑设计的整体一致性，从而体现建筑艺术的总体设计。

（2）安全可靠原则。幕墙设计和施工除保持一致性外，幕墙工程作为围护结构的施工，幕墙设计使用安全是关键，有关法律和法规的幕墙技术有具体规定，设计必须遵循的法律法规的规范要求，以确保设计的基础上，施工技术水平，符合行业标准。

（3）经济性的原则。幕墙不仅要考虑结构的安全性和外观，还要考虑施工项目总投资的控制，即在上述原则的基础上，对幕墙设计考虑经济的要求，保证业主对资金投入的合理性，以最经济的成本达到最高的建筑外观的安全和美观。

（4）绿色节能原则。减少建筑能耗和解决环境问题已上升到国家标准的水平，绿色建筑将是未来发展方向的建筑，建筑幕墙是整个建筑的一部分，作为建筑围护体系，建筑室内和室外能源屏障的最薄弱环节，可以说建筑节能关键在于幕墙门窗，所以建筑幕墙设计必须符合有关规范的节能设计的要求。

三、建筑幕墙结构设计要点

（1）合理选择结构方案。建筑幕墙的设计是否成功，需要看选择的结构设计方案是否合理。结构对于幕墙来说相当重要，结构不同，幕墙就会产生不同的承受力、传感力，继而就会影响到幕墙的质量与稳定性。同时，幕墙结构设计不同，其设计成本也会不同。因此，为了选择出既满足质量要求要符合经济成本的幕墙设计，需要设计师，一方面充分了解施工的条件、材料的质量、幕墙的结构特点等；另一方面，要与其他设计师进行相互的交流与借鉴，集众人的智慧选择最合理的方案。

（2）选用恰当的计算简图。“失之毫厘谬以千里”，计算是结构设计的重要一环，数值的准确性，不仅关系到我们结构设计的选取，还关系到工程的施工安全与质量控制，因此，我们要小心计算。建筑结构计算不是简单的数值计算，需要在计算简图上开展，即使在计算过程中，小心谨慎，但是若简图选择不当，也会产生计算错误。所以需要选择恰当的计算简图来配合建筑幕墙的结构设计。

（3）正确分析计算结果。计算机技术的不断成熟，使得计算机成为了我们生活中必不可少的工具。计算机计算，已经逐渐取代人工计算成为了社会发展的一个趋势。一方面，我们需要选取那些质量过硬、口碑较好、技术水平高，且符合使用条件的软件；另一方面，对于计算机算出的数值，还需要凭借设计师的工作经验来进行分析与校对，以此来保证计算结果的准确性。

（4）采取相应的构造措施。连接节点的设计是否合理，直接关系到整个结构的质量是否可靠。因此，在进行幕墙结构设计时，要十分关注结构连接节点的设计，不要出现焊缝的遗漏等。

四、建筑幕墙结构设计的优化策略

（1）载荷优化。建筑幕墙的设计中，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应该按下列规定确定。计算主要受力结构时，应按下列式算：Wk=βzμsμzWo，式中:Wk--凤荷载标准值kN/m2；βz--高度z处的风振系数；μs--风荷载体型系数；μz--风高度变化系数；Wo--基本凤压(kN/m2)。计算围护结构时，应按下式计算：Wk=βgzμslμzWo ，式中:βgz--高度z处的阵风系数；μsl--风荷载局部体型系数。基本风压应采用按规范的方法规定50年重现期的风压，但不得小于0.3kN/m2。对于高层建筑及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的规定。

（2）结构经济性优化。结构设计的经济性需要根据幕墙结构的面板布置以及主体结构的支撑等条件，考虑结构型式的经济合理性，在对载荷与结构尺寸要求的计算上，合理的选择最佳方案，避免设计尺寸过大或性能条件取值过高而造成材料浪费。在结构型式上尽量采用结构简单的简支梁或双支点梁结构，合理利用材料的力学性能，提高结构的可靠性，实现成本控制。

（3）开发和应用新的玻璃幕墙材料。传统材料虽然便宜易得，但是存在很多弊端。这就要求设计者在设计的过程中更多的发现和使用新材料。比如在幕墙表面涂覆一层具有自清洁作用的涂层，比如说氧化钛，在光照的作用下有自清洁的作用。还可以在幕墙表面镀一层低辐射薄膜，这样就可以使幕墙有很好的隔热作用，起到保温的作用，达到节能减排的效果。因此，在幕墙选材时应该材料本身的性能和外部具体条件的要求进行综合考虑，量体裁衣，达到室外室内的安全、健康、舒适、和节能减排的要求。

（4）安全性优化。为了保证幕墙结构能正常工作，在设计每一构件时，首先要使构件在外力作用下不破坏，即每一构件要有足够的强度。第二要考虑构件在外力作用下要变形，但变形不能超过某一允许范围，即每一构件要有足够的刚度。最后，构件在外力作用下，可能原来的形状不能继续维持而要突然改变，即原来的平衡形式不能保持稳定。幕墙构件设计时，应当考虑以上三方面以及参数本身、构造方面的要求，以数学表达式的方式写出。假如所设计的构件能符合强度、刚度和稳定性的要求，就认为设计是安全的。较大型的玻璃采光顶，必须使用耐火极限不低于0.25h的三级耐火级的吊顶，同时满足结构防火的要求，其他如防雷、防高空坠物、防冰雹等设计要求，在抗震设计中，玻璃幕墙的镶嵌深度要保证可靠固定。重点做好各构件连接点的设计优化，幕墙结构消防安全通道的影响布置也很重要。

（5）加强新型多功能幕墙的设计。目前，我国的建筑幕墙普遍不具有节能环保的性能，极大的浪费了社会的资源，造成了环境的污染，不利于我国经济的可持续发展。基于此，幕墙的设计者大胆的创新极为重要，只有用于创新才能设计出更加环保节能的幕墙。比如国