建筑幕墻結構設計與優化探究

張永超

陜西省建筑設計研究院(集團）有限公司 陜西 西安 710018

引言

科技的進步，使得更多高新技術融合到建筑行業中。建筑幕墻作為建筑工程的外殼，也隨著建筑行業發展呈現出不同的結構與分類。在實際設計中，結構方面的設計發展不夠完善，仍舊存在一些問題，使得幕墻的整體結構不夠完美。為了解決設計存在的問題，仔細研究幕墻結構，設計出既實用又美觀的幕墻才是重點考慮的問題。

1 建筑幕墻的分類及特點

（1）玻璃幕墻。玻璃幕墻屬于新型墻體，可以將不同的元素有機結合到一起，滿足建筑美觀、節能等方面的需求，站在不同的角度上觀察建筑，會發現建筑的不同美感，這也是玻璃幕墻較為典型的特點，讓建筑物擁有多種色調，特別是外界環境出現變化時，例如，白天和夜晚的玻璃幕墻色調會產生動態變化，滿足人們不同的審美需求。同時，玻璃幕墻也存在一些缺陷問題，本身的局限性較高，容易出現光污染問題，并且能耗相對更高。玻璃幕墻的墻面雖然光潔透明，但是長時間使用后容易出現污染的現象，特別北方地區大氣含塵量相對更高，建筑投入使用一段時間后就會出現蒙塵的現象，加上玻璃幕墻的材質特點，長時間使用可能出現扭曲光線的現象，引發光污染[1]。

（2）單元式幕墻。單元式幕墻是當前建筑領域工程施工中應用比較普遍的一種，并且本身具有極大的發展潛力。單元式幕墻是在工廠進行統一生產，使用頂尖技術，質量完全能達到國家標準，工廠生產速度也非常有效率，因此在實際應用過程中備受推崇。單元式幕墻的特點是生產精度高、周期短，因為從頭到尾都是在工廠進行工業化加工，能夠保障大批量生產，可以為建筑領域帶來較高的經濟效益。另外，單元之間采用密封結構進行組裝，因此，單元式幕墻是無須使用密封膠等材料的，這樣也就不用考慮天氣因素等影響到幕墻的質量。密封性較高的單元式幕墻擁有水密性、抗風等優勢，非常符合當前社會號召的綠色發展理念。

2 建筑幕墻設計思路

（1）預埋件設計。預埋件設計一直使幕墻設計的關鍵，直接影響最終設計效果。為此，在幕墻設計時，首先要對工程進度、設計情況、施工情況等方面都有著基本的了解，一旦發現設計問題，要及時調整設計方案，選擇科學合理的補救措施。前置預埋件采用熱軋鋼筋制成，常用的型號有三種，分別為HRB235、HRB335、HRB400，在設計預埋件時，要綜合考慮多方面需求，確定一個最佳的錨固長度，后置預埋件與前置預埋件有所不同，可以選擇固定組合方式，將倒錐形粘接性錨栓與鍍鋅鋼板合理組合，控制好錨栓級別，同時控制好錨固深度，在確定預埋件設計方案以后，還可以現場測試預埋件的承載能力，確認無誤才能正式施工[2]。

（2）立柱與橫梁。建筑幕墻設計時立柱的設置也是十分重要的環節，設計者在設計時，需要對建筑工程區域的相關信息進行搜集和掌握，例如：建設區域的抗震設防烈度、場地類別、風壓系數等重要參數。通過收集建筑的信息進行系統的分析，從而科學地設計確定立柱。此外，立柱與橫梁材料的選擇也需要合理，盡可能選擇鋁合金類材料，并在施工中對材料進行防腐處理。

（3）幕墻與主體連接設計。在建筑幕墻施工過程中，支座與板件一般采取焊接的連接方案，直接影響到最終的幕墻質量。在連接幕墻與主體結構時，一般安裝單個螺栓，這就需要提高角碼彎矩，給后續的加固工作帶來不小的挑戰。面對該現象，在安裝主龍骨與主體結構時，需要熱浸鍍鋅鋼角碼，在設置時則要采取兩行一列式，要注意一個關鍵的問題，就是幕墻施工期間要在連接鋁合金立柱之前，將絕緣墊片放置在適合的位置上，這樣主要是為了防止腐蝕問題，金屬如果直接接觸，可能出現雙金屬腐蝕的現象。

3 優化建筑幕墻設計的相關建議

一是加強對新材料的運用，如刷涂二氧化鈦材料，可以提升幕墻隔熱性能。現階段，出現很多新型幕墻材料，給幕墻設計提供了很多新的可能，同時滿足建筑節能環保要求。二是加強多功能幕墻設計，由于新材料及新技術的大量運用，改變了建筑幕墻形式，例如，玻璃幕墻就可以考慮多方面因素運用中空玻璃、鍍膜玻璃等，這些玻璃幕墻在原有基礎上優化某方面性能。三是應用新型構造技術，玻璃幕墻可以采用環形雙層結構，既可以達到隔離的目的，又可以劃分房間功能區。四是培養更多的幕墻專業設計，現階段幕墻設計人員的專業水平較低，為此要加強專項化培訓，持續提高設計人員綜合能力，讓設計人員具有匹配功能的素質，才能更好地學習新知識，運用先進的設計手段，保持幕墻設計的創新性。五是結合施工環境對設計形式進行協調處理，要想設計出科學合理的幕墻設計方案，就要保持方案的協調性，控制好施工進度及設計進度，調查好現場情況在開展幕墻設計，遵循一定的設計順序，才能最大化發揮幕墻的實際功能[3]。

4 幕墻設計注意事項

與普通墻面相比，幕墻的組成部件可以更換，可有效地提升幕墻的使用質量。在實際設計中，設計人員需要充分考慮幕墻的使用年限，最長壽命不超過25年，對于預埋件這種較難操作的部件，使用壽命應為50年。目前，玻璃幕墻應用較為普遍，設計人員要明確并不是所有玻璃材料都具備相同的性質，其安放位置需要合理，才能發揮出玻璃幕墻的作用。

5 結束語

綜上所述，隨著建筑行業的不斷發展，幕墻設計也朝著不斷創新的方面發展。并且在材質等方面也有了很大的改變。針對幕墻結構設計，需要綜合的考慮到功能性和安全性，結合實際進行設計。并對建筑的荷載、采光通風等多項因素進行科學衡量，在保證經濟性的前提下進行優化，提升建筑行業的建筑質量，推動建筑行業長足發展。