建筑幕墻結構設計要點與優(yōu)化策略分析

徐健 張恒

摘要：近年來，伴隨社會進步及經(jīng)濟發(fā)展，建筑設計行業(yè)的規(guī)模持續(xù)擴大，社會對建筑幕墻結構設計的要求也更為嚴格。建筑幕墻作為建筑工程的外圍護結構，其結構設計的科學性及合理性與建筑工程使用安全間存在著密切聯(lián)系。一旦忽略結構設計要點則無法保證其使用年限，甚至可能埋下安全隱患造成不可預估性損失。本文以建筑幕墻結構設計切入點，分析其要點，進一步提出具體的優(yōu)化策略，旨在為相關從業(yè)人員積累更多的實踐經(jīng)驗。

關鍵詞：建筑幕墻結構;設計要點;優(yōu)化策略

近年來，受城市化建設進程持續(xù)深化的影響，建筑幕墻工程數(shù)量日漸增多，促使建筑幕墻日趨普及廣泛。幕墻結構作為建筑工程施工作業(yè)期間最為重要的環(huán)節(jié)之一，其結構設計的科學性及合理性直接決定幕墻的美觀性及安全性，說明幕墻結構設計環(huán)節(jié)對于建筑工程的影響相當深遠。隨著建筑技術水平趨向成熟，建筑幕墻結構施工技術及所使用的材料得到迭代更新，而社會大眾對于建筑幕墻結構設計的要求也更為嚴格。除去明確使用需求外，建筑幕墻結構設計人員必須轉變自身設計理念，制定合理的設計優(yōu)化方案，在滿足行業(yè)規(guī)范的前提下，大幅度提升幕墻結構的設計質(zhì)量，提高材料的利用率。鑒于此，本文針對“建筑幕墻結構設計要點及優(yōu)化策略”進行分析與研究具有重要的價值意義。

1 建筑幕墻類型及特點分析

1.1 單元式幕墻

單元式幕墻是普及廣泛且發(fā)展?jié)摿姷囊环N建筑幕墻結構形式，主要通過工廠統(tǒng)一生產(chǎn)組裝且其生產(chǎn)技術標準相對規(guī)范，具有生產(chǎn)速度快及組裝質(zhì)量好等鮮明特點，深受市場歡迎及肯定。與其他類型建筑幕墻相比，單元式幕墻本身結構設計合理，單元板塊通過雨幕原理能夠有效的達到防水、排水效果。另外單元式幕墻由生產(chǎn)至組裝環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)工業(yè)化，其生產(chǎn)精確度較高且生產(chǎn)周期較短，能明顯提高幕墻生產(chǎn)效率，贏得更多的社會效益及經(jīng)濟效益。此外，幕墻單元板塊內(nèi)部結構設計時全部采用密封處理，不需要現(xiàn)場再次填注密封膠，擺脫施工現(xiàn)場及天氣因素的局限，大大提高其水密性及氣密性。

1.2 全玻璃幕墻

一般說來，全玻璃幕墻指全視野全透明的玻璃幕墻，能充分發(fā)揮其透明性的作用，將建筑工程室內(nèi)外環(huán)境相結合。由于通過玻璃人眼能夠觀察到全玻幕墻的龍骨，所以全玻璃幕墻的結構設計在保證安全性的前提下，還需要充分的考慮其美觀性，比如常見的拉鎖式全玻幕墻或者吊掛式全玻幕墻都有其獨特的觀賞性，極大程度上豐富幕墻功能，不再是單一性支持結構，具有美觀性及觀賞性等鮮明特點，賦予建筑工程設計更多的藝術氣息，促使總體空間趨向立體。同時，受全玻璃幕墻自身特殊性的影響，其施工流程簡便且選用材料簡單，重量輕，便于日常清洗維護，能營造其它結構幕墻無法比擬的裝飾效果，極具現(xiàn)代藝術氛圍。

2 建筑幕墻結構設計的要點分析

2.1 兼顧功能安全

即便建筑幕墻應用期間不承擔建筑承重的職責，往往肩負著類似于建筑外圍幕布的角色，但是幕墻本身結構設計的合理性直接決定建筑工程總體安全性。由此可見，建筑幕墻結構施工期間以綜合考慮其自身藝術性及美觀性外，著重強調(diào)突出其使用安全，不得設計過于復雜的結構及過于花哨的裝飾，反而忽略建筑幕墻結構本身應具備抗風壓、重力荷載、平面內(nèi)變形等特點。

2.2 突出設計穩(wěn)定

從本質(zhì)角度來看，建筑幕墻結構等同于建筑最外層“保護套”，一旦建筑工程遭受外力沖擊則首要遭受攻擊的部分為幕墻。由此可見，設計建筑幕墻結構時不得忽略其穩(wěn)定性，盡量將美觀性與穩(wěn)定性相結合，便于應對各種突發(fā)性狀況，例如：風雨雷電等自然氣候，避免建筑幕墻結構負荷過大產(chǎn)生各種安全性隱患。此外，施工之前所有結構設計的主龍骨必須全部經(jīng)過結構計算受力分析。

3 建筑幕墻結構設計的優(yōu)化策略分析

3.1 優(yōu)化安全性

除滿足結構承載負荷要求外，建筑幕墻結構設計必須綜合考慮總體安全性，設計人員優(yōu)化其結構安全性能，大幅度提升其結構可靠性。例如，層間為5m高的建筑幕墻工程，主龍骨主要受力部位采用了4.5mm厚的鋁合金型材才能通過受力計算分析，我們可以通過主龍骨雙跨連接形式，把鋁型材壁厚降低到3.5mm厚。這樣即滿足了結構的安全性，又降低了材料成本。

3.2 優(yōu)化載荷

由于荷載優(yōu)化占據(jù)著極其重要的地位及作用，客觀上要求相關設計人員仔細權衡結構形式及材料類型，以滿足荷載安全極限為前提條件，盡量選擇新型輕便材料為結構主體材料，再綜合考慮局部單位面板所承受的風荷載量大小計算其承載力，遵循因地制宜的原則適當增減荷載筋肋，必要時采取相應的折邊聯(lián)結措施，確保建筑幕墻結構的穩(wěn)定性，消除影響建筑工程使用安全的風險因素。

3.3 優(yōu)化熱工性能

建筑幕墻結構不止需要具備裝飾美觀性，安全性等作用，還要具有很好的保溫性能。要想達到比較高的熱工性能，選擇好的保溫材料很重要，其結構設計的合理性也對幕墻熱工性能起到極其重要的作用。斷熱條的長度，斷熱條安裝的位置等都對幕墻熱工性能影響很大，尤其對于鋁合金門窗來說，框料之間合理的結構設計及斷熱條的位置都是非常非常重要的。

合理的結構優(yōu)化設計可以滿足建筑項目熱工要求的前提下，大大的降低其余材料成本。另一種提高熱工性能的形式就是采用雙層幕墻結構形式或雙層窗的結構體系，能夠有效的隔絕熱量，同時又起到了循環(huán)通風的極佳效果。

4 結語

通過本文探究，認識到近幾年來我國建筑行業(yè)發(fā)生翻天覆地的變化，促使建筑幕墻結構被廣泛應用于工程項目建設領域。如何徹底解決建筑幕墻結構設計及施工方面的問題，大幅度提高建筑幕墻結構的施工質(zhì)量，得到越來越多從業(yè)人員的關注及重視。因此，相關設計人員秉持實事求是的工作原則，綜合考慮建筑工程的功能及使用需求，以制定科學合理的建筑幕墻結構設計方案為前提條件，規(guī)范其施工流程，為促進建筑幕墻結構設計水平進步提供強有力的支持。

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（作者單位：浙江亞廈幕墻有限公司）