建筑幕墻結構設計與優化探討

摘? ? 要：建筑幕墻是一種不承重的外墻圍護結構，通過對面板、橫梁、立柱等結構的材料選擇，根據設計理念的不同及幕墻行業的不斷發展，如今建筑幕墻的種類可以分成很多種。本文從建筑幕墻的結構設計與優化出發，分析設計中的難點，提出對幕墻結構設計與優化的有效措施。

關鍵詞：建筑幕墻;結構設計;優化

1? 引言

建筑幕墻的歷史從1851年倫敦的世博水晶宮的玻璃帷幕開始，而我國改革開放以后，建筑幕墻行業才逐漸發展，以1983長城飯店的玻璃幕墻為標志，歷經幾十年，大型建筑物對建筑幕墻越來越重視，而我國的建筑幕墻行業通過技術引進、開發產品等手段在建筑幕墻的結構設計和優化方面有了長足的進展。

2? 建筑幕墻結構設計中的難點

2.1? 沒有現代化的設計觀念

多年以來建筑幕墻的設計觀念落后，建筑幕墻的未來發展方向必然是裝配便捷、綠色環保、智能信息，保證這些的同時，追求外觀上的美麗、舒適。當前的設計觀念很多還停留在保證強度的基礎，在傳統的材料中選擇進行建筑幕墻的施工，建筑幕墻設計一定要結合結構設計、功能設計、美學設計等多方面因素，才能實現精品。

2.2? 施工單位主體不一致

主體施工方與幕墻施工方主體不一致，影響整個施工進度，且在結構設計、材料選擇方面出現種種問題。

2.3? 設計人員能力不足

設計人員的美學能力與設計能力不一定能夠都滿足幕墻的設計要求，最后不能設計出讓人滿意的方案，影響幕墻最后的質量和美觀。

3? 建筑幕墻結構設計原則與內容

3.1? 建筑幕墻結構設計原則

3.1.1? 外觀設計

在保證結構和功能的前提下，盡量結合建筑的整體風格和周圍環境設計出更具美感的外觀。

3.1.2? 受力設計

建筑幕墻作為外部結構，在受力設計時只需要考慮建筑幕墻本身的受力情況及風載荷、雪載荷等因素即可。幕墻本身的受力設計需要考慮到溫度變化、地理位置等因素的影響，對幕墻的橫梁、立柱、連接件等其他結構部件進行受力方面的計算，保證各個部件都具有足夠的強度，另外還要保證幕墻與主體結構之間要有相對位移的能力，充分保證建筑幕墻的安全[1]。

3.2? 建筑幕墻結構設計內容

3.2.1? 設計方案的選定

建筑幕墻的主要結構有：半隱式、全隱式、明框式等結構;建筑幕墻的主要材料有：玻璃、石材、金屬板、以及光電等。在建筑幕墻的設計時應該結合對建筑幕墻需要的功能和外觀的藝術效果來選擇結構和材料，設計結構時應該按照室內室外的實際情況，來選擇合適的幕墻結構，而考慮到結構穩定及重量輕便的原因，現在大多采用鋁合金的框架幕墻。橫梁和立柱也一樣用鋁合金的較多，如果結構復雜對材料的強度要求較高，可以適當采用鋼質的立柱，而立柱的受力分析則是通過主體結構的支撐點進行計算[1]。

3.2.2? 建筑結構的受力分析

建筑幕墻結構的受力分析需要根據選擇的材料和面板的受力情況和強度，對建筑機構進行受力分析，對承載壓力的大小和方向進行計算，然后要根據地理位置的天氣環境因素考慮，如風載荷、雪載荷、雨載荷等，按照最大值進行計算選取適合的材料，使建筑幕墻的變形在可控范圍內，保證建筑幕墻的安全性。

3.3.3? 材料的選擇

建筑幕墻的材料選擇需要根據其受力分析計算出的各項數據進行選擇，在滿足條件的情況下追求重量更輕、功能更強、外觀更美的材料，市場主要的材料有：石材、雙層玻璃、膠合玻璃、微晶玻璃、金屬板、陶瓷等。

4? 建筑幕墻結構設計中的優化措施

4.1? 安全性優化

在設計建筑幕墻的時候要注重垂直幕墻的安全性，因為垂直幕墻容易發生安全脫落，在設計垂直幕墻時要注意其結構的受力穩定。垂直幕墻材料如果用的是玻璃，要注意溫度對玻璃幕墻的影響，因為玻璃幕墻受溫度的冷熱變化容易出現爆裂的情況，而且在設計玻璃幕墻的時候應該在邊緣處留出與鑲嵌槽之間的縫隙，以免玻璃幕墻被擠壓而損壞。另外如果經濟條件允許，可以用夾層玻璃或者是貼膜玻璃來作為幕墻的材料，這兩種玻璃材料的幕墻如果因被擠壓發生破碎性損壞時，不會立即成碎片式脫離，而是會成為一個整體狀的玻璃被固定在框架上，給安全提供了保障，并為維修提供便利，極大的提高了安全性。玻璃幕墻還應該注意防雷性、防火性及自身強度，防止因為雷火因素玻璃幕墻碎裂從高空墜落，加強玻璃幕墻的消防管理的設計，保證安全性[2]。

僅次于玻璃幕墻爆裂的安全隱患就是開啟窗的脫落，因維持不利或者是設計有問題等原因，窗戶出現脫落等問題，所以我們要加強窗戶方面的安全性設計。開啟窗主要設計問題在框和龍骨上，因各結構的連接不當，或者是連接縫隙大，總成窗戶受力結構不穩定，而且窗戶材料本身還要考慮到玻璃的重量等問題，因此要對窗戶的材料強度有足夠的保證，提高開啟窗方面的安全性。

4.2? 材料上的優化

在玻璃幕墻的構造體系中，橫梁和立柱是要主要保證的受力穩定的部位，在選擇橫梁和立柱時，先對其承載力計劃，然后在保證材料強度穩定的前提下，在經濟允許范圍內盡量選擇質量更好的材料，對材料受力進行計算，優化材料選擇。

4.3? 環保節能方面的優化

在環保節能方面可以選擇雙層幕墻的結構，因為雙層結構幕墻的原理是煙囪效應，在氣壓差下通過控制進風口、出風口來實現雙層幕墻之間的空氣自然流通，可以提高雙層幕墻的保溫性能和隔熱性能，降低了能源消耗，在節能環保方面有著極大的優化，極大的提高了環境的舒適性[2]。

4.4? 技術方面的更新優化

應該積極尋找能用在建筑幕墻方面的技術，如果新技術能夠在結構方面、材料方面、節能方面、安全方面等方向實現優化，可以在建筑幕墻上廣泛應用新型技術，提高建筑幕墻的質量和安全性，降低建筑幕墻的成本。

5? 結束語

綜上所述，根據建筑幕墻行業的現狀，通過對安全性的提高、對材料的選擇、對設計理念的更新以及對技術手段的引進等措施，能夠良好的完成建筑幕墻結構中的設計與優化。

參考文獻：

[1] 王曙芬.建筑幕墻結構設計及優化措施探討[J].河南建材，2019（6）：249～250.

[2] 周振華.淺談建筑幕墻結構設計及優化措施[J].中國住宅設施，2018（12）：90～91.

作者簡介：

張浩（1985—）男，漢，湖北武漢，本科，工程師，研究方向：建筑管理工程。