幕墙结构优化设计

幕墙结构优化设计

江来杰

身份证号:3325261995012073**   浙江  杭州  310000

摘要：建筑幕墙是一种在建筑中没有承载力的外壁，它是现代建筑的一个重要组成部分。在当代建筑中，幕墙对建筑物的整体形象有着直接的影响。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，同时也是提升建筑幕墙整体性能的重要措施。。

关键词：幕墙结构；优化设计

前言：建筑幕墙作为行业中不可缺少的一项技术，其结构和性能也随着时代的发展而不断进步。但是问题也随之出现，比如：设计过程的不合理；幕墙的整体结构建造的不完善等。为了减少此类问题的出现，我们要在分析问题的基础上研究幕墙结构，努力设计出完美的建筑幕墙。

1、幕墙设计的整体设计要点

建筑幕墙结构扮演着除了装饰的作用，很大程度上是要发挥其功能作用，一般除了承受本身的自重，还要对地震以及风力作用起到阻碍作用，但是其实幕墙本身是不用承担建筑主体因地震以及风力荷载产生的作用。从以上分析可以分析建筑幕墙的设计要点：设计的建筑幕墙一定要具有的功能就是刚性和稳定性。刚性体现在要承受自重和幕墙上面的重量。稳定性体现在建筑幕墙要有一定量的位移。除了刚性和稳定性，还要注意幕墙的防水，尤其对于玻璃采光顶的幕墙工程，施工技术人员要确保玻璃的密封性和玻璃的质量，不符合施工的材料要及时更换，施工完毕，要对玻璃的防水性进行测试，防顶部漏水现象的出现。

2、幕墙结构概念设计的内容

2.1合理选择结构方案

结构是幕墙中非常重要的一部分，其结构形式的差异将导致其承受力、传感力的差异，进而影响到幕墙的品质和稳定性。另外，不同的幕墙结构会导致不同的设计费用，不合理的施工工艺或夸大的结构尺寸，都会让建造成本增加，同时也带来一种建筑材料的浪费。所以，要想在幕墙设计中选出既能达到质量要求又能达到经济造价的方案，首先要根据建筑的功能要求、外观要求以及技术要求等做一个全面的预判和分析，落实主体结构的支撑构件。然后结合幕墙自重、当地环境气候和自然灾害现象等因素，分析结构的承载能力。最后还要按照幕墙的施工条件、材料质量等要求来确定幕墙系统。当建造方和设计方有设计分歧的时候，还可组织专家论证会，集中大家的聪明才智，做出最合理的设计。

2.2选用恰当的计算简图

所谓“失之毫厘谬以千里”，计算是结构设计的重要一环，数值精度直接影响到我们的结构选择，也直接影响到整个工程的安全性和质量问题，所以必须仔细地进行计算。建筑物的结构受力分析并非单纯的数字运算，它得在简化的计算中进行，在进行计算时还要有理有据，一切从实际情况出发，如果不正确地选取简化图形，就会出现计算误差。因此，要根据幕墙的结构特点，选取合适的简化计算方案。

2.3正确分析计算结果

随着计算机技术的发展，计算机已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。运用电脑软件快速分析计算的方法已日益取代人工手算，成为新技术发展的必然趋势。在进行结果分析时，一方面，要运用新技术选择行业认可的、满足使用要求的正版分析计算软件；另一方面，对于软件计算出来的数据，设计师也要结合经验来进行分析和校正，判断其结果是否合理，才能确保计算的正确性。

3、幕墙结构设计的优化措施

3.1安全性

为了防止事故的出现，要确保幕墙结构关键点之间链接的稳定与可靠，值得注意的是玻璃幕墙，因为其本身容易受温度影响，出现热胀冷缩等情况，从而导致幕墙爆裂。所以，针对玻璃幕墙这一特点，在设计时要注意预留玻璃边缘与镶嵌槽底板间的配合间隙，以此来减少玻璃因挤压变形产生破裂的情况。

争取在条件允许的情况下，加大夹层玻璃和贴膜玻璃的使用量。因为在玻璃破碎时，外面的框架会起到一定的固定作用，使玻璃碎片在短时间内不会脱落，这样会给维修更换提供了一定的时间，大大地提高了安全性。对于用来采光的玻璃幕墙而言，考虑就会更加全面：主要考虑其防雷性、耐火性和其具备的刚度与韧度。

开启窗脱落的现象在各地都有所发生，主要原因是由于设计缺陷和维护不善所导致，其事故发生率与玻璃爆裂不相上下。加上开启窗本身的结构复杂；设计人员的专业性不高，对结构理解得不透彻等，都会导致事故的发生。就目前来看，开启窗在设计上的主要缺陷有以下方面：第一，顶框与横龙骨、扣板的连接部位不可靠；第二，开启扇底部没有设计铝合金或不锈钢托条，框与龙骨连接处的螺钉设计间距过大，不符合规范要求等。为了减少缺陷的发生，设计者必须要遵循实际，在选择铰链时，根据开启窗的实际重量，结合开启部位的角度以及所能承受的风压来合理计算和选择。采用标准化的铆钉来加固可以提高铰链连接部位固定程度，也可以加厚铝合金型材料的厚度与强度来达到目的。为了减少在采用挂钩式框扇连接时，开启扇的横龙骨承受不必要的重量，可以通过对其刚度的单独计算，加大横龙骨横截面的尺寸和厚度，以此来提供其承重能力，减少事故的发生。

3.2承载能力设计

幕墙工程承载能力的设计，主要包含的设计内容有承载能力极限状态、正常使用的极限状态。对慕墙的承载能力的有效设计不但可以准确的反映出幕墙结构的承载情况，还能够合理的控制幕墙工程的建设成本。在设计的过程中，需要对以下几个方面进行重点关注：第一，在对幕墙工程承载能力进行设计时，需要正确的认识到幕墙结构承受的荷载情况，对幕墙的自重荷载、地震作用、风荷载、雪荷载等情况进行深入的分析，尤其是风荷载在设计的过程中，需要准确的把握风荷载，对于幕墙的承载力设计而言，一般起控制作用就是风荷载，对荷载的有效保障可以保证对承载能力的正确设计。第二，在对幕墙进行承载能力设计的过程中，需要对幕墙工程所在的位置进行深入的勘察，对自然环境的气候的变化进行分析，确保幕墙工程的承载能力能够满足当地的气候变化，能够对一些自然灾害起到抵御的作用，可以提高幕墙工程的稳定性。第三，在设计的过程中，需要选择合理的设计标准，幕墙结构是建筑结构的非结构构建，在对其进行设计的过程需要严格遵守国家的相关规范，同时满足幕墙工程行业的行业标准。

3.3采光、保温等功能优化

建筑幕墙的设计，不仅是为了美化建筑，同时还要达到它所具有的实用功能，如采光、保温等，但有些时候它的作用往往与其自身的功能相矛盾。例如，玻璃幕墙具有良好的采光效果，但是其隔热性能较差。为化解这一矛盾，通常选用不同传热系数的玻璃、采用绝热断桥铝型材为骨架、对密封形式进行优化等。另外，随着幕墙技术的发展，与传统的单层幕墙相比，双层呼吸式幕墙的有效应用，能在供暖过程中，节能40%~50%，在制冷过程中节能40%~60%，有效缓解了建筑幕墙隔热性差方面的弊端。

3.4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。

结束语：一般来说，建筑幕墙结构的优化设计在建筑施工中起着重要的作用。严格按照设计规范进行设计，把握建筑幕墙的特点，是科学设计的前提。在设计过程中要充分注意两个要求，科学的设计一般可以满足不同幕墙系统的施工要求和不同环节零件的施工要求。因此，在建筑设计中，设计师应加强建筑幕墙结构的设计水平，以保证建筑幕墙的质量，提高建筑的整体性能。

参考文献：

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[2]王曙芬.建筑幕墙结构设计及优化措施探讨[J].河南建材,2019,16(06):249-250.

[3]龚文晔.关于建筑幕墙设计的问题与建议[J].河南建材，2012，（11）.