关键词：装配式建筑；建筑外帷幕；单元体幕墙；
前言
幕墙是利用各种强劲、轻盈、美观的建筑材料取代传统的砖石或窗墙结合的外墙工法，是包围在主结构的外围而使整栋建筑达到美观，使用功能健全而又安全的外墙工法。简言之，是将建筑穿上一件漂亮的外衣。幕墙范围主要包括建筑的外墙、采光顶和雨篷，是建筑最醒目的部分，它代表着建筑在所在环境中的艺术性，建筑外帷幕的艺术性反映了建筑的艺术生命力，而造就建筑艺术生命力的就是组成建筑外帷幕的幕墙板块。现代建筑非常注重建筑幕墙的设计，设计师更是将建筑幕墙的设计作为建筑灵魂的体现，因此在整个建筑设计阶段，外帷幕的设计占据较长的设计周期。装配式建筑作为新型建筑，满足了现代建筑快速发展的需求。同样，装配式建筑外帷幕的设计也是建筑装配式建筑的灵魂所在，而装配式建筑外帷幕的设计更体现了预制部品部件单元与外帷幕整体机构的关系，装配式建筑的艺术性要求幕墙板块的设计既要注重预制部品部件自身的结构和性能，更需要重充分体现单元与整体的协调性。
1装配式幕墙板块结构特点
1.1幕墙板块受力的特点
传统的幕墙是建筑的外墙围护，不承重，像幕布一样挂上去，是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体，由面板和支承结构体系组成的，可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所作用的建筑外围护结构或装饰性结构。装配式建筑幕墙除了作为幕墙对主体结构的保护性和美观性之外，还需要承担自身荷载、外帷幕主体结构的荷载以及外部风雨雷电所造成的荷载等，这使得装配式幕墙板块的设计不同传统的幕墙设计。幕墙板块受力可分为三级，一级为最外层幕墙单元的受力，二级为连接建筑和幕墙的龙骨单元，为支撑构建。第三等级为建筑的主体结构，是承受幕墙外力的主要部分。
1.2幕墙支撑和连接的特性
幕墙支撑结构的安全性取决于幕墙结构自身的安全属性与预制部品部件连接的安全性。一般而言，幕墙板块的设计荷载需要考虑预制部品部件结构连接点的承载力，设计合理性的关键在于幕墙板块自身荷载与支撑结构荷载的协调性。连接方式建议采用柔性连接，连接结构的横向、竖向变形力需相互协调，可提高外帷幕结构的抗震作用。
2装配式幕墙板块的设计
装配式建筑外墙需要设计横向轴与竖向轴，并标注外墙板块编号，作为幕墙板块组装的参考，防止吊装时板块组装错误，促进外墙吊装的有序进行。单元体幕墙安装设计需要采用预制件进行三维调节，以吸收结构变形和可能突发的地震造成的层间变形等。
3装配式建筑幕墙板块设计中的问题与解决措施
3.1幕墙板块设计的滞后性
建筑外幕墙的设计和施工体系复杂，需要前期进行大量的组织设计，单元体幕墙板块设计完成后还需要进行材料组织、工厂组织生产，实际工程中不少项目都是在主体结构出±0后、甚至主体结构完成后才着手外幕墙专业分包的设计。造成了严重的滞后。外幕墙工程，尤其是单元体幕墙工程的设计应与主体结构同步完成深化设计，在主体结构进行基础施工过程中，单元体幕墙厂家即开始幕墙的深化加工。
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3.2幕墙板块设计缺乏整体性
幕墙板块与幕墙结构之间应该为一个统一的整体，在实际的装配式建筑中，往往忽视了幕墙板块与幕墙整体结构的整体性、协调性，存在着或幕墙板块与整体支撑结构不协调的问题，或整体结构设计难度较大，阻碍着幕墙板块的施工。装配式幕墙板块的设计应该充分考虑结构整体性和施工的需求，在建筑方案设计阶段应该完善幕墙方案设计，包括幕墙结构的荷载和结构分格，以保证幕墙与主体在风格、结构形式、承载能力、采光等多方面的协调一致。
3.3以建筑需求为核心
建筑外帷幕作为建筑的外立面,属于建筑的重要组成部分,却通常需要在建筑主体施工结束后再进行单独施工,因此在装配式幕墙板块的设计中,必须要坚持以建筑需求为核心的设计原则,从建筑整体风格以及结构特点入手,展开针对性的设计,从而使幕墙能够更好的满足建筑整体的美观性需求与荷载需求。
3.4创新幕墙施工设计
建筑外帷幕装配式幕墙板块的设计不能仅局限在幕墙结构、材质、颜色等方面,对于幕墙板块安装施工方面的设计创新,同样能够推动装配式幕墙的发展。例如在外墙板块的安装施工中,经常会出现起吊安全性问题,为此设计师完全可以按照结合设计图纸对各幕墙板块进行编号,并标注出其在外帷幕上的横向与竖向排列顺序以及大小、重量,这样在进行幕墙板块施工时,施工人员就可以根据标识上编号来按顺序吊装,避免板块安装错误的情况,而在吊装之前,也可以根据其大小重量来准确选择合适的吊装机,这对于吊装施工顺序以及安全性都是很有帮助的。而在内墙板块的吊装中,则可以改变原有的大板块直接吊装的施工方式,将大板块的内墙分为多个小板块,并利用预制件来进行三维调节,从而提高内墙板块吊装的安全性,并为建筑室内装修留出足够的空间。
3.5探索新材质幕墙设计
石材、金属、埃特板、陶板等多种材质的幕墙板块已经在建筑外帷幕装配式幕墙领域得到了应用,因此未来外帷幕装配式幕墙设计还需在新材质幕墙方面进行更多的探索与创新。例如石材幕墙面板的自重较大,对整个外帷幕的抗风能力、抗震能力、荷载能力以及弯矩性能都有着较高的要求,因此在设计中,一方面要要采用全钢构件作为幕墙架构,并采用焊接方式进行连接,另一方面则要在连接处设置背栓入槽式螺栓,并对石材厚度、尺寸、重量以及锚固深度进行严格要求,以提升其抗震、抗风等各方面性能。另外对于整体结构的设计上,还要采用一体化设计方式,并在幕墙墙板内侧安装保温一体板,以提高幕墙的防水、保温与隔音性能。而在GRC板材质的幕墙的设计中,由于混凝土板块容易出现裂缝,因此在设计过程中应建立优化受力模型,在板块上设置多个支点来将幕墙板块的受力分散,同时在混凝土板块间的缝隙中填充保温岩棉,并打胶密封,从而加强混凝土幕墙板块的保温效果,并对进行裂缝问题进行预防。
结语
综上所述，建筑外帷幕装配式幕墙中，幕墙板块是构成外帷幕主体结构的重要预制部品部件。幕墙板块的设计性能和设计规格的精准性会直接影响装配式建筑外帷幕主体结构整体的美观性、保护性、安全性，因此幕墙板块的设计思路应该围绕幕墙板块在外帷幕结构中的应用作用开展，在设计中体现幕墙板块的美观性、使用性和保护功能，科学合理计算设计参数，避免设计参数的误差，以免给幕墙板块后期施工组装造成不便。
参考文献
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论文作者:曹金章
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/28
标签：幕墙论文; 板块论文; 建筑论文; 结构论文; 帷幕论文; 荷载论文; 主体论文; 《科学与技术》2019年第20期论文;