摘要：本文通过实例分析的方式，对类双层幕墙结构设计的优化原则和方法进行阐述，在设计优化时要严格遵循安全性、功能性、经济性原则，并根据工程实际情况采取有效的优化方法，最后对幕墙结构施工流程、关键工艺与维护方法进行分析，力求提高幕墙设计效果，保障建筑安全稳定。
关键词：双层幕墙结构；优化设计；施工方法
引言：在建筑飞速发展背景下，人们对建筑实用性和美观度提出更高要求，幕墙对建筑整体效果具有较大影响，做好内部结构设计工作十分必要。与单层幕墙使用效果相比，类双层幕墙结构在通风、节能、隔音方面的优势更加明显。对此，本文对此类幕墙结构的设计优化、施工工艺进行分析。
1.类双层幕墙结构的设计优化
某市政建筑工程位于新区东侧，总建筑面积8万m2，高度约56.5m2，外观近似鸟巢形状，幕墙总面积为23655m2，由于原有设计中幕墙系统在结构支撑方面存在不足，应通过优化设计的方式使其形成更为合理的类双层幕墙系统，使幕墙质量得到显著提升。
1.1优化原则
在幕墙结构优化中，为了提高结构支撑效果，使其充分满足设计要求，应严格遵循以下原则，保证类双层幕墙的建设质量，具体如下。
（1）安全性原则。幕墙结构安全设计不断确保自身结构承载负荷符合要求，还要立足整体建筑安全，对采光顶进行消防设计，部分建筑采用牡蛎采光顶，在耐火性能方面应超过0.25h，等级至少为三级。除此以外，还应与建筑所处位置、周围环境等因素结合，采用具有防雷、防坠物、防冰雹等性能的幕墙，并对构件相交处进行重点优化，充分提高安全性能；
（2）功能性原则。双层幕墙优化不但要外表美观，还要具备实用性，在采光、保温、隔热等方面发挥重要作用。对于同种类型的幕墙来说，保温和隔热属于矛盾体，这将要求采用双层幕墙，使保温和隔热性能得以兼顾，提高双层幕墙的功能性和节能性；
（3）经济性原则。在优化设计中应在满足各项性能的基础上，最大限度的降低成本，在对结构尺寸、荷载进行计算时，应积极探索最佳方案，以免在设计时造成资源浪费等情况。在结构优化时，应尽量采用较为简单实用的结构，在确保结构满足设计标准的同时，提高经济性。
（4）载荷优化。在幕墙设计中载荷优化十分关键，在设计时采用的结构类型、材料等均要进行权衡，选出最佳荷载极限的结构和材料。通常情况下，采用新型轻便材料作为主材，再对局部面板的载荷承载力进行计算，根据实际情况增加筋肋，在加筋时要与折边联接[1]。
1.2优化方法
以张拉膜钢结构为例，对设计优化的方式进行阐述。该建筑主要包括采光顶、玻璃栏杆、铝合金窗、玻璃幕墙等多个部分，虽然外立面的张拉膜不属于设计范畴，但该结构质量仍会对幕墙施工带来较大影响，因此对其进行优化设计显得十分必要。在膜系统中，结构梁属于主要受力点，还存在共用一块埋板的情况，首先要对埋板制作反力值进行计算。原设计的钢管尺度较大，钢管长度为7m，重量为132.72kg，在对钢结构进行设计时，必须采用大型设备对钢材进行运输，在一定程度上增加造价，应对该问题进行设计优化。在设计阶段中，采用简支单点结构系统的方式，使立柱构件受力程度受到不良影响，应增加立柱截面面积，满足相应的计算标准。经过计算可知，建筑物结构梁高度为1200mm，如若采用双支点式系统，则结构梁高度可安装两块埋板，其中埋板尺寸为300×400×10mm，间距为600mm，此种设计模式与双支点设计标准相符，采用双支点的设计模式，立柱高度随之提升，达到6.75+0.25m，受力结构更为合理，立柱截面面积得以缩减，形成新的立柱结构。在幕墙设计时，应注重细节设计，使设计更加科学规范。
1.3优化效果
在设计完成后，将立体尺寸调整为160×80×6m，原设计的总体重量为200t，设计后总重量为100t，与设计前相比整体重量降低50%，在设计优化后总成本可节约84万元，有效节省了大量人力资源和资本消耗，具有较强的经济性，优化设计效果如下表1所示。
2.类双层幕墙结构的施工工艺
2.1施工流程
在幕墙施工中应严格按照技术标准，根据规定的施工顺序进行施工，当玻璃幕墙施工完毕后，对成品进行保护，以免因膜结构施工对其产生不良影响，在实际施工中还存在两种交叉工序，其中玻璃幕墙施工流程为：首先，预埋埋板，然后，对转接件和立柱进行安装，在完成横梁安装后将氟碳漆涂抹到钢龙骨的位置，对幕墙中的固定玻璃和装饰盖板进行安装，做好相交处的打胶处理工作，最后安装各处门窗。膜结构施工流程为：主钢结构与膜结构相连→安装连杆结构→涂抹防火涂料→安装张拉膜[2]。
2.2关键工艺
在幕墙施工过程中，应做好准备工作，注重施工方案的重点内容。在对幕墙骨架进行安装时，应首先完成竖框安装，再进行横框安装，并对整体骨架系统进行检查，再利用仪器进行调整，将横框和竖框用螺栓、角片连接，将胶皮垫设置其中，以免出现硬接触问题，一旦温度发生异常变化，横向和竖向两类框便可实现自由伸缩。在正式立框之前，应穿设胶条，使板块和型材处理独立状态；在防火层安装中，应涂抹密封镀锌铁板，提高其密封性、牢固性，禁止板块和防火石棉相接触，在玻璃安装之前做好清理工作，当面块板的距离、平整度确定后，将尺寸得当的泡沫条塞入缝隙中，在凹槽底部预留空间，增加垫块使用量，准确把握嵌缝和平整度间的偏差，提高密封胶效果，并对粘胶位置进行清理，最后对底部和顶部进行封修，将防火材料填充其中即可。在张拉膜结构施工过程中，利用拉索将膜材料张拉到结构上，主要包括支承索、边缘索、双曲张拉膜面等，首先将主钢结构、膜结构相互连接，再对连杆结构进行合理安装，将具有防火性能的涂料涂抹到相应位置，最后对张拉膜进行安装即可[3]。
2.3整体保护
在本项目施工中，成品保护十分重要，特别是在固定玻璃安装后，应注重交叉施工工序，在安装主钢结构之前，做好玻璃幕墙的保护工作，以免受到不良影响。在钢构件吊装时，很可能使玻璃幕墙受损；在连杆构件焊接时，很容易出现焊渣，当焊渣触碰到玻璃幕墙时，可在幕墙表面安装防火布，形成多点控制吊装系统，以此来提高保护效果，使成品质量免受影响。与工程实际情况相结合，在没有营养张拉膜之前，外部钢结构、内部幕墙之间形成良好的融合体，当张拉膜安装后即可在有利的条件下进行施工。
在施工过程中，应对玻璃、耳板和桁架进行重点保护。如若玻璃侧面暴露在室外，还要采用软橡胶、硬纸皮进行保护，还要做好防撞标记，在点焊施工中，应避免火花溅到玻璃表面，对于未投入使用的玻璃材料来说，应妥善保管，以免受恶劣天气影响造成损坏、受潮、发霉等，还要对玻璃存放架进行严格要求，使其满足强度指标，否则容易在玻璃重力下出现倾倒，在验收完毕后，再将铝材保护膜撕开。在耳板保护时，应对耳板相连位置进行防腐处理，确保耳板连接处于垂直状态；在钢制桁架方面也应进行防腐处理，当出现破损、划伤等情况时，应立即修复，对于高度小于2m之处应设置保护膜，在交接处用销钉注入胶体，以免出现松动。
结论：综上所述，在现代化建筑不断发展之下，幕墙类型、材质也逐渐多样，在对幕墙结构设计进行优化时，应充分考虑到安全性、功能性、载荷优化等方面，采用科学合理的施工工艺，提高类双层幕墙的应用效果。
参考文献：
[1]杨风雷. 基于CFD模拟分析的建筑双层幕墙结构防火设计研究[D]. 同济大学, 2018.
[2]孙振球. 论述高层建筑双层幕墙的设计与应用[J]. 城市建筑, 2017(21):38-38.
[3]程穆, 汪立军. 上海中心大厦独特的内外双层幕墙及其支撑结构体系[J]. 建筑施工, 2018, 36(7):830-833.
论文作者:文帅
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/8/23
标签：幕墙论文; 结构论文; 建筑论文; 玻璃论文; 立柱论文; 效果论文; 钢结构论文; 《工程管理前沿》2019年12期论文;