摘要：由于玻璃幕墙外观时尚、色彩绚丽、以及良好的景观效果和采光效果，在我国得到了大量的应用。通过30多年以来的应用，我国现有玻璃幕墙的面积已经超过了2亿平方米。但由于产品质量的良莠不齐以及缺乏严格的行业标准，施工工艺的不完善，再加上玻璃幕墙的使用单位缺乏完善的维护和检查措施，因此，造成了严重的安全隐患，使得人们对玻璃幕墙的安全性担忧日益剧增。虽然近年来新材料和新工艺在不断地完善，但仍有需要优化和改进的地方。本文主要针对建筑幕墙结构设计及优化措施进行简要分析。
关键词：建筑幕墙；结构设计；优化措施
1建筑幕墙的分类及各自的特点
1.1单元式幕墙
单元式幕墙是当前该领域最具普及价值和发展潜力的一种幕墙形式，因为其具是通过工厂统一生产组装的，采用了当前最为先进的技术标准，且生产十分快速，所以备受推崇。单元式幕墙的特点首先是从生产到组装全都是工业化进行，生产的精度较高，且生产周期较短，能够高效率地生产大批量的幕墙，有较强的社会经济效益。此外，单元之间是采用结构密封的，应用该幕墙不需要现场填注密封胶，在进行大胶的时候也不需要考虑到天气的因素，受制范围小；其具有良好的气密性、水密性、风压变形等能力，十分迎合当前节能环保的理念。
1.2全玻幕墙
全玻幕墙，顾名思义，即是一种全透明的、全视野的玻璃幕墙。使用该幕墙的主要目的在于利用其的透明性，将内外环境能够融合在一起，且人们可以透过玻璃直接看到整个结构系统，使得幕墙变得多功能化，不再是单一的支撑结构，而起到了美观、观赏的效果，使得整体建筑的设计更加富有艺术的气息，让整个空间更加的清新和立体。不仅如此，就全玻幕墙本身的特点而言，具有重量轻、选材简单、施工快捷、维修方面和便于清洗等特点。运用其所起到的装饰效果是其他幕墙所不可比拟的，非常具有现代性和艺术气息。
2建筑幕墙结构设计内容
2.1方案的选定
根据建筑设计的艺术装饰效果和功能要求设计各种造型，确定幕墙的结构形式和面板材质。幕墙的结构形式通常有：半隐式、全隐式、干法隐框幕墙、明框式等；常见的幕墙面板有：玻璃幕墙、石材幕墙和金属板幕墙以及新推出的光电幕墙等；结构形式的选择，通常根据内外的外观要求来确定，为了减轻自重及增加耐用性，通常选择铝合金框架幕墙，立柱也采用铝合金立柱。但在跨度较大时，为了达到需要的强度一般考虑钢立柱或者是钢铝结合的立柱；当需要开阔的视野时可以采用点支结构，同时，也要根据主体结构的可支撑点，来计算和确定立柱的受力模型。
2.2建筑结构的受力分析
在对建筑幕墙结构受力进行分析时，要对其承载的压力大小和方向进行精确的计算，要综合考虑风载荷、温度引起的应力、重力等；北方地区还应该考虑雪载荷，通常按照其极限值来设计。使幕墙的弹性状态、风压变形、平面变形在可控的范围内，确保其安全使用。同时对于不同的幕墙，要考虑其不同的受力特性和强度，要根据所选择的材料和面板，来进行受力分析和计算。
3建筑幕墙设计思路
3.1功能性与安全性折衷设计
虽然建筑幕墙在实际应用的时候并不承担着建筑的主要承重作用，更多的是承担着类似建筑外围的幕布的作用，但是它仍然关系着整个建筑的安全性。所以，在进行建设的时候，除了要考虑到其本身的美观性和艺术性，还要重视其作为建筑的一部分的安全性。一定不能徒有复杂的结构和花哨的装饰，而忽略了其本身所具有的基本的承重力、抗压力和耐牵扯力。
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3.2各种突发情况下的稳定性设计
建筑幕墙相当于整个建筑的第一层保护罩，一旦建筑受到外力的侵袭，首先受到攻击的就是幕墙了。所以，如果在进行设计的时候仅仅考虑幕墙的美观性而忽略其稳定性，那么一旦遇到一些突发性的情况，比如风雨雷电等自然气象，幕墙的负荷可能会过大而出现安全隐患。在设计的时候一定要计算出这些自然载荷的力的大小，并考虑到幕墙的结构中去，使其稳定3.3各种性质的综合考虑
当然，一个优秀的幕墙设计是要进行统筹考虑的。幕墙最主要的功能首先是美化建筑的外墙；其次是保证墙体的承重，这一点是毋庸置疑的。在进行目前设计时不能单纯考虑怎么设计才能漂亮美观，还要考虑到这样设计的实际可操作性，消耗成本和实际价值是否匹配，并且要保证其安全性能。要将这几方面的性质综合考虑设计出来的幕墙，才是符合要求的、高品质的幕墙。
4进行结构设计的优化措施
4.1安全性优化
幕墙结构的安全性设计除了要保障结构承载负荷的要求之外，还要考虑到整个建筑结构的安全性能。所以，就安全性优化这方面，除了结构的可靠性之外，还要考虑到采光顶的消防设计。有些时候会采用较大型的玻璃采光顶，那么必须是用耐火极限不低于0.25h的三级耐火级的吊顶。不仅如此，除了防火，根据建筑的实际地理位置和环境条件，采用的幕墙还要能够防雷、防高空坠物、防冰雹等。重点在于将各个构建的连接点进行优化设计，使其满足安全的需要。当然，消防安全通道的影响布置也是不可忽视的。
4.2载荷优化
载荷优化是很重要的，在进行设计的时候所采用哪一种结构形式和材料都要进行权衡，要满足最为安全的载荷极限。一般可以选择新型轻便材料作为结构的主体材料，然后根据局部单位面板所受风载荷的承载力，按情况适当地加载筋肋，并且加的时候要和折边联接。
4.3采光保温等功能性优化
建筑幕墙不仅需要有装饰美观的作用，还要具有安全性。其实不仅如此，它还发挥着采光保温的功效，同样也是建筑幕墙的主打功能之一。但是保温和隔热两种功能在使用同一类型的幕墙时可能会发生冲突，比如在使用玻璃幕墙的时候，可以保证其采光性，但是保温隔热的效果就会变差。这时候要选择不同传热系数的玻璃，对密封方式进行优化，必要时可以采用双层幕墙，不仅可以加强幕墙的功能性，还更加节能环保。
4.4结构经济性优化
结构的经济性优化，顾名思义，就是在满足设计和各项性能的基础上，尽可能减少使用的成本。在对荷载和结构尺寸计算的时候，寻找最优的方案，避免在设计时存在不合理而导致资源的浪费和成本的消耗。在结构形式上可以采用较为实用简单的结构，在保证结构可靠性的同时，实现对成本的控制。
5结束语
综上所述，随着对建筑幕墙的结构研究不断深入，目前已经出现了单元式幕墙、全玻璃幕墙等各类不同材质、不同样式的幕墙。在对幕墙进行设计的时候，要对功能性与安全性折中设计并且将各种性质综合考虑，主要可以对其安全性、载荷、采光保温功能和结构经济性进行优化，来满足建筑行业日益发展的需求。
参考文献
【1】姜锐. 建筑幕墙结构设计与优化探讨[J]. 环球市场, 2017(32).
【2】赵万辉. 关于建筑幕墙的设计要点分析[J]. 建材与装饰, 2018(26).
【3】高利红. 论述建筑幕墙的节能设计[J]. 建材与装饰, 2018(28).
论文作者:徐婷婷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/5/14
标签：幕墙论文; 结构论文; 建筑论文; 载荷论文; 安全性论文; 采光论文; 考虑到论文; 《基层建设》2019年第5期论文;