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摘要：建筑幕墙因美观、时尚、个性化等特点受到建筑师的青睐，其设计对于中立面、节点系统、以及幕墙支撑结构都有着特别严格的要求，在幕墙设计过程中，不仅要确保其质量还要保证生产成本最低化，因此就要对其设计方案进一步的优化，本文主要探讨了建筑幕墙设计中的优化问题。
关键词：建筑幕墙；优化设计；分析
1 建筑幕墙的优化设计概述
建筑幕墙的优化设计是最优化设计方法在建筑幕墙设计领域的应用。幕墙的最优化设计，简单的说，就是从所有可能的设计方案中，寻求最优的设计方案，以最大限度地满足设计所提出的目标。最优化的理论和方法是随着计算机的迅速普及而发展起来的，正因为最优化的宗旨是追求最优目标，这就决定了它的应用价值，最优化问题的解决意味着在相同条件下获得最优的方案、最好的效果和最优的经济指标。最优化的应用和推广，必将使建筑幕墙的设计提高到一个新水平。
目前，幕墙的设计，多采用类比法，参考已有的设计或经验数据，进行分析对比，从而确定所需的设计参数。也有选择有限的几种方案进行计算，最后根据设计要求确定一组较好的设计参数。一般来说，这样确定的设计方案，不是最佳的设计方案。但是，如果采用最优化方法进行设计，则可以获得最佳的设计方案。最优化设计方法，是根据设计要求建立数学模型，选用有效的最优化计算方法，设计编写优化软件，在计算机上完成设计计算，最后获得最佳的设计方案。
2 国内幕墙设计的优化发展
2.1更加注重与建筑设计整体配合
幕墙作为建筑结构的一个重要元素，与建筑设计中的通风、节能（采暖、空调）、采光、防火、电力配置等都有着密切的关系，随着建筑设计向着节能、环保与可持续发展的方向，建筑幕墙必然成为关注的焦点，建筑师对幕墙的关注与要求将超过以往，幕墙设计也将更加注重与建筑设计的配合。
2.2幕墙方案设计将由幕墙顾部完成
国内建筑设计市场的成熟，以及人们对幕墙认识的提高，幕墙图纸将是建筑图的一个不缺少的部分。目前幕墙设计单位与施工一体的现状，以及大多数建筑设计院不具备幕墙设计能力的情况下，幕墙方案设计将由幕墙顾问公司承担。鉴于国内幕墙咨询业务尚未展开，国外幕墙咨询公司将在国内大行其道。国内从事幕墙设计的施工单位其设计工作重点将是幕墙的施工图深化与制作设计。
2.3幕墙设计师参与建筑方案设计
随着国内建筑师对幕墙在建筑中的作用的充分认识，建筑师对幕墙设计师的依赖感将增加，建筑方案的设计过程中他们开始主动地征询幕墙设计的意见。为便于相互沟通，建筑师开始学习幕墙，幕墙设计师开始学习建筑。
3 结构优化设计注意事项
3.1为了保证幕墙结构能正常工作，在设计每一构件时，首先要使构件在外力作用下不破坏，即每一构件要有足够的强度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第二要考虑构件在外力作用下要变形，但变形不能超过某一允许范围，即每一构件要有足够的刚度。最后，构件在外力作用下，可能原来的形状不能继续维持而要突然改变，即原来的平衡形式不能保持稳定。幕墙构件设计时，应当考虑以上三方面以及参数本身、构造方面的要求，以数学表达式的方式写出。但对具体工程的具体构件，往往有时只考虑某些主要方面，有时可以以强度为主要的，有时则可能以挠度为主要的。假如所设计的构件能符合强度、刚度和稳定性的要求，就认为设计是安全的。
一般而言，横梁在设计中应考虑强度、刚度、整体稳定、局部稳定。立柱应考虑强度、刚度和局部承压。拉弯构件应考虑强度和刚度。压弯构件应考虑强度、整体稳定、局部稳定和刚度。幕墙结构的连接通常有焊接、铆钉连接和螺栓连接。与主体结构的连接有前置式的预埋件连接，后置式的膨胀螺栓连接、穿透螺栓连接等。
3.2合理地确定荷载和作用，是幕墙设计中十分重要的工作，作用在幕墙上的荷载有重力荷载、风荷载、雪荷载，此外还有使结构产生变形和内力的作用，有地震作用、温度作用。如果取值过大，所设计的结构尺寸会偏大，造成浪费；如果过小，则所设计的结构不够安全。
设计变量的个数就是优化问题的维数，若有n个设计变量X1，X2，…，Xn的优化问题，变量按一定次序排列就构成一个数组.设计变量的个数越多，设计自由度就越大，容易得到比较理想的设计方案，但随之而来的是，使设计复杂起来，优化计算更加困难，所以，应尽量减少设计变量的数目，将一些参数定为设计常量，而只将那些对目标函数影响较大的设计参数确定为设计变量，以使优化设计容易进行。
4 建筑幕墙设计优化分析
随着科学技术的不断发展，建筑护围开始越来越多的采用玻璃、石料以及金属建造，而且造型新颖独特，使建筑整体也更加美观大方。目前玻璃幕墙是建筑幕之主要外围保护结构，因此对于玻璃幕墙的设计的好坏将直接影响着建筑幕墙的质量。在进行玻璃幕墙优化设计时，应该紧密围绕幕墙的安全可靠、实用美观以及经济合理这三大原则。
玻璃是幕墙和门窗中使用最多的材料，以往通常采用单层玻璃建造幕墙，随着国家制定了公共建筑节能设计标准以后，大部分玻璃幕墙开始采用中空玻璃这种节能技术，但随之而来的就是如何对中空玻璃实行二道密封措施，常见的密封胶有硅酮胶结构密封胶和聚硫胶两种。根据我国玻璃幕墙工程技术规范中的规定，对于玻璃幕墙中空玻璃的二道密封应该采用中性硅酮结构密封胶，因为聚硫胶虽然密封性好，但对于外层玻璃的粘结度不够，往往会造成外片玻璃脱落引发安全问题。虽然玻璃技术的发展进步提供给了设计者不同种类的材料，但是将采光为主的玻璃放到有多种功能要求的幕墙中，就要做好相互间的配合衔接工作。合理的使用玻璃可以很好地达到节能的效果，玻璃的节能主要体现在玻璃本身对光线的反射、折射、透射以及聚光等特性上，而且利用玻璃反射的特性还能够促使室内的光线分布更加均匀，避免阳光眩光以及防止热辐射。目前采用较多的是单层反射玻璃和双层玻璃。
结语
建筑幕墙是集建筑、设计、装饰、加工为一体的综合性技术，它直接影响着整个建筑物外观的美观程度，因此对于其设计以及施工都有着非常严格的要求。而且这一要求是围绕建筑幕墙结构的安全可靠，实用美观以及经济的合理性进行的。本文则主要针对建筑幕墙优化结果的经济性进行阐述，并进一步验证了优化结果可用于指导生产设计。现阶段由于我国城市建设的快速发展，促使建筑工程日趋繁荣的同时也这在一定程度上影响着建筑幕墙的设计领域，在面对着强烈的市场需求下，各个企业竞争的残酷性可想而知，为了能够获得更加优化的设计方案，就必须要对每一个细节进行分析对设计中存在的问题进行讨论从而使建筑幕墙设计达到最优的效果。
优化设计除安全适用外，可做到重量最轻、成本最低、节省能源、加工制作和安装施工劳动力最省、工期最短，在确保安全可靠的前提下，获取极大的经济效益。使建筑幕墙设计做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
参考文献
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[2]郭善勇；杨慎伟；焦淑静.建筑幕墙设计行业如何深化发展[J].中华民居，2010.
[3]吴光琼.建筑幕墙设计中的优化问题[J].山西建筑，2010.
[4]赵明，彭春雨.建筑幕墙设计中的优化问题，科技探索，2013年5期；
论文作者:赵文兵
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第24期
论文发表时间:2018/12/6
标签：幕墙论文; 建筑论文; 构件论文; 玻璃论文; 设计方案论文; 刚度论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2018年第24期论文;