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摘要：随着国家经济的快速发展，人们的生活水平不断地提高，促进建筑行业也发生了突飞猛进的进步。建筑幕墙作为整个建筑的保护外壳，对其结构的设计直接影响着整个建筑的优劣，所以一定要格外重视。文章通过对建筑幕墙的分类以及各自特点的阐述，就如何对幕墙的结构设计内容进行了分析，并探究了如何优化其设计来使得幕墙更加具有经济性和多功能性，希望能够帮助提高幕墙结构的设计。
关键词：建筑幕墙；结构设计；措施
引言
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。
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，通常根据室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。
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2.3材料的选择
随着技术的发展，幕墙材料也在不断推陈出新，更加的轻质化和功能化，目前常见的有：石材、陶瓷板、微晶玻璃、金属装饰保温板、双层中空玻璃、胶合玻璃等。要根据，建筑设计方案和想要达到的效果进行合理的面板选择和结构材料选择。
3进行结构设计的优化措施
3.1安全性的优化
在幕墙设计时要特别注意垂直幕墙的刚度和结构稳定性，大多数幕墙脱落事故，都是发生在垂直幕墙上，要确保各结构关键节点的连接稳定性和可靠性，尤其是玻璃幕墙，受温度影响非常大，很容易出现爆裂。因此在玻璃幕墙节点设计时，要注意预留玻璃边缘与镶嵌槽底板间的配合间隙，防止玻璃因为挤压应力而破坏。在有条件的情况下，尽量选用夹层玻璃，也可以采用贴膜玻璃。这样子在玻璃发生破碎时，也会是一个整体固定在框架上，而不会短时间内脱落，给维修更换就有一定的时间，可以极大的提高安全性。而对于玻璃采光顶，在确保采光的同时，要考虑其防雷性、耐火性和刚度，防止高空坠物破坏，还要在消防方面进行设计，防止火灾时发生爆裂、塌落。另外开启窗的安全性设计也不容忽视，在各地均出现了由于设计缺陷和维护管理不善导致的窗户脱落现象，其事故率仅次于玻璃爆裂。由于开启窗结构复杂，设计人员往往由于理解不透彻，或者不重视，而造成设计上的缺陷。目前，开启窗设计上的缺陷主要有：顶框与横龙骨、扣板的连接传力不可靠，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。选用摩擦式铰链时，要根据开启窗的重量和开启角度结合开启部位的风压，来计算和合理选择铰链。在铰链连接处，要合理增加铝合金型材的厚度，必要时内部增加钢衬提高局部强度，并采用相应规格的不锈钢拉铆钉固定。采用挂钩式框扇连接时，由于开启扇上的横龙骨除了承受上玻璃板块的自重，还要承受开启扇自重，因此所需要的刚度要远大于其它位置处横龙骨。要单独对其刚度进行计算，可以采用加大横龙骨截面尺寸、增加厚度或，加装钢衬等措施以提高横龙骨刚度。
3.2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。
3.3环保节能方面的优化
在保证幕墙的安全性和功能性基础上，还要考虑其长期的使用效益，通过采用新技术，可以大幅降低建筑的能耗。比如，近年来流行的双层幕墙结构，通过利用气压差和烟囱效应，在可以控制的，进风口、排风口作用下，可以实现双层幕墙之间的空气自然循环。有效提高幕墙的保温隔热性能，通过自然的通风换气，不需要增加额外的能源消耗，就可以提高人们工作和生活环境的舒适性。还可以采用光电幕墙，来为建筑提供清洁能源。虽然初期投入较高，但其长期的经济效益和环境效益也非常可观。
3.4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。
结语
通过采用更新的技术和材料以及施工工艺，相信困扰幕墙行业的，安全隐患能够得以解决，提高幕墙的使用寿命。同时幕墙施工企业对幕墙的后期维护工作要有相应的责任感，不能说验收交付了就不管。在交付业主时，必须按照规定，提供详细的幕墙维护说明书，和交底技术资料，便于业主的日常维护和管理，延长幕墙的使用寿命，从而推动我国幕墙建筑行业的健康有序发展。
参考文献：
［1］方超．建筑幕墙设计常见问题分析与要点控制［J］．建筑工程技术与设计，2016（7）：118－118．
［2］徐鹏．探讨建筑幕墙设计要把控好的要点［J］．建筑工程技术与设计，2017（15）：1001－1001．
论文作者:余江勇
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/3
标签：幕墙论文; 建筑论文; 结构论文; 玻璃论文; 载荷论文; 龙骨论文; 玻璃幕墙论文; 《建筑模拟》2019年第2期论文;