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摘要：随着我国社会的不断进步，建筑幕墙行业的竞争力越来越大，经济、技术先进的幕墙结构形式是未来设计的首选，建筑物的幕墙结构对于提高建筑物的美观、实用功能具有十分重要的意义。笔者对建筑幕墙结构设计的要点及发展趋势进行了探讨，以供参考。
关键词：建筑幕墙结构；设计要点；发展趋势
一、建筑幕墙结构设计原则
（1）安全可靠原则：幕墙作为建筑外围护结构其设计的安全性也是重点，根据相关法律、法规对于幕墙的设计、构造尺寸要求已有明确具体规定要求。对于系统设计必须遵循的规定要求应符合规范标准。
（2）造型美观原则：建筑幕墙作为建筑外围护结构是建筑物的外表装饰，对于建筑整体外形美观的影响极其重要是建筑设计理念与风格体现。在幕墙设计时充分理解建筑师设计理念及概念，设计时注意与建筑设计方向的整体保持一致性，体现出建筑设计整体的艺术效果。
（3）绿色环保节能：降低能源消耗及环保问题是绿色建筑发展方向。幕墙作为建筑外围护系统是建筑室内与室外的阻隔也是节能措施最薄弱的环节，幕墙材料、面板的选择是建筑节能措施保证，因此建筑幕墙的设计及节能计算必须要符合相关规范对节能的设计要求。
（4）经济性原则：幕墙不仅要考虑到结构安全及外观效果，还要考虑成本控制的总投资。幕墙设计要考虑经济性的要求，保证业主资金投入的合理性，以最经济的花费实现最大安全美观的建筑外表装饰。
二、建筑幕墙结构的设计要点
（1）结构安全设计：幕墙结构系统是建筑物外观承受荷载结构的一部分。在满足美观和实用功能的同时，必须根据幕墙结构的功能需求，对其杆件、构件、面板的设计充分考虑使用要求和足够的强度、刚度，挠度等，即在外力荷载作用下规定的允许变形性的范围。在设计过程中，要考虑幕墙可能承受的各种载荷并根据建筑物所处地理环境、位置及建筑物结构形状选取荷载相关参数组合，分析由风荷载、雪荷载、重力荷载、地震荷载等这些载荷变化对幕墙结构受力的变化，充分保证设计幕墙结构的承载能力，保证结构的安全性。
建筑幕墙结构设计中的载荷取值需要根据现行国家规范《建筑结构荷载规范》GB50009相关规定确定建筑物所处位置的风荷载及建筑物高度、外形平面构造确定高度变化系数、体形系数、阵风系数等，对结构的形式和材料的设计应考虑荷载组合值中取最不利的效应设计值确定计算为最安全的载荷极限，比如对檐口、雨篷、遮阳板、连棱处的装饰条等突出构件的局体体形系数取-2.0。对于非直接承受风荷载的围护构件，其局部体型系数μs1 可按构件从属面板折减，即当构件的从属面积不大于lm2时，折减系数取1.0；而当构件从属面积大于1m2小于25 m2时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可按对数插值来评估
对封闭式建筑物，其外表面风压正负值情况取-0.2或0.2。选择新型轻便材料作为幕墙结构的主体材料时，需要根据局部面板所受风载荷的承载力确定构件和面板规格尺寸。
（2）绿色环保节能设计：幕墙的环保节能程度也已成为人们衡量幕墙品质的一个重要指标，也是营造一个舒适的环境的标准。作为一个公共建筑群体，研究如何降低噪声污染、减少能量消耗，为客户提供一个舒适的环境就成为幕墙设计的一个重要任务。在幕墙设计中，应从材料、面板、构件等选择、确定幕墙结构形式等多方面进行详细分析研究，以确保幕墙的环保与节能性能既要能满足建筑的功能使用要求，又要满足国家相应绿色节能规范的要求，避免玻璃幕墙的光污染，所以在选材方面寒冷地区幕墙立柱宜采用热断桥形式，玻璃面板宜采用高性能的Low-E玻璃等以降低建筑能耗。
（3）经济性结构设计：在对载荷与结构构造尺寸要求的基础上计算，合理的选择最有利方案，避免设计构造尺寸过大或性能条件取值过高造成材料没有必要的浪费。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在面板分格设计中要考虑到幕墙原材料尺寸规格，避免怪异的分格，提高材料及面板的成材率和利用率。在构造节点设计中合理设计型材截面避免造成不必要的浪费，控制好工程造价。建筑幕墙结构设计不仅是对建筑物的美观、安全设计外，同时也是考虑采光和保温等实用主要功能。保温隔热与通透采光等功能有时会发生冲突，如玻璃幕墙的采光效果好，但保温隔热差；因此，选择不同传热系数的玻璃，采用隔热断桥铝型材作为框架结构同时优化密封方式系统，满足整体建筑节能要求；
（4）建筑幕墙结构细节设计
①幕墙构件弹性设计：幕墙结构应按弹性层间位移角限值进行设计。考虑幕墙构件与构件之间，尤其面板材四边与立柱、横梁构件间固定方式并应考虑留有一定的空间，以适应主体结构层间变位能力。
②幕墙立柱的受力：立柱固定方式可按轴受拉或轴压构件考虑。通常按简支梁受力、双跨梁受力形式进行结构计算，其构造做法宜选取铰接节点在上端悬挂，下端选取上下伸缩变形的节点形式，幕墙本身自重由上端支点承受，以免立柱设计在受压工作状态下的失稳。
③电化学腐蚀：不同金属构件间相互接触，容易产生双金属腐蚀，在不同金属接触之间设置绝缘垫片或其他防腐蚀措施，避免产生电化学腐蚀现象，破坏材料力学性能，影响结构安全。在正常使用条件下，不锈钢材料不易发生双金属腐蚀，一般可不要求设置防腐垫片。
④防噪音设计：为了适应热胀冷缩和防止产生噪声，构件式幕墙的立柱与横梁连接处应避免刚性连接产生噪音；应在刚性连接位置设置柔性垫片，并可利用垫片起弹性缓冲作用以防噪音。
⑤防雷设计要求：幕墙是附属于主体建筑的围护结构，其金属框架一般不单独作防雷接地，而是利用主体结构的防雷体系，与建筑本身的防雷设计相结合。根据现行防雷规范《建筑物防雷设计规范》GB50057及《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102规范要求，幕墙自身要形成防雷网格并考虑防侧击雷，所以幕墙防雷网与主体建筑防雷均压环、引下线进行可靠连接。建筑防顶击雷一般由建筑主体结构设计考虑，所以幕顶部主体避雷网格高度超过幕墙高度即可。
三、我国建筑幕墙设计的发展趋势
（一）超高层建筑的快速发展必将推动建筑幕墙技术的进一步创新
随着我国城市建设占用耕地与保证粮食安全之间的矛盾日益尖锐，城市地区尤其是沿海城市地区可用土地资源已接近极限，因此高层和超高层建筑是最优选择，而幕墙是高层建筑的最佳外围防护结构。此外，中国是在建和拟建超高层建筑最多的国家，据统计2012年在建和拟建150米以上建筑数量占全球的41.4%，200米以上建筑数量占全球的48.5%。换言之，中国将成为世界级超高层建筑的主要驻地。大量摩天大楼的建设，必将引领世界超高层幕墙设计和施工水平的发展。
（二）建筑幕墙设计中节能技术的推广
由于经济的高速发展，自然资源和能源紧缺以及环境问题日渐严重，人们也慢慢的意识到节能环保的重要性。因此，在节能幕墙的设计过程中，设计者使用多种多样的节能技术，以达到提升设计效果和质量的目的。在所有的影响因素中，气候的影响显得尤为突出，那么结合不同的气候条件采用不同的节能环保技术以巧妙的将设计策略和技术措施结合起来。因此，在建筑幕墙的设计当中就应该充分并且全面的考虑和分析工程的实际情况，运用科学合理的技术，将可持续发展的基本原则彻底落实，要合理的选择建设材料，从而将幕墙的节能效果达到最大。同时还需要注意如太阳能，风能，水能等自然资源的收集，减少不可再生资源的浪费。通过不断研究发现，节能幕墙在设计过程当中，仍然存在一些缺陷。不过，相信凭借大家的不懈努力，这些问题最终将会被解决，节能幕墙的使用功能也将会越来越普遍。
（三）建立科学合理的幕墙设计体系
促进中国幕墙设计行业的健康发展，需要建立科学合理的幕墙设计体系。顺应建筑设计的发展趋势，幕墙设计体系与其进行有机的结合，才能使建筑幕墙设计有新的发展。首先，建筑幕墙设计要由专业幕墙设计顾问设计，并由专业幕墙设计师负责。其次，幕墙设计师要参与到建筑的设计过程当中去，这样有助于幕墙设计师对整个建筑有比较充分的了解，配合建筑设计来完成建筑幕墙的设计。在设计的过程中，建筑设计师与幕墙设计师可以有及时、充分的沟通和交流，更有利于建筑幕墙设计作用的发挥。
（四）加强对幕墙技术的开发与应用
在现有幕墙设计和建设的基础上，加强对幕墙技术的开发与应用，开发利用新的材料和科技，大力倡导节能低碳幕墙的设计和应用，利用绿色环保的理念，发掘更多节能环保的幕墙建筑材料。在节能环保的前提下，提高建筑幕墙整体的质量，使建筑幕墙向着更加实用和环保的方向发展。
四、结束语
建筑幕墙结构的选择对提高建筑物的观感、实用功能具有十分重要的意义。在现代幕墙结构设计中本着安全可靠、造型美观、绿色环保节能、经济性的原则等综合考虑，这将是现代建筑幕墙设计中的主要方向。
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[2]吴广文.探讨建筑幕墙设计要把控好的要点[J].建筑设计，2011（7）.
[3] 张荣波.幕墙结构设计方面的探讨 [J].门窗，2013
论文作者:刘立成
论文发表刊物:《北方建筑》2016年11月第33期
论文发表时间:2017/1/11
标签：幕墙论文; 建筑论文; 结构论文; 荷载论文; 构件论文; 节能论文; 建筑物论文; 《北方建筑》2016年11月第33期论文;