摘要：在建筑幕墙的实际施工中，很多设计方案由于受到气候条件、施工因素以及设计方面的影响，暴露出很多的问题，如安全性以及可靠性等方面，对整个建筑的使用造成安全隐患以及质量缺陷，未能达到人们对建筑美观性以及功能性的诸多要求，设计的效果有待提升。因此对幕墙结构的各方面设计以及优化开展研究是非常有必要的。
关键词：建筑幕墙；结构设计；优化措施
1导言
幕墙设计是幕墙施工的首要任务，随着建筑幕墙设计技术的不断发展，板材与结构的轻型化、性能的安全与环保化是建筑幕墙现代化设计的新要求，建筑幕墙的设计，不仅要充分发挥建筑墙体的保护功能，又需要传递精湛的设计理念、工艺精神与城市形象，处理好建筑幕墙设计中的关键问题。
2建筑结构幕墙的分类
常见分类：玻璃幕墙、石材幕墙、金属幕墙、及其他新材料的幕墙形式
其中玻璃幕墙有分为：明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、半隐框玻璃幕墙、点式玻璃幕墙、全玻幕墙、索结构玻璃幕墙等形式；
石材幕墙:干挂形式；
金属幕墙：常见的是铝板、铝塑板；
其他新材料的幕墙形式：陶土板、纤维板等。
近年来，还出现一些新形式的幕墙：
2.1智能型呼吸式幕墙
这种幕墙形式体现的在智能化的基础上，将建筑各方面的配套技术，如暖热光电技术进行适当控制，给建筑加上“绿色外套”。幕墙是采用双层结构，这样幕墙有着非常好的隔音效果，同时结构特点也是让建筑表现出更加明显的“呼吸效应”。建筑使用者可以体验到冬暖夏凉的效果，减少由于夏季炎热以及冬季寒冷的极端环境造成的不适感，也是让建筑能耗得到很大程度上的降低。通过对幕墙材料以及太阳能的利用。借助计算机网络实现对室内温度、空气以及光线的调节，让建筑使用的能源减少，降低生产和运营成本。
2.2光电幕墙
这是一种同时兼具发电、隔热、装饰以及隔音效果的幕墙，将幕墙技术以及光电技术充分结合起来，是新型的功能幕墙，也是象征着幕墙技术的一种新的发展方向。借助太阳能电池以及半导体材料可以实现对阳光的收集、蓄能以及转化，最终联入供电系统，为建筑提供电力方面的支持。
3建筑幕墙设计中的常见问题
3.1预埋件
幕墙设计必须严格掌握主体工程设计情况及施工进度，积极采用各种方法进行补救。前置预制埋件时应使用HＲB235、335、400等热轧钢筋，科学计算锚固长度，后置预埋件选择镀锌钢板和倒锥形粘接性锚栓固定组合作为预埋件，锚栓级别位5.8级～6.8级，锚固深度不小于100mm，并采取严格的承载力现场试验，确保安全性。
3.2幕墙与主体如何连接的问题
很多工程存在支座与板件焊缝强度无法满足施工规范要求的问题，部分工程连接位置往往仅安装1个螺栓，导致角码弯矩过大，增加了加固难度。连接幕墙主龙骨和建筑主体时，要采用热浸镀锌钢角码进行连接，角码螺栓采取两行一列式的设置方法，如玻璃幕墙采用铝合金立柱连接时要放置绝缘垫片，避免发生双金属腐蚀问题。
3.3立柱与横梁
在立柱设计时，需结合建筑层高、当地的风压系数、幕墙板块规格及立柱跨度等方面进行设计计算，石材与金属幕墙立柱及横梁要采用热镀锌型钢，玻璃幕墙立柱与横梁要以铝合金型材为宜，材料表面可进行氟碳喷涂、粉沫喷涂等方法进行处理。
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4建筑幕墙结构设计的优化措施
4.1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。
4.2承载力的优化
由于现代的幕墙为了减轻自重，通常采用轻质材料，有些材料随着其厚度的降低，其自身的强度也会相应降低，因此需要考虑额外增加局部的筋肋和折边工艺。在玻璃幕墙施工中，要对硅酮结构胶的质量进行把握，并分析计算出相应的粘结宽度和厚度。在框格幕墙构造体系中，由于横梁和立柱是主要的受力部分，因此要对其承载力进行计算，来确定合适的截面积以及厚度，综合考虑安全性和经济性，来选择材料。
4.3幕墙框架设计
在设计幕墙项目时，必须注重幕墙框架的设计。一般情况下，幕墙是建筑物的外围护结构，必须兼顾到其自重，并发挥出抗震、保温以及风荷载等功能。
4.3.1幕墙支护构造
支护构造是幕墙结构中十分关键的构成部分，其自重、保温性能、风荷载性能、抗震性能等都能在主体结构和幕墙之间进行传递。所以，必须确定支护结构的强度及刚度。另外，还能够对幕墙围护构造进行适当的拆换，这需要幕墙项目的設计、应用时间超过25年。在设计幕墙支护构造时，必须注重立柱上下连接的设计，确保其满足设计标准，符合应用要求。
4.3.2幕墙后锚固施工
在幕墙后锚固施工中，采取的主要方式是锚栓，当前较为常见的锚栓包含化学锚栓与金属物膨胀锚栓。在使用化学锚栓时，不得焊接其衔接部件;金属物膨胀锚栓的基本原理是，基于膨胀片对砼的摩擦力和压力，形成一定的承载力，从而承载外部拉力。
4.3.3优化预埋件设计
在加固幕墙支护构造时，主要使用的受力部件为预埋件，所以，必须重视其质量。预埋件是由锚筋、锚板构成的。较为常见的预埋件是平板式、槽型两类。其中，锚板要求采用的钢材型号是Q235B，而且必须在表面加以镀锌，镀锌膜厚度必须超过40μm，并且具有一定的抗腐、散热效果。在生产预埋件时，几乎无规定的锚筋、锚板处理方式，一般将之焊接为T形或是塞焊，不过必须确保其质量合格，尽量采用坡口塞焊手段处理。
5结束语
总之，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。
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论文作者:钟发德
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/7
标签：幕墙论文; 建筑论文; 预埋件论文; 玻璃幕墙论文; 立柱论文; 结构论文; 龙骨论文; 《防护工程》2019年第2期论文;