試論建筑幕墻的優(yōu)化設(shè)計

摘要：幕墻是實現(xiàn)建筑外觀、建筑功能以及建筑效能的直接載體，幕墻設(shè)計是幕墻實施的基礎(chǔ)。建筑的發(fā)展與幕墻技術(shù)的創(chuàng)新是相輔相成的，正確地認識和把握幕墻設(shè)計，在現(xiàn)代建筑設(shè)計快速發(fā)展的今天具有更深遠的意義。

關(guān)鍵詞：建筑;幕墻;節(jié)能;設(shè)計

1.建筑幕墻的概念

建筑科技的發(fā)展解決了高層建筑的諸多技術(shù)難題，而高層建筑的大量涌現(xiàn)，為建筑幕墻的應(yīng)用提供了巨大的市場需求。諸于鋁合金型材、鋼材、幕墻接駁件等各種金屬結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)滿足了建筑幕墻的安裝要求，鋼化玻璃、中空玻璃、鍍膜玻璃等又給建筑幕墻的使用提供了多種多樣的選擇，先進的技術(shù)和工藝使建筑幕墻的施工沒有任何的障礙。隨著高層、大跨度、大空間、異型建筑的不斷增加，鋼結(jié)構(gòu)支撐玻璃幕墻的應(yīng)用將越來越廣泛。

建筑幕墻，又稱懸掛墻，是由面板和支承結(jié)構(gòu)組成，可相對主體有一定位移能力或自身有一定變形能力，不承擔主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護墻，是現(xiàn)代大型和高層建筑常用的帶有裝飾效果的輕質(zhì)墻體，有輕巧美觀、節(jié)能環(huán)保、保溫隔熱、密封隔聲、抗?jié)B抗漏、抗變形耐撞擊、安裝方便、維護簡單等優(yōu)點。

2.建筑幕墻設(shè)計面臨的問題

2.1設(shè)計滯后，阻礙建筑幕墻工程施工的有序進行

如今，很多設(shè)計公司都未全面了解到設(shè)計幕墻的重大價值，通常是主體工程正式施工以后，開始預(yù)埋部件才會想到要設(shè)計建筑幕墻，推遲設(shè)計建筑幕墻通常會對主體工程的施工造成非常不好的影響。為了能夠節(jié)約時間，有些設(shè)計公司在設(shè)計圖紙中的對應(yīng)位置會標記為：建筑幕墻的施工單位來完成，如此不僅加大了建筑幕墻單位的工作負擔，也使建筑幕墻單位和施工及建筑單位之間的溝通工作加大，這會在一定程度上阻礙工程的進度。

2.2建筑施工與建筑幕墻設(shè)計之間缺乏一定的協(xié)作性

在對工程進行施工時，會遇到很關(guān)鍵的一個問題，那就是建筑幕墻的設(shè)計一定要同建筑施工保持一致。具體施工的過程中，通常無法保持一致，因為在設(shè)計單位，沒有專業(yè)從事設(shè)計建筑幕墻工作的員工，一般的員工因為不是很了解建筑幕墻的技術(shù)與材料，所以他們不能科學(xué)設(shè)計，使得設(shè)計建筑幕墻與建筑施工無法保持一致，從而導(dǎo)致正常施工受到嚴重影響。

2.3設(shè)計、施工一體化制度阻礙了建筑幕墻技術(shù)的發(fā)展

目前，市場競爭一天比一天激烈，有些建筑幕墻的建筑公司都未同時具備施工資質(zhì)和設(shè)計建筑幕墻的資質(zhì)。但是，在對工程進行實際招標時，建筑幕墻設(shè)計資質(zhì)只是我們看中的一個方面，不收或者少收設(shè)計費是該行業(yè)長久以來的習(xí)慣，普遍來說，都會采用降低標底的手段來贏得招標單位的青睞。但對于一些沒有成功中標的方案來說，因為少了部分的補償，所以對整個方案都會有一定影響。當建筑幕墻單位成功中標后，要想盡可能降低成本，首先需要對材料的選取減低標準，這樣的話，最終的工程并沒有達到預(yù)期的要求，因此會使整個建筑幕墻的質(zhì)量達不到標準。

3.建筑幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

幕墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑的一種新型結(jié)構(gòu)型式由于它兼具了美觀和實用等功能在實際的設(shè)計中以簡潔、輕便為主要表現(xiàn)形式，所以在設(shè)計中必須要注意其結(jié)構(gòu)的安全性和功能特性。在建筑幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容主要包括以下幾點：

3.1幕墻結(jié)構(gòu)是建筑物外觀結(jié)構(gòu)的一部分它必須在滿足美觀和實用功能的同時根據(jù)幕墻結(jié)構(gòu)的功能需求對其構(gòu)件的設(shè)計充分考慮使用要求和足夠的強度、剛度即在外力作用下的變形性的穩(wěn)定范圍。當然有時某些結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要根據(jù)需求偏向于某一方面的設(shè)計要求，但必須是在安全的前提下進行。

3.2設(shè)計過程中，要考慮幕墻所可能承受的各種載荷根據(jù)建筑物所處環(huán)境與建筑物結(jié)構(gòu)形狀分析可能的風載荷、雪載荷、重力載荷，還要根據(jù)當期氣候條件分析溫度變化或自然災(zāi)害可能帶來的載荷影響以及這些載荷變化帶來的幕墻結(jié)構(gòu)外形的變化充分設(shè)計幕墻結(jié)構(gòu)的承載能力保證結(jié)構(gòu)的安全性。

3.3幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計中還需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能條件和載荷設(shè)計能力合理取值，優(yōu)化結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標。避免在設(shè)計中片面強調(diào)經(jīng)濟性而忽略了安全性能，也要避免過度浪費。在建筑物的幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在遵循以上設(shè)計原則基礎(chǔ)上進行幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，全面考慮設(shè)計需求確定結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容：首先幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)選：需要根據(jù)幕墻面板的布置及其分格確定幕墻主體結(jié)構(gòu)的支撐樓層及梁柱、屋面結(jié)構(gòu)等邊界;條件、結(jié)構(gòu)形式要求等設(shè)計幕墻結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)構(gòu)形式，如索結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、單桿結(jié)構(gòu)、玻璃結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)、或組合結(jié)構(gòu)等。其次，結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計選擇方案：材料選擇時要考慮結(jié)構(gòu)的受力要求、施工條件等因素同時考慮施工成本的經(jīng)濟性以此制定材料類型、型號、數(shù)量等并編制施工條件和要求。最后，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算：設(shè)計中的計算是對結(jié)構(gòu)承載安全系數(shù)、結(jié)構(gòu)外觀尺寸等根據(jù)構(gòu)造要求來進行的，包括節(jié)點等。

4.優(yōu)化建筑幕墻設(shè)計的幾點建議

由以上的敘述可知，我國的建筑幕墻產(chǎn)業(yè)在飛速發(fā)展的同時，也存在這一些不可避而不談的問題，這些問題直接阻礙了我國建筑幕墻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，下面將對上述一些幕墻設(shè)計存在的問題提出一些優(yōu)化方法。

4.1開發(fā)和應(yīng)用新的玻璃幕墻材料

傳統(tǒng)材料雖然便宜易得，但是存在很多弊端。這就要求設(shè)計者在設(shè)計的過程中更多的發(fā)現(xiàn)和使用新材料。

比如在幕墻表面涂覆一層具有自清潔作用的涂層，比如說氧化鈦，在光照的作用下有自清潔的作用。還可以在幕墻表面鍍一層低輻射薄膜，這樣就可以使幕墻有很好的隔熱作用，起到保溫的作用，達到節(jié)能減排的效果。除了采用鍍層方式隔熱外，還可以使用低熱傳到系數(shù)的中空幕墻，目前有一種“懸張式多空腔節(jié)能玻璃”正式上市，不僅具有良好的隔熱效果，還具有隔聲、隔紫外線等性能，可以起到很好的節(jié)能環(huán)保作用。此外，出于安全性的考慮，要求幕墻具有一定的防震效果，在一定強度的地震中不會掉落，可以在玻璃幕墻上黏貼鈦合金薄膜，這樣就可以形成有一定強度和韌性的復(fù)合安全玻璃。

建筑幕墻對材料有著特殊的要求，因此，在幕墻選材時應(yīng)該材料本身的性能和外部具體條件的要求進行綜合考慮，量體裁衣，達到室外室內(nèi)的安全、健康、舒適、和節(jié)能減排的要求。

4.2優(yōu)化建筑幕墻的招標、設(shè)計、施工機制

首先，建筑單位在主體建筑施工之前就應(yīng)該完成建筑幕墻的設(shè)計招標工作，這樣不僅可以保證預(yù)埋結(jié)構(gòu)位置的準確性，而且在幕墻設(shè)計過程中不必追趕工程進度，為設(shè)計者提供了充分的時間給出好的幕墻設(shè)計方案。

其次，應(yīng)當采取設(shè)計和施工分開招標的方式，明確提出相關(guān)的幕墻設(shè)計收費標準，這樣有利于好的幕墻設(shè)計方案得到利用，有助于優(yōu)秀作品的產(chǎn)生，有利于幕墻設(shè)計的創(chuàng)新和繁榮。

最后，在幕墻設(shè)計的審核環(huán)節(jié)應(yīng)當盡量由專業(yè)的幕墻設(shè)計者進行審核，而不是由非專業(yè)的土建設(shè)計師進行審核，這樣可以更好地保證幕墻設(shè)計的質(zhì)量。

4.3加強新型多功能幕墻的設(shè)計

目前，我國的建筑幕墻普遍不具有節(jié)能環(huán)保的性能，極大的浪費了社會的資源，造成了環(huán)境的污染，不利于我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。基于此，幕墻的設(shè)計者大膽的創(chuàng)新極為重要，只有用于創(chuàng)新才能設(shè)計出更加環(huán)保節(jié)能的幕墻。

比如國外的設(shè)計師設(shè)計出了動態(tài)幕墻，這種新型的多功能幕墻由通風系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、外部環(huán)境檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和建筑幕墻組成，這種幕墻可以通過各個系統(tǒng)的合作充分地利用太陽能、太陽光，并保證室內(nèi)的舒適。在寒冷的冬季，幕墻可以充分利用太陽光的輻射，減少了取暖燃料的燃燒，起到節(jié)能減排的作用;在炎熱的夏季，可以利用幕墻的通風系統(tǒng)加大室內(nèi)熱能的耗散，減少空調(diào)的使用，節(jié)約電能。同時擁有可以自動調(diào)節(jié)的百頁這樣的裝置，可以控制太陽的光線進入室內(nèi)，調(diào)節(jié)室內(nèi)的光線環(huán)境，使人們可以更舒適的工作。

5.結(jié)語

實踐表明，優(yōu)化設(shè)計除安全適用外，可做到重量最輕、成本最低、節(jié)省能源、加工制作和安裝施工勞動力最省、工期最短，在確保安全可靠的前提下，獲取極大的經(jīng)濟效益。使建筑幕墻設(shè)計做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量。

參考文獻：

[1]張增強.建筑玻璃幕墻設(shè)計探析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012.

[2]黃帆.建筑工程中玻璃幕墻的特性及選用[J].貴州電力技術(shù)，2013.