建筑外立面設(shè)計(jì)中幕墻設(shè)計(jì)的影響探析

戴大方

無(wú)錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 無(wú)錫 214000

前言

建筑業(yè)的飛速發(fā)展使得其幕墻結(jié)構(gòu)的使用得到普及，越來(lái)越多的建筑采用了幕墻結(jié)構(gòu)。就目前而言，幕墻結(jié)構(gòu)的形式日益多樣化，在各種功能的建筑中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，幕墻在建筑中的使用主要是裝飾建筑的外墻。而在實(shí)際使用時(shí)，幕墻除了起到裝飾的作用以外，必要時(shí)也能夠承擔(dān)一定的外力，發(fā)揮位移作用，但不具有負(fù)荷主體結(jié)構(gòu)的能力。從實(shí)際情況來(lái)看，幕墻結(jié)構(gòu)能夠起到一定程度上的承重效果。

1 建筑外立面的內(nèi)涵與構(gòu)成元素

1.1 建筑外立面的內(nèi)涵

建筑外立面，顧名思義，外立面是建筑與外部環(huán)境接觸的界面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)連續(xù)性提出了更高的要求。生活觀念的創(chuàng)新使人們更加關(guān)注建筑工程的審美程度，建筑外部立面的類型也更加多樣化。為了提高整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合建筑工程的具體要求，同時(shí)采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式和外觀設(shè)計(jì)。建筑主體與外部環(huán)境的界面被稱為建筑的外部立面，是建筑美的體現(xiàn)。在建筑外墻的設(shè)計(jì)中，建筑主體的連續(xù)性是非常嚴(yán)格的。今天，外立面呈現(xiàn)出越來(lái)越多的形式。在建筑外觀整體設(shè)計(jì)中，應(yīng)體現(xiàn)建筑的美感，結(jié)合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)[1]。

1.2 建筑外立面的主要構(gòu)成元素

一是陽(yáng)臺(tái)。陽(yáng)臺(tái)的設(shè)計(jì)是建筑中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)殛?yáng)臺(tái)對(duì)照明的要求是非?？量痰摹Ｒ话銇?lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)陽(yáng)臺(tái)時(shí)，要設(shè)置護(hù)欄，護(hù)欄的設(shè)置不僅是為了安全考慮，還是要美觀的表現(xiàn)。陽(yáng)臺(tái)是建筑中最重要的一點(diǎn)，其風(fēng)格設(shè)計(jì)直接影響著建筑的整體特征。第二個(gè)是窗戶。由于房屋形式不同，窗戶的安裝也變得多樣化。三是樓梯間。可靈活設(shè)置建筑樓梯間。因?yàn)闃翘蓍g的窗戶不僅可以采光，還可以為人們提供方便的旅行。四是屋頂。建筑物的屋頂大致可分為兩類：斜屋頂和平屋頂。目前，由于人們對(duì)建筑的美觀和質(zhì)量的要求越來(lái)越高，住宅的頂層風(fēng)格也越來(lái)越多。有些建筑為了使對(duì)立面豐富，將兩個(gè)屋頂結(jié)合起來(lái)，因此，對(duì)于屋頂?shù)姆课菰O(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，立面設(shè)計(jì)是必不可少的。

2 建筑外立面設(shè)計(jì)中幕墻的應(yīng)用

2.1 明框玻璃幕墻應(yīng)用

一是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用。明框玻璃幕墻的設(shè)計(jì)中多使用組件式的玻璃幕墻，并且其鋁合金型材封口厚度要保證不小于2.5mm。而結(jié)合結(jié)構(gòu)梁的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)則選用雙跨梁結(jié)構(gòu)，讓幕墻在不同層次上都具有兩個(gè)連接支點(diǎn)以保證穩(wěn)定性。所述嵌入件與所述鋁合金柱之間的螺栓由所述連接器緊固。接頭與鋁合金柱之間的螺栓不小于2。螺栓直徑大于10mm。透明框架玻璃幕墻中兩根鋁合金柱的間距應(yīng)為15mm，上下兩根鋁合金柱應(yīng)由300mm芯柱固定。鋁合金梁通過(guò)角碼與柱連接，螺釘與鋁合金柱連接，鋁合金梁與伸縮結(jié)構(gòu)連接。透明框架玻璃幕墻全部硬接觸處應(yīng)采用彈性連接，提高延展性。玻璃幕墻的兩個(gè)金屬接觸表面使用的絕緣墊片可以防止雙金屬之間的腐蝕。玻璃幕墻頂部采用3mm鋁板密封，鋁板內(nèi)部排水斜率為2%。還考慮了幕墻氣密性、防水性能、風(fēng)壓性能、防雷性能等。二是明框玻璃幕墻主材。透明框架玻璃幕墻采用鋁合金柱和鋁合金橫梁。在設(shè)計(jì)鋁合金柱和鋁合金梁截面時(shí)，具體尺寸應(yīng)該通過(guò)實(shí)際測(cè)量得出，才能夠適應(yīng)幕墻設(shè)計(jì)的要求。在處理鋁型材時(shí)，不同情況下處理方式有所不同，在室外一般多采用氟碳噴涂的處理方式，而室內(nèi)則會(huì)選用粉末噴涂的處理方式。在玻璃的選擇上，使用配置為6mm低E12A6mm雙鋼化的中空玻璃，其特有的低E雙增韌與低輻射的特性，很好地發(fā)揮了節(jié)能的作用，在開(kāi)窗設(shè)計(jì)上則需要多點(diǎn)鎖緊五金配件。三是幕墻設(shè)計(jì)運(yùn)用方法。玻璃幕墻在整個(gè)設(shè)計(jì)中都是比較顯眼的存在，其扣蓋的大小與寬度直接影響到了建筑整體的視覺(jué)感觀。為實(shí)現(xiàn)建筑體的和諧統(tǒng)一，在設(shè)計(jì)外墻玻璃幕墻時(shí)必須要搭配相適應(yīng)的鋁合金扣蓋。而依據(jù)建筑師的設(shè)計(jì)理念、建筑結(jié)構(gòu)的圖紙與室內(nèi)的功能劃分等，應(yīng)采用垂直網(wǎng)格設(shè)計(jì)玻璃幕墻。由于玻璃板的垂直尺寸一般情況下會(huì)大于水平尺寸，所以計(jì)劃的初始玻璃板尺寸應(yīng)為2440mm×3660mm，橫向尺寸大于縱向尺寸，但也保持在1200mm的范圍之內(nèi)。建筑藝術(shù)中最合理的比例便是黃金分割，世界上許多著名建筑的高寬比接近0.618。根據(jù)這一經(jīng)典設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，采用黃金分割法設(shè)計(jì)了幕墻的豎向和水平格點(diǎn)。設(shè)計(jì)垂直隔間，與室內(nèi)墻壁相對(duì)應(yīng)，不交叉兩個(gè)房間，具有相同的單元?？紤]到房間里有欄桿，橫梁網(wǎng)格被設(shè)計(jì)成在樓板上方1.1米的高度與欄桿平齊。設(shè)計(jì)玻璃的開(kāi)窗形式時(shí)，不僅需要考慮節(jié)能環(huán)保問(wèn)題、外立面美觀情況外，還需要適應(yīng)錯(cuò)位梁、結(jié)構(gòu)柱等的位置，合理設(shè)置，控制幕墻外開(kāi)口角在30°之內(nèi)，且距離不大于300mm。每一層玻璃墻面的玻璃位置，玻璃幕墻在設(shè)計(jì)和安裝中采用4mm厚的鋁塑板，來(lái)阻擋層間墻。建筑各層采用1.5mm厚鍍鋅鋼板和100mm厚的防火棉修補(bǔ)防火密封，具有良好的防火膠性[2]。

2.2 石材幕墻的應(yīng)用

一是石材幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用后螺栓式石材幕墻結(jié)構(gòu)體系。立式龍骨通過(guò)連接器與嵌入件焊接。以不銹鋼螺栓和連接件將橫向龍骨和垂直龍骨緊密聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)完整的框架，保證上下相鄰兩根柱和核心柱的連接。不銹鋼背螺栓與石幕墻和鋁合金吊墜相連，通過(guò)所述螺栓與橫龍骨相連。石材幕墻橫向和豎向接縫均為8mm，石幕墻采用準(zhǔn)10mm泡沫棒與專用防污硅橡膠密封劑進(jìn)行密封。按規(guī)范規(guī)定，石板厚度不小于25mm。石幕墻檐形設(shè)計(jì)，石檐與石大面采用角鋼設(shè)計(jì)鋼框架，鋼框架與主體安全連接可靠。護(hù)欄部分石檐頂部密封的內(nèi)排水斜率設(shè)計(jì)為2%。二是石材幕墻主材應(yīng)用。

石幕墻的垂直龍骨和橫龍骨一般都采用鋼型材，不同的是垂直龍骨是60mm×80mm×4mm的鍍鋅方管，而橫龍骨是150mm×50mm×5mm的角鋼，在鋼的表面都覆蓋著熱鍍鋅。在石材中采用30mm厚的花崗巖，通過(guò)在建筑墻體的外側(cè)安裝一個(gè)100mm巖棉保溫板來(lái)對(duì)石材的六面進(jìn)行防護(hù)。巖棉板能夠達(dá)到A級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn)，在防護(hù)上具有較好的效果。三是石材幕墻設(shè)計(jì)重點(diǎn)。石材幕墻在設(shè)計(jì)時(shí)選用了橫向分格形式，設(shè)計(jì)尺寸則在600mm×900mm之內(nèi)。石幕墻的立面被劃分，以確保這四個(gè)正面應(yīng)該是對(duì)齊的。石檐形裝飾條應(yīng)與石板大面的網(wǎng)格線對(duì)齊。石柱造型設(shè)計(jì)尺寸要合理，還要考慮現(xiàn)場(chǎng)施工的可行性，優(yōu)雅別致的石板格柵造型，為建筑整體裝飾效果增添色彩。石窗之間的格子設(shè)計(jì)。如果整個(gè)正面窗口較多，則按下、上、左、右兩條線，在大多數(shù)窗口的入口處劃分網(wǎng)格線。如果整個(gè)幕墻窗口相對(duì)較少，則忽略對(duì)窗口的處理，以主石板網(wǎng)格線為主。石窗開(kāi)口避免在接口處漏水，做好防水密封處理，室外窗臺(tái)排水邊坡按2%設(shè)計(jì)。

2.3 鋁板幕墻的應(yīng)用

第一，鋁板幕墻主材應(yīng)用。鋁板幕墻在設(shè)計(jì)時(shí)，垂直龍骨應(yīng)為60mm×80mm×4mm的熱鍍鋅方管，而橫龍骨則應(yīng)該是50mm×50mm×3.5mm的熱鍍鋅鋼管。主要選材都是熱鍍鋅鋼管，在其表面覆蓋著3mm的厚鋁貼面，以表面氟碳噴涂表面。第二，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。垂直龍骨與橫向龍骨都運(yùn)用了熱鍍鋅表面處理方法和方鋼管的材料，設(shè)計(jì)遵循了要求，結(jié)構(gòu)比較安全穩(wěn)定。立式龍骨采用的是方鋼管，而垂直龍骨上端則使用螺栓與鋼傳來(lái)完成連接工作，并在固定端固定；垂直龍骨下端與鋼插入芯嵌套，或與主動(dòng)端的垂直孔連接器連接。在上下垂直龍骨之間留有20mm寬的伸縮縫，能夠在地震發(fā)生位移時(shí)仍然保證幕墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。而幕墻垂直龍骨與橫向龍骨的連接則以焊接形式完成，并且現(xiàn)場(chǎng)完成鋼龍骨安裝工作，實(shí)現(xiàn)幕墻的經(jīng)濟(jì)效益。鋁板幕墻在固定時(shí)選用了浮動(dòng)連接的方法，四面折背加筋。板的垂直接縫和水平接縫為14毫米。連接件采用長(zhǎng)條孔設(shè)計(jì)，垂直龍骨沿垂直于幕墻表面的方向進(jìn)行調(diào)整，消除了土建和幕墻安裝造成的誤差。第三，鋁板幕墻設(shè)計(jì)重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)鋁板幕墻時(shí)，需要考慮到鋁板的厚度、顏色與可利用情況。面對(duì)不同寬度的鋁板，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)本身，從而選擇1.2米寬的鋁板。考慮到鋁板的使用情況，在設(shè)計(jì)時(shí)網(wǎng)格寬度與法蘭鋁板的尺寸應(yīng)該控制在1.2m以內(nèi)。以固定距離塊安裝結(jié)構(gòu)，以不銹鋼自攻釘對(duì)的方式將鋁合金角碼預(yù)安裝在鋁板上，然后用鋁角碼打開(kāi)長(zhǎng)圓孔，解決鋁板在冷熱作用下產(chǎn)生的應(yīng)力。同時(shí)，這樣可以自由拆卸面板，安裝起來(lái)也較為方便。另外用鋁板加勁肋固定，并且使用電螺栓釘來(lái)避免端面出現(xiàn)變形和脹形等現(xiàn)象[3]。

3 幕墻設(shè)計(jì)對(duì)建筑外立面設(shè)計(jì)的影響與優(yōu)勢(shì)

在建筑設(shè)計(jì)中，幕墻設(shè)計(jì)目前得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在設(shè)計(jì)過(guò)程中仍然存在一些問(wèn)題：首先，在各種因素的影響下，我國(guó)缺乏專業(yè)的幕墻設(shè)計(jì)師，幕墻主要是由施工單位設(shè)計(jì)的，因?yàn)橥ㄐ殴ぷ鞑坏轿弧Ｋ援a(chǎn)品的設(shè)計(jì)不能與建筑相一致，對(duì)建筑的整體效果有一定的影響；其次，在設(shè)計(jì)幕墻時(shí)，通常是在主體工程即將完工的時(shí)候開(kāi)始，相應(yīng)的嵌入式部分不能安裝在幕墻上，因此必須采用后錨固法進(jìn)行施工，施工成本高。幕墻施工質(zhì)量也得不到保證。針對(duì)這些問(wèn)題，在幕墻設(shè)計(jì)中，應(yīng)與主要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通，以保證設(shè)計(jì)的可靠性和合理性。

通過(guò)施工，我們可以發(fā)現(xiàn)幕墻的功能多樣化。幕墻具有裝飾作用，能夠起到外圍護(hù)的作用，是建筑功能與建筑藝術(shù)的混合體，同時(shí)展現(xiàn)出裝飾、節(jié)能與美化的特點(diǎn)，在建筑外裝修中等級(jí)較高。采用幕墻設(shè)計(jì)對(duì)建筑外墻進(jìn)行設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)非常顯著，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

3.1 它可以提高外墻的完整性，降低施工成本

從現(xiàn)有發(fā)展情況來(lái)分析，建筑結(jié)構(gòu)主體和幕墻的矛盾點(diǎn)便在于設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)建筑的穩(wěn)定，往往會(huì)放棄對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)的調(diào)整，也就自然而然影響到外墻的裝飾情況。而如果追求外墻裝飾效果，則不可避免地需要改動(dòng)原有的建筑結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生不必要的成本與浪費(fèi)。因此，在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者與幕墻的設(shè)計(jì)者必須積極溝通，設(shè)計(jì)出兼顧雙方面的建設(shè)體，實(shí)現(xiàn)建筑效果與穩(wěn)定性的統(tǒng)一，有效控制施工成本，提高施工效率[4]。

3.2 它可以拓寬設(shè)計(jì)師的思路和視野

在建筑設(shè)計(jì)中，幕墻設(shè)計(jì)可以為建筑設(shè)計(jì)提供更先進(jìn)的咨詢和技術(shù)，它還可以幫助設(shè)計(jì)師實(shí)現(xiàn)他們的設(shè)計(jì)理念。通過(guò)幕墻設(shè)計(jì)師與設(shè)計(jì)師之間的有效溝通與溝通，可以在了解設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)理念。這樣設(shè)計(jì)師的想法才能實(shí)現(xiàn)。

3.3 它可以使立面效果與建筑功能相一致

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)于建筑的追求也發(fā)生著改變。在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要實(shí)現(xiàn)建筑體的基本功能，還需要不斷完善對(duì)立面情況，這對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，在設(shè)計(jì)中，我們可以借鑒國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，把外墻設(shè)計(jì)和建筑幕墻設(shè)計(jì)放在建筑物的主體設(shè)計(jì)之間，在達(dá)到外墻效果的基礎(chǔ)上對(duì)建筑主體進(jìn)行設(shè)計(jì)。使其功能滿足要求。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，不同國(guó)家之前經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與文化溝通日益頻繁，推動(dòng)著建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)觀念與設(shè)計(jì)能力產(chǎn)生翻天覆地的改變。在幕墻設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)幕墻的基本要求和主體的基本要求，考慮到幕墻的本土化和國(guó)際化問(wèn)題。雖然我國(guó)幕墻技術(shù)是20世紀(jì)80年代才興起的，但在發(fā)展過(guò)程中，技術(shù)人員也應(yīng)積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，并根據(jù)我國(guó)的發(fā)展情況和我國(guó)的基本情況，總結(jié)出一套行之有效的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念，促進(jìn)了我國(guó)幕墻設(shè)計(jì)的發(fā)展[5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)師應(yīng)認(rèn)識(shí)到幕墻設(shè)計(jì)在外觀設(shè)計(jì)中的重要性。結(jié)合建筑工程的總體設(shè)計(jì)思想和布局，科學(xué)合理地運(yùn)用幕墻設(shè)計(jì)，使外墻的設(shè)計(jì)效果發(fā)揮到最佳。同時(shí)，幕墻設(shè)計(jì)可以有效地降低建筑立面設(shè)計(jì)過(guò)程的成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。建筑企業(yè)應(yīng)積極順應(yīng)時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，改變?cè)械脑O(shè)計(jì)定式，將幕墻設(shè)計(jì)較好的運(yùn)用到建筑結(jié)構(gòu)中，大幅度地提升建筑整體質(zhì)量以及建筑整體感觀效果，促使經(jīng)濟(jì)效益與美觀程度共同發(fā)展。