建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化探究

張永超

陜西省建筑設(shè)計研究院(集團）有限公司 陜西 西安 710018

引言

科技的進步，使得更多高新技術(shù)融合到建筑行業(yè)中。建筑幕墻作為建筑工程的外殼，也隨著建筑行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)與分類。在實際設(shè)計中，結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計發(fā)展不夠完善，仍舊存在一些問題，使得幕墻的整體結(jié)構(gòu)不夠完美。為了解決設(shè)計存在的問題，仔細(xì)研究幕墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計出既實用又美觀的幕墻才是重點考慮的問題。

1 建筑幕墻的分類及特點

（1）玻璃幕墻。玻璃幕墻屬于新型墻體，可以將不同的元素有機結(jié)合到一起，滿足建筑美觀、節(jié)能等方面的需求，站在不同的角度上觀察建筑，會發(fā)現(xiàn)建筑的不同美感，這也是玻璃幕墻較為典型的特點，讓建筑物擁有多種色調(diào)，特別是外界環(huán)境出現(xiàn)變化時，例如，白天和夜晚的玻璃幕墻色調(diào)會產(chǎn)生動態(tài)變化，滿足人們不同的審美需求。同時，玻璃幕墻也存在一些缺陷問題，本身的局限性較高，容易出現(xiàn)光污染問題，并且能耗相對更高。玻璃幕墻的墻面雖然光潔透明，但是長時間使用后容易出現(xiàn)污染的現(xiàn)象，特別北方地區(qū)大氣含塵量相對更高，建筑投入使用一段時間后就會出現(xiàn)蒙塵的現(xiàn)象，加上玻璃幕墻的材質(zhì)特點，長時間使用可能出現(xiàn)扭曲光線的現(xiàn)象，引發(fā)光污染[1]。

（2）單元式幕墻。單元式幕墻是當(dāng)前建筑領(lǐng)域工程施工中應(yīng)用比較普遍的一種，并且本身具有極大的發(fā)展?jié)摿?。單元式幕墻是在工廠進行統(tǒng)一生產(chǎn)，使用頂尖技術(shù)，質(zhì)量完全能達到國家標(biāo)準(zhǔn)，工廠生產(chǎn)速度也非常有效率，因此在實際應(yīng)用過程中備受推崇。單元式幕墻的特點是生產(chǎn)精度高、周期短，因為從頭到尾都是在工廠進行工業(yè)化加工，能夠保障大批量生產(chǎn)，可以為建筑領(lǐng)域帶來較高的經(jīng)濟效益。另外，單元之間采用密封結(jié)構(gòu)進行組裝，因此，單元式幕墻是無須使用密封膠等材料的，這樣也就不用考慮天氣因素等影響到幕墻的質(zhì)量。密封性較高的單元式幕墻擁有水密性、抗風(fēng)等優(yōu)勢，非常符合當(dāng)前社會號召的綠色發(fā)展理念。

2 建筑幕墻設(shè)計思路

（1）預(yù)埋件設(shè)計。預(yù)埋件設(shè)計一直使幕墻設(shè)計的關(guān)鍵，直接影響最終設(shè)計效果。為此，在幕墻設(shè)計時，首先要對工程進度、設(shè)計情況、施工情況等方面都有著基本的了解，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，要及時調(diào)整設(shè)計方案，選擇科學(xué)合理的補救措施。前置預(yù)埋件采用熱軋鋼筋制成，常用的型號有三種，分別為HRB235、HRB335、HRB400，在設(shè)計預(yù)埋件時，要綜合考慮多方面需求，確定一個最佳的錨固長度，后置預(yù)埋件與前置預(yù)埋件有所不同，可以選擇固定組合方式，將倒錐形粘接性錨栓與鍍鋅鋼板合理組合，控制好錨栓級別，同時控制好錨固深度，在確定預(yù)埋件設(shè)計方案以后，還可以現(xiàn)場測試預(yù)埋件的承載能力，確認(rèn)無誤才能正式施工[2]。

（2）立柱與橫梁。建筑幕墻設(shè)計時立柱的設(shè)置也是十分重要的環(huán)節(jié)，設(shè)計者在設(shè)計時，需要對建筑工程區(qū)域的相關(guān)信息進行搜集和掌握，例如：建設(shè)區(qū)域的抗震設(shè)防烈度、場地類別、風(fēng)壓系數(shù)等重要參數(shù)。通過收集建筑的信息進行系統(tǒng)的分析，從而科學(xué)地設(shè)計確定立柱。此外，立柱與橫梁材料的選擇也需要合理，盡可能選擇鋁合金類材料，并在施工中對材料進行防腐處理。

（3）幕墻與主體連接設(shè)計。在建筑幕墻施工過程中，支座與板件一般采取焊接的連接方案，直接影響到最終的幕墻質(zhì)量。在連接幕墻與主體結(jié)構(gòu)時，一般安裝單個螺栓，這就需要提高角碼彎矩，給后續(xù)的加固工作帶來不小的挑戰(zhàn)。面對該現(xiàn)象，在安裝主龍骨與主體結(jié)構(gòu)時，需要熱浸鍍鋅鋼角碼，在設(shè)置時則要采取兩行一列式，要注意一個關(guān)鍵的問題，就是幕墻施工期間要在連接鋁合金立柱之前，將絕緣墊片放置在適合的位置上，這樣主要是為了防止腐蝕問題，金屬如果直接接觸，可能出現(xiàn)雙金屬腐蝕的現(xiàn)象。

3 優(yōu)化建筑幕墻設(shè)計的相關(guān)建議

一是加強對新材料的運用，如刷涂二氧化鈦材料，可以提升幕墻隔熱性能?，F(xiàn)階段，出現(xiàn)很多新型幕墻材料，給幕墻設(shè)計提供了很多新的可能，同時滿足建筑節(jié)能環(huán)保要求。二是加強多功能幕墻設(shè)計，由于新材料及新技術(shù)的大量運用，改變了建筑幕墻形式，例如，玻璃幕墻就可以考慮多方面因素運用中空玻璃、鍍膜玻璃等，這些玻璃幕墻在原有基礎(chǔ)上優(yōu)化某方面性能。三是應(yīng)用新型構(gòu)造技術(shù)，玻璃幕墻可以采用環(huán)形雙層結(jié)構(gòu)，既可以達到隔離的目的，又可以劃分房間功能區(qū)。四是培養(yǎng)更多的幕墻專業(yè)設(shè)計，現(xiàn)階段幕墻設(shè)計人員的專業(yè)水平較低，為此要加強專項化培訓(xùn)，持續(xù)提高設(shè)計人員綜合能力，讓設(shè)計人員具有匹配功能的素質(zhì)，才能更好地學(xué)習(xí)新知識，運用先進的設(shè)計手段，保持幕墻設(shè)計的創(chuàng)新性。五是結(jié)合施工環(huán)境對設(shè)計形式進行協(xié)調(diào)處理，要想設(shè)計出科學(xué)合理的幕墻設(shè)計方案，就要保持方案的協(xié)調(diào)性，控制好施工進度及設(shè)計進度，調(diào)查好現(xiàn)場情況在開展幕墻設(shè)計，遵循一定的設(shè)計順序，才能最大化發(fā)揮幕墻的實際功能[3]。

4 幕墻設(shè)計注意事項

與普通墻面相比，幕墻的組成部件可以更換，可有效地提升幕墻的使用質(zhì)量。在實際設(shè)計中，設(shè)計人員需要充分考慮幕墻的使用年限，最長壽命不超過25年，對于預(yù)埋件這種較難操作的部件，使用壽命應(yīng)為50年。目前，玻璃幕墻應(yīng)用較為普遍，設(shè)計人員要明確并不是所有玻璃材料都具備相同的性質(zhì)，其安放位置需要合理，才能發(fā)揮出玻璃幕墻的作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，幕墻設(shè)計也朝著不斷創(chuàng)新的方面發(fā)展。并且在材質(zhì)等方面也有了很大的改變。針對幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要綜合的考慮到功能性和安全性，結(jié)合實際進行設(shè)計。并對建筑的荷載、采光通風(fēng)等多項因素進行科學(xué)衡量，在保證經(jīng)濟性的前提下進行優(yōu)化，提升建筑行業(yè)的建筑質(zhì)量，推動建筑行業(yè)長足發(fā)展。