建筑幕墻結構設計及優(yōu)化措施探討

鄭瑩

摘? ? 要：現(xiàn)階段，我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，建筑幕墻是相對主體結構有一定位移能力或自身有一定變性能力、不承擔主體結構所受作用的建筑外圍護墻。由面板（玻璃、鋁板、石材、金屬板、人造板材等）和支承結構體系（支承裝置和支承結構）組成。隨著生活水平的提高，在穩(wěn)定、安全等基本性能滿足要求的情況下，對建筑物外觀、樣式、材質、形式的要求也越來越高。在現(xiàn)代建筑中，建筑幕墻的應用已經(jīng)越來越廣泛，其功能的多樣性也隨著建筑物功能的發(fā)展而變化，本文主要闡述現(xiàn)代我國建筑結構中幕墻結構的主流設計思路，及日后發(fā)展創(chuàng)新的思路，提出現(xiàn)代化建筑幕墻結構設計的策略。

關鍵詞：建筑幕墻;結構設計;優(yōu)化措施

1? 引言

建筑幕墻對一個建筑不僅起到了外圍護的保護作用，還有重要的裝飾性美化作用，近年來越來越受到人們的重視。建筑幕墻的設計面臨著新時代的挑戰(zhàn)，秉持著節(jié)能、健康、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展理念的同時，還要滿足作為外圍護結構基本的性能，因此，對于建筑幕墻的設計工作需投入一定的精力探索，增強設計技術與水準，在充分了解幕墻與建筑體關系的基礎上，把幕墻的作用發(fā)揮到最大，為建筑業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。

2? 建筑幕墻設計的作用以及原則

隨著我國社會的不斷進步，我國對于建筑物的建設要求不斷的提升。在這個過程中，建筑幕墻設計范圍的規(guī)定也隨之發(fā)展，無論是采光、裝飾，還是遮陽以及安全方面，建筑幕墻系統(tǒng)設計的規(guī)定都在不斷的明確。作為如今建筑工程施工過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，建筑幕墻不但可以很好的提升建筑的美觀性，從而加強建筑的觀賞價值，同時也可以在一定程度上對建筑外墻進行保護。因此在進行建筑幕墻設計的過程中，設計單位應該更好的從建筑工程施工的實際情況入手，既要充分的應用新的設計理念來提升建筑幕墻的美觀性，同時也要考慮到建筑工程自身的整體功能，以此來保證建筑幕墻可以充分發(fā)揮預期的作用，既滿足我國相關部門對于建筑施工以及建筑幕墻設計的相關要求，同時也要更好的保證建筑建筑幕墻可以滿足使用者的需求。

3? 建筑幕墻結構存在的問題

3.1? 幕墻與主體如何連接的問題

很多工程存在支座與板件焊縫強度無法滿足施工規(guī)范要求的問題，部分工程連接位置往往僅安裝1個螺栓，導致角碼彎矩過大，增加了加固難度。連接幕墻主龍骨和建筑主體時，要采用熱浸鍍鋅鋼角碼進行連接，角碼螺栓采取兩行一列式的設置方法，如玻璃幕墻采用鋁合金立柱連接時要放置絕緣墊片，避免發(fā)生雙金屬腐蝕問題。

3.2? 立柱與橫梁

立柱設置同樣是建筑幕墻設計過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，設計人員在進行設計的過程中，應該充分了解建筑工程施工地區(qū)的相關信息，例如當?shù)氐娘L壓系數(shù)等。通過收集的信息與建筑施工層數(shù)進行綜合考量，從而最終確定立柱設計。除此之外，立柱與橫梁的材料選擇通常為鋁合金類材料，施工過程中可以通過氟碳噴涂等方法進行處理。

4? 完善建筑幕墻設計的策略

4.1? 安全性的優(yōu)化

在幕墻設計時要特別注意垂直幕墻的剛度和結構穩(wěn)定性，大多數(shù)幕墻脫落事故，都是發(fā)生在垂直幕墻上，要確保各結構關鍵節(jié)點的連接穩(wěn)定性和可靠性，尤其是玻璃幕墻，受溫度影響非常大，很容易出現(xiàn)爆裂。因此在玻璃幕墻節(jié)點設計時，要注意預留玻璃邊緣與鑲嵌槽底板間的配合間隙，防止玻璃因為擠壓應力而破壞。在有條件的情況下，盡量選用夾層玻璃，也可以采用貼膜玻璃。這樣子在玻璃發(fā)生破碎時，也會是一個整體固定在框架上，而不會短時間內脫落，給維修更換就有一定的時間，可以極大的提高安全性。而對于玻璃采光頂，在確保采光的同時，要考慮其防雷性、耐火性和剛度，防止高空墜物破壞，還要在消防方面進行設計，防止火災時發(fā)生爆裂、塌落。另外開啟窗的安全性設計也不容忽視，在各地均出現(xiàn)了由于設計缺陷和維護管理不善導致的窗戶脫落現(xiàn)象，其事故率僅次于玻璃爆裂。由于開啟窗結構復雜，設計人員往往由于理解不透徹，或者不重視，而造成設計上的缺陷。目前，開啟窗設計上的缺陷主要有：頂框與橫龍骨、扣板的連接傳力不可靠，開啟扇底部沒有設計鋁合金或不銹鋼托條，框與龍骨連接處的螺釘設計間距過大，不符合規(guī)范要求。選用摩擦式鉸鏈時，要根據(jù)開啟窗的重量和開啟角度結合開啟部位的風壓，來計算和合理選擇鉸鏈。在鉸鏈連接處，要合理增加鋁合金型材的厚度，必要時內部增加鋼襯提高局部強度，并采用相應規(guī)格的不銹鋼拉鉚釘固定。采用掛鉤式框扇連接時，由于開啟扇上的橫龍骨除了承受上玻璃板塊的自重，還要承受開啟扇自重，因此所需要的剛度要遠大于其它位置處橫龍骨。要單獨對其剛度進行計算，可以采用加大橫龍骨截面尺寸、增加厚度或，加裝鋼襯等措施以提高橫龍骨剛度。

4.2? 荷載設計

幕墻設計時，要根據(jù)結構的設計模式和選材來計算幕墻的負載極限，如封閉結構的幕墻，要按照風壓的正負條件取-0.2/0.2，部分體型系數(shù)是指保護件的從屬范圍A≤1m2;如果范圍超過10m2，局域風壓的系數(shù)就能減到0.8;當1m2≤A≤10m2，體型系數(shù)能根據(jù)A的對數(shù)線性差值判斷風的負載高低。選取新的幕墻材料，在保證輕的前提下，還要保持與周圍環(huán)境、當?shù)仫L俗和傳統(tǒng)建筑的統(tǒng)一性。

4.3? 抗震設計

建筑幕墻屬于建筑物外維護結構范疇，為了能夠滿足市場與日俱增的需求，建筑幕墻的產(chǎn)量也在持續(xù)提升，在確保產(chǎn)品質量的前提下，對其抗震能力所制定的標準與要求也變得更加嚴格。地震的發(fā)生對其抗震指標就是嚴峻考驗，在遭遇突發(fā)地震之后，針對部分專家而言，應當對現(xiàn)場部分建筑物，開展科學、合理的分析與研究工作，并對相關規(guī)范進行制定，這樣能夠對建筑物損害程度與幕墻抗震性能的解釋和認識，起到良好的檢測中。

4.4? 建筑幕墻的防火隔煙工作

根據(jù)建筑幕墻設計的行業(yè)標準，建筑幕墻設計過程中涉及到的防火封堵工作包括：周邊防火分隔構件、板和隔墻外沿縫隙、實體墻面洞口及邊緣縫隙等。在這些防火封堵設計時如果設計不夠合理，常會引發(fā)一些矛盾。防火封堵設計過程中需要注意的問題包括：（1）幕墻主體在樓層梁的水平防火封堵：建筑幕墻與玻璃面在樓層梁的水平防火封堵要盡量貼近，封堵要超過幕墻橫梁的背部，橫梁上方的隔離防火棉厚度應大于20cm，樓層間的防煙帶所用的鍍鋅鋼板厚度不小于1.5mm。此外，如果使用了聚苯板等易燃材料，一定要做隔離處理，保證幕墻可靠的防火性。（2）幕墻主體結構與橫梁洞口的防火封堵很多標準中都有提到，幕墻主體結構與橫梁洞口的防火封堵層厚度不應小于20cm。但是很多設計人員在設計過程中常會忽視這個細節(jié)。（3）縱向防火設計縱向防火設計包括建筑主體結構和幕墻的立柱之間的縱向防火隔離層、玻璃幕墻的縱向立柱和主體結構上洞口間的防火隔離層等的防火設計。一般縱向防火設計的界面尺寸不會超過10cm。

5? 結語

建筑幕墻在推動建筑領域發(fā)展方面發(fā)揮重要作用。做好其結構設計優(yōu)化，提升其抗震能力，則能夠保證建筑幕墻應用效能的提升，能夠保證建筑幕墻使用作用的發(fā)揮，更加能夠保證建筑工程質量的發(fā)展。相關人員更加需要從實際情況出發(fā)，做好建筑幕墻設計中的結構抗震設計，讓建筑幕墻作用得以充分體現(xiàn)。

參考文獻：

[1] 王寶，閉思廉.建筑幕墻抗震構造設計[J].中國建筑金屬結構，2011（9）：39～41.

[2] 戴宇辰.建筑幕墻結構設計與優(yōu)化[J].建筑工程技術與設計，2015（9）：430.

[3] 吳國軍.建筑幕墻設計中的結構抗震設計分析[J].智能城市，2017（3）：311.