建筑幕墻設計原則和幕墻體系選擇淺析

曹治國（秦皇島渤海鋁幕墻裝飾工程有限公司,河北 秦皇島 066000）

建筑幕墻設計原則和幕墻體系選擇淺析

曹治國
（秦皇島渤海鋁幕墻裝飾工程有限公司,河北 秦皇島 066000）

摘 要：幕墻作為現(xiàn)代建筑的外維護結(jié)構(gòu)，在我國正被越來越廣泛地采用。它結(jié)構(gòu)輕巧，面材多樣，色彩豐富，能很好地滿足建筑師的創(chuàng)意。對于幕墻設計而言，幕墻設計原則和幕墻系統(tǒng)的選擇尤為重要。

關鍵字：幕墻設計原則；幕墻系統(tǒng)；立面分格；幕墻結(jié)構(gòu)體系

1 幕墻設計的原則

幕墻作為現(xiàn)代建筑的外維護結(jié)構(gòu)，在我國正被越來越廣泛地采用。它結(jié)構(gòu)輕巧，面材多樣，色彩豐富，能很好地滿足建筑師的創(chuàng)意。特別對于高層、超高層建筑，幕墻往往是外維護結(jié)構(gòu)的必然選擇。幕墻有兩方面的功能：維護結(jié)構(gòu)功能和建筑裝飾功能。具體地說，幕墻的功能要求有一下幾個方面：滿足結(jié)構(gòu)強度及安全性要求、控制熱量傳遞、控制空氣交換、控制凝結(jié)水汽、控制日光照射、控制雨水滲透、控制噪聲、控制火災、建筑美學功能、滿足經(jīng)濟性要求。

一個好的幕墻設計必須要以較小的成本來盡可能提升上述功能。

幕墻設計從外部分格設計到內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計的整個過程中遵循著如下幾條設計原則：

（1）安全可靠原則。幕墻作為建筑物的外維護結(jié)構(gòu)，長時間承受交變風荷載、雪荷載、自重荷載、溫度應力荷載等，有時還要經(jīng)受地震的考驗，在設計使用壽命周期內(nèi)幕墻應是安全可靠的。因此幕墻的安全性是設計首要考慮的因素，是重中之重。

（2）造型美觀原則。在劃分幕墻立面線條時，力求采用最合理可行的結(jié)構(gòu)來完成設計師的創(chuàng)意及構(gòu)思。原則上應遵照原設計師和業(yè)主的初衷，在保證幕墻結(jié)構(gòu)設計能實現(xiàn)的前提下盡量滿足其想法、實現(xiàn)其想法，在此基礎上進行合理的創(chuàng)意，使最終的幕墻產(chǎn)品具有較高的觀賞性，充分展現(xiàn)幕墻的力與美。

（3）結(jié)構(gòu)輕巧而穩(wěn)定原則。結(jié)構(gòu)輕巧體現(xiàn)了設計師的匠心獨運，是一種創(chuàng)造性的勞動，本身也降低了結(jié)構(gòu)材料的重量，直接降低了造價。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是結(jié)構(gòu)設計安全的一個方面，同時也會產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定所特有的美感，失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)會給人帶來危機感，造成人的緊張，使人很不愉快。

（4）環(huán)保節(jié)能原則?，F(xiàn)代幕墻已不再僅僅是一種裝飾、一種簡單的外維護結(jié)構(gòu)，而是越來越深入地成為整個大廈的一個有機組成部分，越來越多地參與了整個大廈的功能建設。其對于整個大廈的環(huán)保節(jié)能性能的影響，已經(jīng)到了至關重要的地步。幕墻的環(huán)保節(jié)能程度也已成為人們衡量幕墻品質(zhì)的一個重要指標。

（5）技術先進、創(chuàng)新原則。隨著新材料的發(fā)明、新技術的出現(xiàn)，在幕墻設計過程中，一個優(yōu)秀的設計師應隨時注意這方面的動向，及時更新自己的知識體系，在條件允許的情況下盡量采用最新技術，從而完善、提高設計水平。在幕墻設計中能否及時采納最新優(yōu)秀成果往往是衡量一個公司實力的一個標準。

（6）經(jīng)濟性原則。在以上原則得到充分保證的基礎上，要充分考慮幕墻的經(jīng)濟性、效益性，提高幕墻的性價比。保證資金投向合理，在確保滿足國家規(guī)范的基礎上，合理地選擇材料至關重要。只有巧妙地、合理地發(fā)揮各種材料的特性，才能產(chǎn)生最佳的效益。

2 幕墻系統(tǒng)方案的選擇

外裝幕墻方案設計包含兩個方面：立面分格劃分和立面線條的選擇、幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系設計。

2.1 立面分格劃分和立面線條的選擇：

現(xiàn)代建筑特別是高層建筑、大型公共建筑等往往是大部或全部采用幕墻裝飾。而幕墻線條的劃分、虛實、凸凹等一般均由建筑師設計，幕墻設計單位只需根據(jù)此進行結(jié)構(gòu)設計，原則上應遵循原建筑設計風格。但幕墻設計已經(jīng)成為一門專業(yè)，幕墻設計師在細化、調(diào)整分格方面還考慮了以下因素：

（1）分格盡量統(tǒng)一，以方便生產(chǎn)加工、安裝，縮短施工工期，提高板塊互換性；

（2）分格時考慮層間防火封修、相鄰房間防火封修的要求；

（3）分格時考慮人性化設計要求，橫龍骨不要阻擋視線，開啟窗要設置在合適的高度位置等；

（4）分格時考慮幕墻的收邊處理，保證幕墻連接件及附件不外露；

（5）分格時考慮幕墻與原建筑窗洞口的交接與對齊；

（6）分格時考慮面材的規(guī)格尺寸及利用率，盡量做到經(jīng)濟合理；

（7）分格時考慮各種不同材料的交界、組合、節(jié)點做法，盡量做到簡單合理。

2.2 幕墻結(jié)構(gòu)體系設計

幕墻應按維護結(jié)構(gòu)設計。幕墻龍骨多采用鋁合金、型鋼、鋼鋁組合體系或鋼結(jié)構(gòu)支撐體系，面材多采用玻璃、鋁板及石材、鋼板等。在做幕墻節(jié)點構(gòu)造設計時重點關注以下問題：

2.2.1 結(jié)構(gòu)強度、剛度設計——選材。

根據(jù)建筑要求，確定幕墻形式，根據(jù)建筑物所在地區(qū)，建筑物的重要性，確定幕墻結(jié)構(gòu)計算的基本參數(shù)：基本風壓、地面粗糙類別、基本雪壓，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，確定建筑物抗震設防烈度。采用合理的力學模型、準確的數(shù)據(jù)確保計算結(jié)果可靠。

2.2.2 幕墻密封性設計

（1）幕墻密封有兩方面的內(nèi)容：水密性和氣密性。水密性能反映了幕墻防止水進入室內(nèi)的能力，氣密性能直接體現(xiàn)了幕墻接縫密封構(gòu)造的好壞。

（2）雨水進入幕墻有三個條件：有水存在、有壓力差、結(jié)構(gòu)存在縫隙。此三個條件缺一不可。幕墻應采用雨幕原理設計消除壓力差。

2.2.3 幕墻防火設計

幕墻防火設計應滿足國家標準＜＜建筑防火規(guī)范＞＞的有關規(guī)定；幕墻防火封堵材料應采用耐火極限符合設計要求的不燃材料或難燃材料；幕墻與各層樓板、隔墻外沿間的縫隙，當采用巖棉封堵時，其厚度不應小于100mm,并應填充密實，樓層水平防煙帶的巖棉宜采用厚度不小于1.5mm的鍍鋅鋼板承托；承托板與主體結(jié)構(gòu)、幕墻結(jié)構(gòu)之間的縫隙宜采用防火密封材料。

2.2.4 幕墻防雷設計

雷擊有三種情況：頂雷擊、側(cè)雷擊和滾球雷擊。幕墻工程只需設計防頂雷擊和側(cè)雷擊。二類建筑超過45m，三類建筑超過60m需設計防側(cè)雷擊，低于以上數(shù)值的建筑物，只需設計防頂雷。建筑物45m或60m以上每兩層的幕墻的連接鋼件橫向用Φ12的鍍鋅圓鋼筋串通，作為均壓環(huán)，采用直徑為12mm鍍鋅圓鋼將連接鋼件、均壓環(huán)以及主體結(jié)構(gòu)引下線的接頭處可靠相連,焊接時采用對面焊,圓鋼搭接長度不小于100mm,外露表面刷二道防銹漆。

3 結(jié)束語

幕墻設計作為建筑外立面設計的重要一環(huán)，為了滿足維護結(jié)構(gòu)功能和建筑裝飾功能，一定要嚴格遵循幕墻設計的基本原則，合理的選擇幕墻系統(tǒng)和分格，重視幕墻設計的主要事項，從而更完美的實現(xiàn)建筑功能。

作者簡介：曹治國（1978-），男，江西瑞昌人，大學本科，工程師，研究方向：建筑幕墻。