建筑幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化探究

蔡金棟

（福建建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，福建 福州 350001）

科技的進(jìn)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(shí)際設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)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(jì)存在的問題，仔細(xì)研究幕墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出既實(shí)用又美觀的幕墻才是重點(diǎn)考慮的問題。

1 建筑幕墻的分類及特點(diǎn)

為了更好的對(duì)建筑幕墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化，首先需要對(duì)幕墻的構(gòu)成和分類等有明確的了解。明確好幕墻特點(diǎn)后，更有利于設(shè)計(jì)師進(jìn)行幕墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1.1 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Α卧侥粔κ窃诠S進(jìn)行統(tǒng)一生產(chǎn)，使用頂尖技術(shù)，質(zhì)量完全能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，工廠生產(chǎn)速度也非常有效率，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中備受推崇。單元式幕墻的特點(diǎn)是生產(chǎn)精度高、周期短，因?yàn)閺念^到尾都是在工廠進(jìn)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(jì)效益。另外，單元之間采用密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行組裝，因此，單元式幕墻是無需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(huì)號(hào)召的綠色發(fā)展理念。

1.2 全玻幕墻

全玻幕墻是一種整體用玻璃材質(zhì)打造的幕墻。使用全玻幕墻的目的在于其能給建筑帶來透明性，使內(nèi)外的環(huán)境更好地進(jìn)行融合，使建筑更加地自然。玻璃材質(zhì)也方便人們從外界直接觀看到內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，提升幕墻的美觀性。這樣一來，幕墻就不只是起到外殼保護(hù)作用，還擁有了觀賞效果，為整體建筑增添藝術(shù)性。使得建筑空間變得更加立體化、可視化，全玻幕墻使用的是重量較輕的一種材料，在施工的時(shí)候具有便捷、好清洗等特點(diǎn)，使用后的效果是其他種類的幕墻所無法比及的，為建筑增添藝術(shù)美感。

2 建筑幕墻設(shè)計(jì)思路

2.1 功能性與安全性折衷設(shè)計(jì)

建筑幕墻在實(shí)際工程施工應(yīng)用的過程中，負(fù)擔(dān)的并不是承重作用，而是為建筑外圍進(jìn)行遮擋和保護(hù)，一定程度也與建筑的安全性息息相關(guān)。因此，在幕墻設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要將美觀性和安全性等因素綜合的考慮在內(nèi)，不能為了藝術(shù)性過分的添加花哨的裝飾，忽略幕墻本身的抗壓力等因素，將建筑置于危險(xiǎn)之中。

2.2 各種突發(fā)情況下的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

建筑幕墻為建筑進(jìn)行保護(hù)，相當(dāng)于最外層的保護(hù)罩。當(dāng)建筑受到外力侵襲的時(shí)候，幕墻最先受到攻擊。那么在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，就需要將穩(wěn)定性因素也考慮在內(nèi)，以防遇到突發(fā)狀況，對(duì)幕墻造成影響，導(dǎo)致幕墻荷載過大，為建筑安全帶來隱患。在設(shè)計(jì)的時(shí)候要明確的計(jì)算好建筑荷載的數(shù)據(jù)，科學(xué)的進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證幕墻和建筑的穩(wěn)定性。

2.3 各種性質(zhì)的綜合考慮

設(shè)計(jì)幕墻的時(shí)候，需要對(duì)各方面都做到統(tǒng)籌兼顧。幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，保證其功能性是首要注意的一點(diǎn)，其次安全性是隨之需要考慮的因素。在設(shè)計(jì)的時(shí)候并不是單純的去思考如何將其融入到建筑設(shè)計(jì)，需要結(jié)合設(shè)計(jì)可行性、成本需求等進(jìn)行綜合考慮，并且保證設(shè)計(jì)后幕墻的安全性，打造高質(zhì)量的幕墻[1]。在進(jìn)行外觀設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要保證幕墻能與周圍建筑環(huán)境完美融合，不突兀、自然感，并且保證幕墻結(jié)構(gòu)的安全性。而對(duì)于安全性來說，在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要注重幕墻的受力設(shè)計(jì)。幕墻本身作為建筑外圍結(jié)構(gòu)，不會(huì)承受建筑的負(fù)載，但不代表不會(huì)承受到荷載。外界因素與自身的重量都是幕墻需要承受的負(fù)載，設(shè)計(jì)的時(shí)候還需要考慮到幕墻后期的變化，如建筑變形，地震等災(zāi)害對(duì)其產(chǎn)生的實(shí)際影響。幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候需要充分保障使用的連接件具備足夠的強(qiáng)度，能夠抵御外界因素的侵襲，同時(shí)為幕墻增加位移能力，這些都是保障幕墻受力安全需要考慮的前提條件。

3 建筑幕墻設(shè)計(jì)中存在的問題

3.1 設(shè)計(jì)理念不受到重視

幕墻在建筑行業(yè)已經(jīng)發(fā)展很久了，但是在設(shè)計(jì)理念上始終未能得到有效的發(fā)展。這是因?yàn)槎鄶?shù)的企業(yè)都是在需要的時(shí)候臨時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)幕墻的設(shè)計(jì)不夠重視，導(dǎo)致一些存在的問題考慮不夠周全，影響了工程的工期進(jìn)展。

3.2 建筑施工與幕墻施工之間缺乏溝通

在實(shí)際進(jìn)行建筑施工的過程中，在幕墻施工方面會(huì)與整體施工產(chǎn)生矛盾，并且因?yàn)楦鞣轿茨苓M(jìn)行妥善的溝通，導(dǎo)致幕墻最后的質(zhì)量無法達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

3.3 設(shè)計(jì)人員專業(yè)能力不足

幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技術(shù)較低，也是影響幕墻質(zhì)量的原因。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員不能根據(jù)工程的實(shí)際情況考慮幕墻設(shè)計(jì)所需，導(dǎo)致最后的設(shè)計(jì)與預(yù)期不符，無法體現(xiàn)幕墻的美感。

4 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

4.1 安全性優(yōu)化

幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)安全性對(duì)于整體建筑也有直接影響，因此除了荷載等要求外，還需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行綜合考慮。在安全設(shè)計(jì)上，需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，考慮到消防設(shè)計(jì)等。一些建筑會(huì)使用大型的全玻采光頂，對(duì)此其配件的設(shè)計(jì)就需要使用耐火等級(jí)在三級(jí)以上的材料，保證消防安全。除了消防安全外，對(duì)于建筑處于的地理位置，周遭的環(huán)境等，幕墻在設(shè)計(jì)的時(shí)候還需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，防止惡劣天氣，如冰雹、雷擊等因素對(duì)建筑造成影響。將設(shè)計(jì)重點(diǎn)放在幕墻各個(gè)構(gòu)件上，保證構(gòu)件材料質(zhì)量、設(shè)計(jì)都能滿足安全性的要求。

4.2 載荷優(yōu)化

載荷優(yōu)化對(duì)于幕墻具有重要的作用，在設(shè)計(jì)的時(shí)候選材和結(jié)構(gòu)樣式都需要進(jìn)行仔細(xì)衡量，保障最大程度實(shí)現(xiàn)安全的載荷。通常會(huì)使用材料質(zhì)地較輕的結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝，并為其局部承載力進(jìn)行優(yōu)化，安裝載筋肋，在安裝的時(shí)候需要將折邊連接起來。

4.3 采光保溫等功能性優(yōu)化

建筑幕墻不但需要保證建筑整體的美感，對(duì)于安全性同樣不可忽視。在實(shí)際使用的過程中，幕墻也要體現(xiàn)出自身的性能，保溫、采光是幕墻的主要性能。但是兩種性能設(shè)計(jì)在同一個(gè)幕墻上會(huì)導(dǎo)致一定沖突，使得兩種性能互相影響對(duì)方的功效，使對(duì)方的功效降低。針對(duì)這種情況，需要采用不同傳熱系數(shù)的玻璃進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，這樣既能保證幕墻的采光功能，還能實(shí)現(xiàn)保溫效果[2]。在設(shè)計(jì)有特殊需求的時(shí)候，還可以使用雙層幕墻，來增加幕墻的質(zhì)量。

4.4 結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化

設(shè)計(jì)的過程中除了美感、安全等因素，性價(jià)比也是需要考慮在內(nèi)的一點(diǎn)。在設(shè)計(jì)上盡可能使用最適宜的材料，保證性能的同時(shí)，降低成本。避免實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，造成大量不合理的設(shè)計(jì)形成資源浪費(fèi)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡可能按照簡潔的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證幕墻安全可靠的同時(shí)，對(duì)成本進(jìn)行有效的把控。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展，幕墻設(shè)計(jì)也在朝向新的方向發(fā)展。并發(fā)展出單元式、全玻璃式等幕墻樣式，在材質(zhì)等方面有了很大的改變。針對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要綜合的考慮到功能性和安全性，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)。并對(duì)建筑的荷載、采光等多項(xiàng)因素進(jìn)行科學(xué)衡量，在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下進(jìn)行優(yōu)化，提升建筑行業(yè)的建筑質(zhì)量，推動(dòng)建筑行業(yè)長足發(fā)展。