浅谈建筑幕墙结构优化设计

浅谈建筑幕墙结构优化设计

钟国民

钟国民

浙江宝业幕墙装饰有限公司312030

摘要：建筑幕墙在我国发展快速，伴着现代科技和人们要求的不断提升，幕墙的结构也变得越来越复杂。建筑幕墙结构设计作为建筑设计的一个重要组成部分，需要我们加强对它的认识。本文重点阐述了幕墙结构设计的重要性，并且详细论述了它的意义和设计重点。同时，计算机在完善建筑结构概念设计的同时，其自身也有着缺点与不足，为此，我们不能迷信计算机。

关键词：建筑幕墙；结构；概念设计

引言

建筑幕墙是建筑物中不承重的外围墙，建筑幕墙是现代建筑中不可缺少的部分。在现代建筑中建筑幕墙直接影响着建筑物的整体形象，建筑幕墙的质量也直接关系着建筑物的整体质量，在建筑设计中加强建筑幕墙的结构设计是保证建筑幕墙质量的关键，同时也是提升建筑幕墙整体性能的重要措施。

一、幕墙结构设计的重要性

中国幕墙设计比国外起步晚，不管是国外的幕墙设计还是国内的幕墙设计，一定要把幕墙的安全性摆在第一位。常见的幕墙技术规范有玻璃幕墙工程技术规范、建筑结构荷载规范、金属与石材幕墙工程技术规范、建筑玻璃应用技术规范等，他们均需要符合安全、经济的设计原则。

建筑幕墙从设计到施工的任何一个环节，其设计跟建筑标准的重要前提就是幕墙的结构安全。在国家对建筑施工图所进行的二次审查中，结构安全和公共利益都是审查的重点工作。在对建筑幕墙实施验收时，要把工程的安全因素作为验收工作的重点考察内容，另外也不可以忽视建筑幕墙的质量。“工程质量无小事”，建筑物作为人们的居住、办公、娱乐的场所，一旦发生事故，所造成的损失都会非常的巨大，我们要以这些故事为教训，严把工程的质量关。幕墙设计作为工程的重要组成部分，也需要牢记事故教训，加强自身的质量控制。《建设工程质量管理条例》对建筑物的质量负责有着明确的规定即建筑物落成后，建筑单位要对建筑的质量终身负责。

二、幕墙结构概念设计

1、幕墙结构概念设计的意义

首先我们应该弄明白什么是概念设计。概念设计就是凭借设计师的相关工作经验，以及根据幕墙的力学关系等，在不经过大量计算的情况下，便可以对幕墙的结构有一个从整体到细节的准确把控。其次，在实施概念设计时，我们用估算的方法参与设计，这样同样可以得出比较适合的设计方案。另外，估算法算出的数值可以为后期的精细精算，提供了一个可供参考的数据，是我们验证计算机所得出的精确数据的重要参考。所以幕墙结构的概念设计，对整个幕墙设计起重要作用与意义。

2、幕墙结构概念设计的内容

2.1合理选择结构方案

建筑幕墙的设计是否成功，需要看选择的结构设计方案是否合理。结构对于幕墙来说相当重要，结构不同，幕墙就会产生不同的承受力、传感力，继而就会影响到幕墙的质量与稳定性。同时，幕墙结构设计不同，其设计成本也会不同。因此，为了选择出既满足质量要求要符合经济成本的幕墙设计，需要设计师，一方面充分了解施工的条件、材料的质量、幕墙的结构特点等；另一方面，要与其他设计师进行相互的交流与借鉴，集众人的智慧选择最合理的方案。

2.2选用恰当的计算简图

“失之毫厘谬以千里”，计算是结构设计的重要一环，数值的准确性，不仅关系到我们结构设计的选取，还关系到工程的施工安全与质量控制，因此，我们要小心计算。建筑结构计算不是简单的数值计算，需要在计算简图上开展，即使在计算过程中，小心谨慎，但是若简图选择不当，也会产生计算错误。所以需要选择恰当的计算简图来配合建筑幕墙的结构设计。

2.3正确分析计算结果

计算机技术的不断成熟，使得计算机成为了我们生活中必不可少的工具。计算机计算，已经逐渐取代人工计算成为了社会发展的一个趋势。一方面，我们需要选取那些质量过硬、口碑较好、技术水平高，且符合使用条件的软件；另一方面，对于计算机算出的数值，还需要凭借设计师的工作经验来进行分析与校对，以此来保证计算结果的准确性。

2.4采取相应的构造措施

连接节点的设计是否合理，直接关系到整个结构的质量是否可靠。因此，在进行幕墙结构设计时，要十分关注结构连接节点的设计，不要出现焊缝的遗漏等。

3、建筑幕墙结构设计中的抗震设计

玻璃幕墙是建筑物中常见的幕墙结构，玻璃幕墙结构的抗震性能设计主要是满足两个基本要求。一是满足不同幕墙体系的构造要求；二是满足不同连接位置的构造要求。笔者详细论述这两个要求。

3.1满足不同幕墙体系的构造要求

上文提到幕墙可以分为多种形式，对幕墙结构抗震进行设计时要结合不同幕墙体系的构造要求进行设计。通过探讨不同的幕墙体系来探讨抗震结构设计。

3.1.1针对铝合金玻璃幕墙的设计

铝合金玻璃幕墙的抗震性能很大程度上取决于自身的抗构造以及主框架的抗震能力。因而在对铝合金玻璃幕墙的结构进行抗震设计时，要充分考虑这两个要素，在多发地震地带进行设计时，一般要保证最大弹性层间位移角不能大于100°。在罕遇地震地带，设计时要对结构薄弱层进行专门地弹塑变形试验。设计人员在进行抗震设计时要重视两个指标，抗震能力指标值和主体结构弹性层间位移角控制值，在设计过程中一般要把抗震能力指标值控制在主体结构弹性层间位移角控制值的3倍左右。对高层钢结构进行设计时，钢结构的抗震能力一般保持在非钢结构抗震力的2倍左右。这样做是为了更好地适应钢结构的变动能力。

3.1.2石材幕墙设计

在石材幕墙之中，石材面板一般是通过插件和挂件连接在一起。在结构抗震性能设计时重点是要防止插件从插槽中脱离出来。针对挂件与插件的设计，国家有明确的法规予以规范。GB/T21086专门规定了挂装系统允许偏差，插件与插槽搭接深度偏差。在进行科学设计时设计人员要严格按照设计规范来对各种偏差进行适当控制，从而使得幕墙抗震性能最优化。

3.1.3明框、半隐框幕墙的结构抗震设计

针对明框、半隐框幕墙的结构抗震设计要高度重视弹性材料的使用。设计人员在设计时，一般要对明框、半隐框幕墙板块间胶缝宽度进行严格控制，一般要把胶缝宽度控制在12mm左右。

3.2满足不同连接部位的构造要求

连接部位的设计是幕墙结构抗震涉及到的又一个重要内容。一般意义上不同部位的设计主要包含三个部位的设计，一是立柱和横梁之间连接部位的设计；二是立柱与立柱之间伸缩缝的设计；三是对变形缝的处理。

3.2.1立柱与横梁之间的连接

立柱与横梁之间主要是通过角码、螺栓进行连接，在进行设计时重点要控制角码厚度，角码厚度一般都要在3ram以下，这样做是为了保证立柱能够承受住横梁的剪力。立柱与横梁之间应保持1mm的距离。

3.2.2立柱与立柱之间的连接

立柱与立柱之间连接部位的选择主要是对伸缩缝的设计。在幕墙设计中，两根立柱之间的缝隙距离一般要保持在15mm左右。两者连接时，芯柱与立柱要紧密配合。

3.2.3对变形缝的处理

变形缝在建筑物抗震中作用非常大，效果非常显著。变形缝的设计要按照抗震设计规范进行严格设计，设计过程中要保证龙骨间距离与变形缝一致。

结束语

总得来说建筑幕墙结构优化设计在建筑建设中起到重要作用，建筑幕墙结构设计已经得到人们的重视。严格按照设计规范进行设计，把握建筑幕墙的特点，是科学设计的前提。在设计过程中要充分重视两个要求，一个科学的设计一般都能满足不同幕墙体系的构造要求和不同链接部位的构造要求。因此，设计者们要在建筑设计中加强建筑幕墙结构设计水平，保证建筑幕墙质量，提升建筑物整体性能。

参考文献：

[1]龚文晔.关于建筑幕墙设计的问题与建议[J].河南建材，2012，（11）.

[2]郭金花.关于我国建筑幕墙设计行业的深化发展[J].科技创新导报，2012，（24）.

[3]张杰.议我国建筑幕墙设计发展趋势[J].经济技术协作信息，2012，（9）.