浅谈建筑幕墙结构设计要点与优化策略

颜子聪

摘    要：随着国民经济的迅速增长，城市化进程逐渐加快，建筑行业也取得了繁荣的发展，而且建筑幕墙也得到了广泛使用。伴随建筑幕墙的广泛应用，在设计中产生的问题也将更加突出，结构的安全性也相应的更加得到重视。对此必须根据实际情况，制定出科学的改进措施，进一步优化建筑幕墙设计。本文主要介绍了建筑幕墙构造中存在的不足及设计要点，提出了科学的优化策略。

关键词：建筑幕墙;结构设计;优化策略;设计要点

1  前言

随着城市化建设速度的加快，建筑的基本功能、实用性及节能低碳性等逐渐突出，建筑幕墙结构的产生刚好满足许多应用要求。建筑幕墙的模式和功能的多元化促使建筑充满较高的美观性及实用性，为此，建筑幕墙的使用日益普遍。现代化房屋中形式多样、构造复杂的幕墙，在针对建筑的总体构造在力学性能及安全性能等层面，对幕墙结构规划提出了更高的要求，而且，在设计建筑幕墙时还要考虑到经济性与美观性。但在具体设计中，因为多种设计及施工因素的制约，许多建筑幕墙设计中都存有许多问题，影响到建筑物的安全及质量，这就要求在设计建筑物幕墙时，仔细研究其结构框架选型与外观效果，进而满足幕墙结构设计要求。

2  建筑物幕墙设计要点

（1）幕墙结构属于建筑结构外观造型的组成部分之一，其必须在符合美观与实用性的基础上，按照幕墙结构的基本功能，全面考虑结构部件的设计应用要求与较高的强度、刚度，指在外力影响下变形性处于可控范围内。但是，当有些结构设计要求按照需要侧重于某个方面设计时，就必须在安全的基础上进行。

（2）结构设计环节，要思考幕墙可以承担的各种负荷，按照建筑结构所处环境和建筑结构模式，研究存在的风荷载、雪荷载以及压力荷载，还要按照当时的气候环境研究温度变化与自然灾害将会产生的荷载作用，以及这类荷载改变造成的幕墙结构外观的改变，科学设置建筑幕墙的承载水平，确保结构的安全与稳定。

（3）设计建筑幕墙时，还要按照结构的基本功能机荷载设计水平，科学取值，完善结构的经济性能。防止在设计过程一味注重经济性而忽视安全性，还要防止巨大浪费。

3  建筑物幕墙设计中常见的问题

3.1  设计滞后，影响到幕墙施工的顺利进行

目前绝大多数的设计单位都没有充分认识到结构安全性能对建筑幕墙设计的重要性和关键性，也没有对幕墙工程特殊性精心充分的考虑，而是工程动工以后，当主体工程进行到预埋件作业的程序时，才开启幕墙的招标工作，到最后工程施工是增加结构梁、柱或被动的使用后置埋件等，降低了幕墙的档次及结构安全性，外观也会造成一定的影响。

3.2  建筑施工和建筑幕墙设计之间缺乏一定的协作性

在建筑工程施工进行时，通常会遇到一个难题，就是建筑幕墙的设计一定要同建筑施工保持一致。在具体施工的过程中，通常无法保持一致性，因为在设计单位，没有专业从事设计建筑幕墙工作的人员，大多的员工不会很了解建筑幕墙的技术与材料，所以他们不能科学的进行设计，使得设计建筑幕墙与建筑施工无法保持一致，从而导致正常施工受到影响。

3.3  幕墙设计过于局限结构框架设计

幕墙设计人员局限于对幕墙结构框架的设计，忽略幕墙对建筑整体及幕墙功能对建筑本身的补充作用。幕墙设计应充分将建筑主体与幕墙外观、功能等各个方面有效地联系起来。对于那些落标的设计方法来说，因为缺少必要的补偿，影响到该设计方案，得作改进。这些问题是国内幕墙设计过程中存在的主要问题，需要设计人员与施工人员不懈的努力去改正与提高。

4  建筑物幕墙设计的完善策略

建筑物幕墙设计是一件十分复杂的设计活动，其通常会包含许多繁琐的应力计算及安全设计，在确保安全、稳定、经济的基础上，完善设计方案，这是幕墙项目设计的重要内容。建筑幕墙项目设计中，结合施工环境及建筑要求，能采用如下几点优化、完善策略。

4.1  安全性设计

建筑幕墙的安全程序设计除了要符合结构承受荷载的需要外，整个建筑物的安全性也与其相关，建筑幕墙的安全性完善除了要符合结构稳定性要求以外，还要兼顾到采光顶的消防规划。针对很大的玻璃采光顶，一定要采用耐火极限不小于0.25h的三级防火级的吊顶，而且符合结构抗火需要，对于其他的设计要求，如抗雷、防高空坠落、抗冰雹等内容，在防震设计过程，玻璃幕墙的施工深度要确保稳定、可靠。主要做好各部件连接处的设计完善，幕墙项目消防安全道路的分布也非常重要。

4.2  荷载设计

幕墙结构设计时，设计幕墙荷载要按照结构的模式及材料选取来计算最好的荷载极限，例如，针对封闭式结构，幕墙荷载根据外表风压的正负条件取-0.2/0.2.部分体型系数主要指适用于围护部件的从属范围A≤1㎡;但当从属范围超过10㎡时，这时的局域风压体型系数就能够折减0.8的系数;当1㎡≤A≤10㎡时，体型系数能根据A的对数线性插值判断风载荷标准值的高低。而且，选用新型轻质材料用作建筑幕墙的主体建材时，要结合局部单位大小承担风载荷的承载水平，合理加载筋肋，并且加筋肋应与折边相连。

4.3  幕墙框架设计

在设计幕墙项目时，必须注重幕墙框架的设计。一般情况下，幕墙是建筑物的外围护结构，必须兼顾到其自重，并发挥出抗震、保温以及风荷载等功能。

4.3.1  幕墙支护构造

支护构造是幕墙结构中十分关键的构成部分，其自重、保温性能、风荷载性能、抗震性能等都能在主体结构和幕墙之间进行传递[3]。所以，必须确定支护结构的强度及刚度。另外，还能够对幕墙围护构造进行适当的拆换，这需要幕墙项目的设计、应用时间超过25年。在设计幕墙支护构造时，必须注重立柱上下连接的设计，确保其满足设计标准，符合应用要求。

4.3.2  幕墙后锚固施工

在幕墙后锚固施工中，采取的主要方式是锚栓，当前较为常见的锚栓包含化学锚栓与金属物膨胀锚栓。在使用化学锚栓时，不得焊接其衔接部件;金属物膨胀锚栓的基本原理是，基于膨胀片对砼的摩擦力和压力，形成一定的承载力，从而承载外部拉力。

4.3.3  优化预埋件设计

在加固幕墙支护构造时，主要使用的受力部件为预埋件，所以，必须重视其质量。预埋件是由锚筋、锚板构成的。较为常见的预埋件是平板式、槽型两类。其中，锚板要求采用的钢材型号是Q235B，而且必须在表面加以镀锌，镀锌膜厚度必须超过40μm，并且具有一定的抗腐、散热效果。在生产预埋件时，几乎无规定的锚筋、锚板处理方式，一般将之焊接为T形或是塞焊，不过必须确保其质量合格，尽量采用坡口塞焊手段处理。

5  结束语

簡而言之，在幕墙结构的合理设计过程和幕墙施工过程，必须严格根据相关标准规定进行，保障幕墙结构施工质量。假设涌现出了很多新技术、新工艺及新建材，但缺少相关的使用标准，就必须根据实际情况来利用，在不违规的前提下提升幕墙结构设计效果，确保幕墙结构施工质量。

参考文献：

[1] 贾玉彦.建筑幕墙安全及使用、维护检测现状的分析[J].中国建筑金属结构，2015（4）：44～48.

[2] 任祥香，卢文胜，曹文清.考虑主体结构地震反应的建筑幕墙振动台试验方法[J].土木工程学报，2014（S2）：235～240.

[3] 唐勇.建筑幕墙设计中存在的问题及对策[J].中国新技术新产品，2014（2）：43～44.