幕墙结构设计若干问题讨论

马海陆

【摘 要】近年来，建筑幕墙的应用越来越多，各种形式的幕墙被众多建筑商以及居民所喜爱，其主要具有施工周期短、整体外观美观、装饰效果好等优点。但在其具体的施工及设计的过程中，经常会出现较多的问题，使工程在质量、安全、进度、成本等方面受到影响。基于此，本文就将对幕墙结构设计若干问题进行分析探讨。

【关键词】幕墙；结构设计；措施

1、建筑幕墙的特点以及弊端

建筑幕墙主要是由金属构架和镶嵌板材组成的，它是建筑物的外墙围护，因此在使用过程中并不承担建筑主体结构荷载。建筑幕墙一般多是广泛应用在人群密集的大型高层公共建筑外墙上。由于玻璃幕墙和石材幕墙其自身并不耐火的特点，温度在达到250-330℃时玻璃就会发生炸裂现象，因此，导致建筑物的火灾系数大大增加。在高温状态下由于建筑幕墙无法抵抗外来温度的巨大压力就会产生变形、玻璃破碎以及幕墙大面积脱落等现象，火焰会顺势沿着幕墙破碎口进人建筑室内。此外，当垂直幕墙滑落时，若与建筑物各楼层楼板、建筑外墙间墙的空隙未处理完善，就会导致浓烟穿过空隙向建筑物上层扩散弥漫，因此会造成更多的人员伤亡或窒息；而经幕墙口窜入的火苗，会引起室内大火导致玻璃幕墙和石材幕墙周围的铝合金软化，从而从板材上滑落；而幕墙中部玻璃受到火焰高温刺激会发生炸裂，导致大块的玻璃碎片脱落，严重威胁着过往行人的生命危险。由此可见，建筑幕墙是造成高层建筑物发生火灾并迅速蔓延的又一重大原因，建筑幕墙防火设计是建筑施工过程中最重要的一个环节。

2、建筑幕墙设计要点

2.1、幕墙设计应服务于建筑设计

在实际工作中，对于建筑幕墙的施工管理，其主要是从建筑的室内空间到建筑的室外空间的一个过渡层，其可以为人们提供观赏的外表，可以体现一个建筑设计的整体外观效果、将一个建筑设计的大致理念基础有效的传达出来，因此近年来，在建筑设计发展过程中，建筑幕墙的设计得到了人们充分的重视发展。总言之，一个建筑中，其幕墙设计的有效性将直接影响到整体建筑设计的成败。也就是说，在某种程度上来讲，幕墙设计应服务于建筑设计。

2.2、幕墙设计的应保证其安全性

不管是住宅建筑还是公共建筑，安全可靠性都是必须要慎重考虑的因素。幕墙作为建筑的外维护构件直接与外界进行接触，对于安全可靠性的考虑必须更加严谨。因此，对于玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、门窗等设计，均应充分考虑风荷载、雪荷载、温度应力、地震作用和人为作用对幕墙所造成的影响。

2.3、幕墙设计的应保证其造型美观

一栋建筑能否初次就给人留下深刻的印象或者成为一个城市的标杆性建筑，除了建筑本身的造型之外，其幕墙是否具备很高的可供观赏性，就成为非常关键的一环。幕墙作为建筑的外维护构件在体现建筑本身造型的前提下，也需要去表现幕墙本身所带来的美感。幕墙的线条分割、外露装饰线条的处理；石材、玻璃、栏杆间的接头、拼缝、外露构件的处理；各个角落的收口、收边处理等等，都是需要进行设计精心考虑和推敲的。

2.4、维修、保养方便的原则

由于幕墙直接裸露于外界，直接承受自然界对于建筑的作用。因此，幕墙的维修和保养就变的不可避免。所以，如何保证幕墙构件在使用过程中方便维修和保养是一个需要细心考虑的重要课题。在考虑到板块的可更换性的同时，还应考虑在更换维修、保养时尽量能不影响幕墙的正常使用。

3、建筑幕墙结构的问题

3.1、防火安全系数低

现阶段，虽然很多的幕墙本身不是可燃的材料，如玻璃幕墙，但是，玻璃材质受到高温影响会软化、融化，最终导致玻璃幕墙的结构被毁。因此，在设计、安装幕墙时，需要考虑建筑的防火要求，要注意以下两点：要确保幕墙结构的完整性，避免玻璃破碎使火势蔓延；在高温状态下，不能出现燃烧和爆炸的情况，避免多重灾害发生。

3.2、结构胶失效

结构胶是连接幕墙结构和主体支撑的重要材料。由于幕墙长期处于外部环境下，受日晒雨淋、风吹热辐射等影响，容易产生热推移老化等问题，强度和黏结力也随之下降。这情况从外部是无法察觉的，很容易引发安全问题。

3.3、结构失效

如果支撑框架结构设计不合理，会受到建筑本身内力的影响，导致结构变形。而幕墙构件的固定装置会受氢脆变的影响，使金属材质的延展性降低，出现幕墙脱落等问题。

3.4、污染问题

城市建筑大量使用玻璃幕墙结构，会出现光污染和热污染等新型污染形式。

4、玻璃幕墙设计的优化措施

4.1、始终秉承建筑幕墙设计基本原则

对于建筑物而言，玻璃幕墙是连接室内空间与室外空间的一个必要过渡层，其作为可供观赏的建筑物外表，是建筑设计外观的具体体现，更是建筑设计理念得以传达的基础，因此在建筑设计过程中应充分关注和重视玻璃幕墙设计工作。换而言之，建筑设计成功与否会直接受到建筑玻璃幕墙设计的质量影响。由此点来看，建筑幕墙设计服从于建筑整体设计具有积极的现实意义。对于幕墙设计工作而言，服从并服务于建筑设计是其根本所在。

4.2、提高幕墙设计工作管理力度

建筑单位应在明确主体施工之前完成必要的幕墙设计工作，从而为主体结构施工提供必要保障，确保预埋件位置准确无误，其结构可靠性也应过关；应对幕墙结构设计中存在的支撑件问题予以提前处理，同时应对建设单位提出要求，提前准备并安排幕墙设计方案的招投标工作，并针对幕墙设计存在滞后性的问题采取有效的解决方案；对施工招标与幕墙设计招标予以明确区分，防止幕墙设计工作受到一体化设计施工机制的影响而产生负面效应；与此同时还，应对施工招标固有的客观性以及公正性予以大力维护。

4.3、强化幕墙设计技术水平

充分利用各方资源在幕墙设计工作人员群体中推广和普及各类幕墙设计基础知识以及先进技术，改善设计人员关于幕墙设计的基础性认知。可组织幕墙设计人员参与建筑知识讲座、建筑学会，以此来强化其建筑幕墙知识架构，丰富沟通与交流渠道，从而能够学习更多的专业基础知识，提高个人关于建筑幕墙设计工作的认知，并奠定坚实的理论基础；针对建筑幕墙设计工作人员展开技能培训，并不断提高培训力度，以强化设计技术人员幕墙设计水平。对于建筑物而言，幕墙是承载其建筑功能以及建筑外观体现的重要结构组成部分，对于建筑施工运行的正常与否也有重要影响。因此，建筑幕墙设计工作者应积极学习先进幕墙技术，同时也应拓宽自身视野，放眼世界，敢于借鉴国外先进技术以改善自身设计水平，以此为建筑幕墙设计工作创造有利前提。

总而言之，随着社会经济的不断进步以及建筑行业的快速发展，建筑幕墻市场也有了极大发展，而幕墙设计在等级、质量以及设计水准方面也面临更为严格的要求。与此同时，幕墙结构形式也不断推陈出新，因此在以后的实际工作中，我们应根据工程特点选择合理的结构形式，确保幕墙的结构设计满足强度及刚度的设计规范要求，并应对幕墙的防火进行详细的设计，保证幕墙的安全可靠性。在施工过程中也应精心组织施工，对关键工艺进行重点控制，以此确保幕墙的整体质量安全。

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