建筑外立面设计中幕墙设计的影响探析

戴大方

无锡城市职业技术学院 江苏 无锡 214000

前言

建筑业的飞速发展使得其幕墙结构的使用得到普及，越来越多的建筑采用了幕墙结构。就目前而言，幕墙结构的形式日益多样化，在各种功能的建筑中已经得到了广泛的应用。一般来说，幕墙在建筑中的使用主要是装饰建筑的外墙。而在实际使用时，幕墙除了起到装饰的作用以外，必要时也能够承担一定的外力，发挥位移作用，但不具有负荷主体结构的能力。从实际情况来看，幕墙结构能够起到一定程度上的承重效果。

1 建筑外立面的内涵与构成元素

1.1 建筑外立面的内涵

建筑外立面，顾名思义，外立面是建筑与外部环境接触的界面。在设计过程中，对连续性提出了更高的要求。生活观念的创新使人们更加关注建筑工程的审美程度，建筑外部立面的类型也更加多样化。为了提高整体设计质量，设计人员应结合建筑工程的具体要求，同时采用先进的结构形式和外观设计。建筑主体与外部环境的界面被称为建筑的外部立面，是建筑美的体现。在建筑外墙的设计中，建筑主体的连续性是非常严格的。今天，外立面呈现出越来越多的形式。在建筑外观整体设计中，应体现建筑的美感，结合社会发展趋势[1]。

1.2 建筑外立面的主要构成元素

一是阳台。阳台的设计是建筑中不可或缺的一个环节，因为阳台对照明的要求是非常苛刻的。一般来说，在设计阳台时，要设置护栏，护栏的设置不仅是为了安全考虑，还是要美观的表现。阳台是建筑中最重要的一点，其风格设计直接影响着建筑的整体特征。第二个是窗户。由于房屋形式不同，窗户的安装也变得多样化。三是楼梯间。可灵活设置建筑楼梯间。因为楼梯间的窗户不仅可以采光，还可以为人们提供方便的旅行。四是屋顶。建筑物的屋顶大致可分为两类：斜屋顶和平屋顶。目前，由于人们对建筑的美观和质量的要求越来越高，住宅的顶层风格也越来越多。有些建筑为了使对立面丰富，将两个屋顶结合起来，因此，对于屋顶的房屋设计来说，立面设计是必不可少的。

2 建筑外立面设计中幕墙的应用

2.1 明框玻璃幕墙应用

一是系统结构设计应用。明框玻璃幕墙的设计中多使用组件式的玻璃幕墙，并且其铝合金型材封口厚度要保证不小于2.5mm。而结合结构梁的特点，在设计时则选用双跨梁结构，让幕墙在不同层次上都具有两个连接支点以保证稳定性。所述嵌入件与所述铝合金柱之间的螺栓由所述连接器紧固。接头与铝合金柱之间的螺栓不小于2。螺栓直径大于10mm。透明框架玻璃幕墙中两根铝合金柱的间距应为15mm，上下两根铝合金柱应由300mm芯柱固定。铝合金梁通过角码与柱连接，螺钉与铝合金柱连接，铝合金梁与伸缩结构连接。透明框架玻璃幕墙全部硬接触处应采用弹性连接，提高延展性。玻璃幕墙的两个金属接触表面使用的绝缘垫片可以防止双金属之间的腐蚀。玻璃幕墙顶部采用3mm铝板密封，铝板内部排水斜率为2%。还考虑了幕墙气密性、防水性能、风压性能、防雷性能等。二是明框玻璃幕墙主材。透明框架玻璃幕墙采用铝合金柱和铝合金横梁。在设计铝合金柱和铝合金梁截面时，具体尺寸应该通过实际测量得出，才能够适应幕墙设计的要求。在处理铝型材时，不同情况下处理方式有所不同，在室外一般多采用氟碳喷涂的处理方式，而室内则会选用粉末喷涂的处理方式。在玻璃的选择上，使用配置为6mm低E12A6mm双钢化的中空玻璃，其特有的低E双增韧与低辐射的特性，很好地发挥了节能的作用，在开窗设计上则需要多点锁紧五金配件。三是幕墙设计运用方法。玻璃幕墙在整个设计中都是比较显眼的存在，其扣盖的大小与宽度直接影响到了建筑整体的视觉感观。为实现建筑体的和谐统一，在设计外墙玻璃幕墙时必须要搭配相适应的铝合金扣盖。而依据建筑师的设计理念、建筑结构的图纸与室内的功能划分等，应采用垂直网格设计玻璃幕墙。由于玻璃板的垂直尺寸一般情况下会大于水平尺寸，所以计划的初始玻璃板尺寸应为2440mm×3660mm，横向尺寸大于纵向尺寸，但也保持在1200mm的范围之内。建筑艺术中最合理的比例便是黄金分割，世界上许多著名建筑的高宽比接近0.618。根据这一经典设计准则，采用黄金分割法设计了幕墙的竖向和水平格点。设计垂直隔间，与室内墙壁相对应，不交叉两个房间，具有相同的单元。考虑到房间里有栏杆，横梁网格被设计成在楼板上方1.1米的高度与栏杆平齐。设计玻璃的开窗形式时，不仅需要考虑节能环保问题、外立面美观情况外，还需要适应错位梁、结构柱等的位置，合理设置，控制幕墙外开口角在30°之内，且距离不大于300mm。每一层玻璃墙面的玻璃位置，玻璃幕墙在设计和安装中采用4mm厚的铝塑板，来阻挡层间墙。建筑各层采用1.5mm厚镀锌钢板和100mm厚的防火棉修补防火密封，具有良好的防火胶性[2]。

2.2 石材幕墙的应用

一是石材幕墙结构设计。采用后螺栓式石材幕墙结构体系。立式龙骨通过连接器与嵌入件焊接。以不锈钢螺栓和连接件将横向龙骨和垂直龙骨紧密联系起来，形成一个完整的框架，保证上下相邻两根柱和核心柱的连接。不锈钢背螺栓与石幕墙和铝合金吊坠相连，通过所述螺栓与横龙骨相连。石材幕墙横向和竖向接缝均为8mm，石幕墙采用准10mm泡沫棒与专用防污硅橡胶密封剂进行密封。按规范规定，石板厚度不小于25mm。石幕墙檐形设计，石檐与石大面采用角钢设计钢框架，钢框架与主体安全连接可靠。护栏部分石檐顶部密封的内排水斜率设计为2%。二是石材幕墙主材应用。

石幕墙的垂直龙骨和横龙骨一般都采用钢型材，不同的是垂直龙骨是60mm×80mm×4mm的镀锌方管，而横龙骨是150mm×50mm×5mm的角钢，在钢的表面都覆盖着热镀锌。在石材中采用30mm厚的花岗岩，通过在建筑墙体的外侧安装一个100mm岩棉保温板来对石材的六面进行防护。岩棉板能够达到A级防火标准，在防护上具有较好的效果。三是石材幕墙设计重点。石材幕墙在设计时选用了横向分格形式，设计尺寸则在600mm×900mm之内。石幕墙的立面被划分，以确保这四个正面应该是对齐的。石檐形装饰条应与石板大面的网格线对齐。石柱造型设计尺寸要合理，还要考虑现场施工的可行性，优雅别致的石板格栅造型，为建筑整体装饰效果增添色彩。石窗之间的格子设计。如果整个正面窗口较多，则按下、上、左、右两条线，在大多数窗口的入口处划分网格线。如果整个幕墙窗口相对较少，则忽略对窗口的处理，以主石板网格线为主。石窗开口避免在接口处漏水，做好防水密封处理，室外窗台排水边坡按2%设计。

2.3 铝板幕墙的应用

第一，铝板幕墙主材应用。铝板幕墙在设计时，垂直龙骨应为60mm×80mm×4mm的热镀锌方管，而横龙骨则应该是50mm×50mm×3.5mm的热镀锌钢管。主要选材都是热镀锌钢管，在其表面覆盖着3mm的厚铝贴面，以表面氟碳喷涂表面。第二，系统结构设计与应用。垂直龙骨与横向龙骨都运用了热镀锌表面处理方法和方钢管的材料，设计遵循了要求，结构比较安全稳定。立式龙骨采用的是方钢管，而垂直龙骨上端则使用螺栓与钢传来完成连接工作，并在固定端固定；垂直龙骨下端与钢插入芯嵌套，或与主动端的垂直孔连接器连接。在上下垂直龙骨之间留有20mm宽的伸缩缝，能够在地震发生位移时仍然保证幕墙结构稳定。而幕墙垂直龙骨与横向龙骨的连接则以焊接形式完成，并且现场完成钢龙骨安装工作，实现幕墙的经济效益。铝板幕墙在固定时选用了浮动连接的方法，四面折背加筋。板的垂直接缝和水平接缝为14毫米。连接件采用长条孔设计，垂直龙骨沿垂直于幕墙表面的方向进行调整，消除了土建和幕墙安装造成的误差。第三，铝板幕墙设计重点。在设计铝板幕墙时，需要考虑到铝板的厚度、颜色与可利用情况。面对不同宽度的铝板，应结合设计本身，从而选择1.2米宽的铝板。考虑到铝板的使用情况，在设计时网格宽度与法兰铝板的尺寸应该控制在1.2m以内。以固定距离块安装结构，以不锈钢自攻钉对的方式将铝合金角码预安装在铝板上，然后用铝角码打开长圆孔，解决铝板在冷热作用下产生的应力。同时，这样可以自由拆卸面板，安装起来也较为方便。另外用铝板加劲肋固定，并且使用电螺栓钉来避免端面出现变形和胀形等现象[3]。

3 幕墙设计对建筑外立面设计的影响与优势

在建筑设计中，幕墙设计目前得到了广泛的应用。然而，在设计过程中仍然存在一些问题：首先，在各种因素的影响下，我国缺乏专业的幕墙设计师，幕墙主要是由施工单位设计的，因为通信工作不到位。所以产品的设计不能与建筑相一致，对建筑的整体效果有一定的影响；其次，在设计幕墙时，通常是在主体工程即将完工的时候开始，相应的嵌入式部分不能安装在幕墙上，因此必须采用后锚固法进行施工，施工成本高。幕墙施工质量也得不到保证。针对这些问题，在幕墙设计中，应与主要设计人员进行沟通，以保证设计的可靠性和合理性。

通过施工，我们可以发现幕墙的功能多样化。幕墙具有装饰作用，能够起到外围护的作用，是建筑功能与建筑艺术的混合体，同时展现出装饰、节能与美化的特点，在建筑外装修中等级较高。采用幕墙设计对建筑外墙进行设计，其优点非常显著，主要表现在以下三个方面：

3.1 它可以提高外墙的完整性，降低施工成本

从现有发展情况来分析，建筑结构主体和幕墙的矛盾点便在于设计。为实现建筑的稳定，往往会放弃对建筑主体结构的调整，也就自然而然影响到外墙的装饰情况。而如果追求外墙装饰效果，则不可避免地需要改动原有的建筑结构，从而产生不必要的成本与浪费。因此，在设计建筑时，建筑结构的设计者与幕墙的设计者必须积极沟通，设计出兼顾双方面的建设体，实现建筑效果与稳定性的统一，有效控制施工成本，提高施工效率[4]。

3.2 它可以拓宽设计师的思路和视野

在建筑设计中，幕墙设计可以为建筑设计提供更先进的咨询和技术，它还可以帮助设计师实现他们的设计理念。通过幕墙设计师与设计师之间的有效沟通与沟通，可以在了解设计理念的基础上，结合自己的经验，进一步完善设计理念。这样设计师的想法才能实现。

3.3 它可以使立面效果与建筑功能相一致

随着人们生活水平的提高，人们对于建筑的追求也发生着改变。在设计时，不仅要实现建筑体的基本功能，还需要不断完善对立面情况，这对设计师来说是一个非常严峻的挑战。因此，在设计中，我们可以借鉴国外一些发达国家的设计经验，把外墙设计和建筑幕墙设计放在建筑物的主体设计之间，在达到外墙效果的基础上对建筑主体进行设计。使其功能满足要求。随着我国经济的不断发展，不同国家之前经济、技术与文化沟通日益频繁，推动着建筑行业的设计观念与设计能力产生翻天覆地的改变。在幕墙设计中，必须根据幕墙的基本要求和主体的基本要求，考虑到幕墙的本土化和国际化问题。虽然我国幕墙技术是20世纪80年代才兴起的，但在发展过程中，技术人员也应积极学习国外先进技术，并根据我国的发展情况和我国的基本情况，总结出一套行之有效的设计方法和设计理念，促进了我国幕墙设计的发展[5]。

4 结束语

设计师应认识到幕墙设计在外观设计中的重要性。结合建筑工程的总体设计思想和布局，科学合理地运用幕墙设计，使外墙的设计效果发挥到最佳。同时，幕墙设计可以有效地降低建筑立面设计过程的成本，实现节能减排。建筑企业应积极顺应时代发展趋势，改变原有的设计定式，将幕墙设计较好的运用到建筑结构中，大幅度地提升建筑整体质量以及建筑整体感观效果，促使经济效益与美观程度共同发展。