建筑幕墙结构设计与优化探究

2020-02-18张永超

建筑与装饰 2020年36期

张永超

陕西省建筑设计研究院(集团）有限公司陕西西安 710018

引言

科技的进步，使得更多高新技术融合到建筑行业中。建筑幕墙作为建筑工程的外壳，也随着建筑行业发展呈现出不同的结构与分类。在实际设计中，结构方面的设计发展不够完善，仍旧存在一些问题，使得幕墙的整体结构不够完美。为了解决设计存在的问题，仔细研究幕墙结构，设计出既实用又美观的幕墙才是重点考虑的问题。

1 建筑幕墙的分类及特点

（1）玻璃幕墙。玻璃幕墙属于新型墙体，可以将不同的元素有机结合到一起，满足建筑美观、节能等方面的需求，站在不同的角度上观察建筑，会发现建筑的不同美感，这也是玻璃幕墙较为典型的特点，让建筑物拥有多种色调，特别是外界环境出现变化时，例如，白天和夜晚的玻璃幕墙色调会产生动态变化，满足人们不同的审美需求。同时，玻璃幕墙也存在一些缺陷问题，本身的局限性较高，容易出现光污染问题，并且能耗相对更高。玻璃幕墙的墙面虽然光洁透明，但是长时间使用后容易出现污染的现象，特别北方地区大气含尘量相对更高，建筑投入使用一段时间后就会出现蒙尘的现象，加上玻璃幕墙的材质特点，长时间使用可能出现扭曲光线的现象，引发光污染[1]。

（2）单元式幕墙。单元式幕墙是当前建筑领域工程施工中应用比较普遍的一种，并且本身具有极大的发展潜力。单元式幕墙是在工厂进行统一生产，使用顶尖技术，质量完全能达到国家标准，工厂生产速度也非常有效率，因此在实际应用过程中备受推崇。单元式幕墙的特点是生产精度高、周期短，因为从头到尾都是在工厂进行工业化加工，能够保障大批量生产，可以为建筑领域带来较高的经济效益。另外，单元之间采用密封结构进行组装，因此，单元式幕墙是无须使用密封胶等材料的，这样也就不用考虑天气因素等影响到幕墙的质量。密封性较高的单元式幕墙拥有水密性、抗风等优势，非常符合当前社会号召的绿色发展理念。

2 建筑幕墙设计思路

（1）预埋件设计。预埋件设计一直使幕墙设计的关键，直接影响最终设计效果。为此，在幕墙设计时，首先要对工程进度、设计情况、施工情况等方面都有着基本的了解，一旦发现设计问题，要及时调整设计方案，选择科学合理的补救措施。前置预埋件采用热轧钢筋制成，常用的型号有三种，分别为HRB235、HRB335、HRB400，在设计预埋件时，要综合考虑多方面需求，确定一个最佳的锚固长度，后置预埋件与前置预埋件有所不同，可以选择固定组合方式，将倒锥形粘接性锚栓与镀锌钢板合理组合，控制好锚栓级别，同时控制好锚固深度，在确定预埋件设计方案以后，还可以现场测试预埋件的承载能力，确认无误才能正式施工[2]。

（2）立柱与横梁。建筑幕墙设计时立柱的设置也是十分重要的环节，设计者在设计时，需要对建筑工程区域的相关信息进行搜集和掌握，例如：建设区域的抗震设防烈度、场地类别、风压系数等重要参数。通过收集建筑的信息进行系统的分析，从而科学地设计确定立柱。此外，立柱与横梁材料的选择也需要合理，尽可能选择铝合金类材料，并在施工中对材料进行防腐处理。

（3）幕墙与主体连接设计。在建筑幕墙施工过程中，支座与板件一般采取焊接的连接方案，直接影响到最终的幕墙质量。在连接幕墙与主体结构时，一般安装单个螺栓，这就需要提高角码弯矩，给后续的加固工作带来不小的挑战。面对该现象，在安装主龙骨与主体结构时，需要热浸镀锌钢角码，在设置时则要采取两行一列式，要注意一个关键的问题，就是幕墙施工期间要在连接铝合金立柱之前，将绝缘垫片放置在适合的位置上，这样主要是为了防止腐蚀问题，金属如果直接接触，可能出现双金属腐蚀的现象。

3 优化建筑幕墙设计的相关建议

一是加强对新材料的运用，如刷涂二氧化钛材料，可以提升幕墙隔热性能。现阶段，出现很多新型幕墙材料，给幕墙设计提供了很多新的可能，同时满足建筑节能环保要求。二是加强多功能幕墙设计，由于新材料及新技术的大量运用，改变了建筑幕墙形式，例如，玻璃幕墙就可以考虑多方面因素运用中空玻璃、镀膜玻璃等，这些玻璃幕墙在原有基础上优化某方面性能。三是应用新型构造技术，玻璃幕墙可以采用环形双层结构，既可以达到隔离的目的，又可以划分房间功能区。四是培养更多的幕墙专业设计，现阶段幕墙设计人员的专业水平较低，为此要加强专项化培训，持续提高设计人员综合能力，让设计人员具有匹配功能的素质，才能更好地学习新知识，运用先进的设计手段，保持幕墙设计的创新性。五是结合施工环境对设计形式进行协调处理，要想设计出科学合理的幕墙设计方案，就要保持方案的协调性，控制好施工进度及设计进度，调查好现场情况在开展幕墙设计，遵循一定的设计顺序，才能最大化发挥幕墙的实际功能[3]。

4 幕墙设计注意事项

与普通墙面相比，幕墙的组成部件可以更换，可有效地提升幕墙的使用质量。在实际设计中，设计人员需要充分考虑幕墙的使用年限，最长寿命不超过25年，对于预埋件这种较难操作的部件，使用寿命应为50年。目前，玻璃幕墙应用较为普遍，设计人员要明确并不是所有玻璃材料都具备相同的性质，其安放位置需要合理，才能发挥出玻璃幕墙的作用。