建筑幕墙结构设计与优化探究

蔡金栋

（福建建工集团有限责任公司，福建 福州 350001）

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

为了更好的对建筑幕墙的结构进行设计，实现设计优化，首先需要对幕墙的构成和分类等有明确的了解。明确好幕墙特点后，更有利于设计师进行幕墙结构优化设计。

1.1 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，单元式幕墙是无需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。

1.2 全玻幕墙

全玻幕墙是一种整体用玻璃材质打造的幕墙。使用全玻幕墙的目的在于其能给建筑带来透明性，使内外的环境更好地进行融合，使建筑更加地自然。玻璃材质也方便人们从外界直接观看到内部的结构，提升幕墙的美观性。这样一来，幕墙就不只是起到外壳保护作用，还拥有了观赏效果，为整体建筑增添艺术性。使得建筑空间变得更加立体化、可视化，全玻幕墙使用的是重量较轻的一种材料，在施工的时候具有便捷、好清洗等特点，使用后的效果是其他种类的幕墙所无法比及的，为建筑增添艺术美感。

2 建筑幕墙设计思路

2.1 功能性与安全性折衷设计

建筑幕墙在实际工程施工应用的过程中，负担的并不是承重作用，而是为建筑外围进行遮挡和保护，一定程度也与建筑的安全性息息相关。因此，在幕墙设计的时候，需要将美观性和安全性等因素综合的考虑在内，不能为了艺术性过分的添加花哨的装饰，忽略幕墙本身的抗压力等因素，将建筑置于危险之中。

2.2 各种突发情况下的稳定性设计

建筑幕墙为建筑进行保护，相当于最外层的保护罩。当建筑受到外力侵袭的时候，幕墙最先受到攻击。那么在实际设计的时候，就需要将稳定性因素也考虑在内，以防遇到突发状况，对幕墙造成影响，导致幕墙荷载过大，为建筑安全带来隐患。在设计的时候要明确的计算好建筑荷载的数据，科学的进行设计，保证幕墙和建筑的稳定性。

2.3 各种性质的综合考虑

设计幕墙的时候，需要对各方面都做到统筹兼顾。幕墙结构设计时，保证其功能性是首要注意的一点，其次安全性是随之需要考虑的因素。在设计的时候并不是单纯的去思考如何将其融入到建筑设计，需要结合设计可行性、成本需求等进行综合考虑，并且保证设计后幕墙的安全性，打造高质量的幕墙[1]。在进行外观设计的时候，需要保证幕墙能与周围建筑环境完美融合，不突兀、自然感，并且保证幕墙结构的安全性。而对于安全性来说，在设计的时候需要注重幕墙的受力设计。幕墙本身作为建筑外围结构，不会承受建筑的负载，但不代表不会承受到荷载。外界因素与自身的重量都是幕墙需要承受的负载，设计的时候还需要考虑到幕墙后期的变化，如建筑变形，地震等灾害对其产生的实际影响。幕墙结构设计的时候需要充分保障使用的连接件具备足够的强度，能够抵御外界因素的侵袭，同时为幕墙增加位移能力，这些都是保障幕墙受力安全需要考虑的前提条件。

3 建筑幕墙设计中存在的问题

3.1 设计理念不受到重视

幕墙在建筑行业已经发展很久了，但是在设计理念上始终未能得到有效的发展。这是因为多数的企业都是在需要的时候临时进行设计，对幕墙的设计不够重视，导致一些存在的问题考虑不够周全，影响了工程的工期进展。

3.2 建筑施工与幕墙施工之间缺乏沟通

在实际进行建筑施工的过程中，在幕墙施工方面会与整体施工产生矛盾，并且因为各方未能进行妥善的沟通，导致幕墙最后的质量无法达到设计的要求。

3.3 设计人员专业能力不足

幕墙结构设计人员的专业技术较低，也是影响幕墙质量的原因。在设计过程中，设计人员不能根据工程的实际情况考虑幕墙设计所需，导致最后的设计与预期不符，无法体现幕墙的美感。

4 进行结构设计的优化措施

4.1 安全性优化

幕墙结构设计时安全性对于整体建筑也有直接影响，因此除了荷载等要求外，还需要对建筑结构的安全性进行综合考虑。在安全设计上，需要对结构进行合理优化，考虑到消防设计等。一些建筑会使用大型的全玻采光顶，对此其配件的设计就需要使用耐火等级在三级以上的材料，保证消防安全。除了消防安全外，对于建筑处于的地理位置，周遭的环境等，幕墙在设计的时候还需要对结构进行优化，防止恶劣天气，如冰雹、雷击等因素对建筑造成影响。将设计重点放在幕墙各个构件上，保证构件材料质量、设计都能满足安全性的要求。

4.2 载荷优化

载荷优化对于幕墙具有重要的作用，在设计的时候选材和结构样式都需要进行仔细衡量，保障最大程度实现安全的载荷。通常会使用材料质地较轻的结构进行安装，并为其局部承载力进行优化，安装载筋肋，在安装的时候需要将折边连接起来。

4.3 采光保温等功能性优化

建筑幕墙不但需要保证建筑整体的美感，对于安全性同样不可忽视。在实际使用的过程中，幕墙也要体现出自身的性能，保温、采光是幕墙的主要性能。但是两种性能设计在同一个幕墙上会导致一定冲突，使得两种性能互相影响对方的功效，使对方的功效降低。针对这种情况，需要采用不同传热系数的玻璃进行设计优化，这样既能保证幕墙的采光功能，还能实现保温效果[2]。在设计有特殊需求的时候，还可以使用双层幕墙，来增加幕墙的质量。

4.4 结构经济性优化

设计的过程中除了美感、安全等因素，性价比也是需要考虑在内的一点。在设计上尽可能使用最适宜的材料，保证性能的同时，降低成本。避免实际设计时，造成大量不合理的设计形成资源浪费，结构设计尽可能按照简洁的方式进行设计，保证幕墙安全可靠的同时，对成本进行有效的把控。

5 结语

综上所述，随着建筑行业不断发展，幕墙设计也在朝向新的方向发展。并发展出单元式、全玻璃式等幕墙样式，在材质等方面有了很大的改变。针对幕墙结构设计，需要综合的考虑到功能性和安全性，结合实际进行设计。并对建筑的荷载、采光等多项因素进行科学衡量，在保证经济性的前提下进行优化，提升建筑行业的建筑质量，推动建筑行业长足发展。