建筑幕墙结构设计与优化浅谈
于文军
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于文军,. 建筑幕墙结构设计与优化浅谈[J]. 中国建筑,20233. DOI:10.12721/ccn.2023.157001.
摘要: 城市经济的发展,离不开城建工程的全力支持,对于具体的项目工程而言,外在的美感程度以及安全性能尤为重要,而幕墙结构的相关设计,不仅能够保证建筑的美观,还会在保温效果、隔热效果、防火效果、降噪效果等方面起到决定性的作用。与此同时,幕墙设计同建筑结构是相互融合的,所以与建筑的高度、功能应用也有着密不可分的关联,能够间接提升建筑结构的整体适用性和可靠性。本文探讨了建筑幕墙结构的主要类型以及结构设计的主要思路,并提出了加强设计效果的具体优化措施,为促进我国建筑结构的稳步向前打下坚实的基础。
关键词: 建筑幕墙;结构设计;类型;设计思路;优化措施
DOI:10.12721/ccn.2023.157001
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要想真正实现美化城市的目的,一定要保证建筑结构所涉及到的特点和优势不会相互排斥,而幕墙结构的设计与执行则会有效的处理好相关问题的产生。在实际进行幕墙结构的设计过程中,由于结构类型的不同,所以要依据应用的具体材料、承载力等因素开展针对性的设计,进而保证结构的契合度和完整性。需要注意的是,幕墙结构同项目工程的主体是相互独立的,没有必要的关联性,因此幕墙结构是不会承受过多作用力的,但是需要保证拥有足够的位移性能。与此同时,提高幕墙结构的应用周期对于项目工程的抗震能力、保温能力和空气流通能力非常重要,设计人员一定要在现有技术的基础上,实施不断的优化与创新,为后续工序的顺利开展做好铺垫。

1 建筑幕墙结构的主要类型

建筑幕墙结构的整体设计所涉及到的内容较为丰富,因此要想实现优化设计的最佳效果,设计人员就必须要全面的掌握相关结构的具体组成以及主要类型。通常情况下,幕墙结构主要包括以下两种类型。

1.1 单元式幕墙

在当前的建筑项目中,最为常见的幕墙结构为单元式幕墙,由于其优势特点较为明显,因此后续的应用发展空间较大。单元式幕墙的实际组装位置大都在工厂内进行,不仅节省了运输阶段的成本支出,还有利于对问题的及时检查和调整。单元式幕墙在质量和安全等性能上具有稳定性和多元化,需要建设单位在人力、物力、财力等方面给予一定的投入。与此同时,单元式幕墙属于新兴工业背景下的产物,所以结构之间精密性很高、契合度很高,生产时间相对较短。在拼接、安装的形式上,单元式幕墙已经脱离了传统的密封胶类的连接,所以不会对周边环境造成严重的污染,符合国家提倡的绿色环保理念,同时,还不会受到恶劣天气条件的影响,在防水性能上、抗风性能上都有着很好的发挥。

1.2 构件式幕墙

另一种幕墙结构为构件式幕墙,其具体的生产工艺主要集中在施工现场的厂房中,整体流程为:成品构件的采购、成品构件的运输、成品构件的组装。如果将构件式幕墙进行细分,大致可分为全隐蔽、半隐蔽、干隐蔽以及明框架四种形式。而半隐蔽幕墙又包括水平式和垂直式两种形式,具体的安装标准以压块和联轴器为主。现代化建筑项目的外墙结构,在应用构件式幕墙后不但提高了整体的坚韧度和稳定性,在区域人文历史的渲染下还具有了强烈的美化效果。

2 建筑幕墙结构设计的主要思路

2.1 功能性与安全性的综合设计

在开展具体建筑幕墙结构的设计阶段,设计人员着重考虑的不是结构部分所能承受的荷载能力,而是结构安装后整体的保护能力以及美化遮挡能力,可以在安全围栏的角度上发挥一定的作用。所以,设计人员一定要把外在的美感和安全保护性能合理的融合在一起,要保证二者之间的平衡性,不能顾此失彼,只从单方面条件进行考虑,要么缺少防护性能过于花哨,不实用;要么美感缺失过于沉重,不美观。

2.2 处理突发性问题的稳定设计

建筑幕墙的实际作用,主要体现在建筑项目的保护方面,就好像为建筑项目架构了一顶保护伞,既可遮风、又可挡雨,在外部环境各种因素对建筑结构产生破坏冲击时,幕墙结构能够首当其冲。所以,在具体的设计阶段,设计人员应该着重考虑建筑幕墙在处理突发问题时的稳定能力,要避免过多的荷载作用于幕墙结构上,防止不合理的设计方案给后续应用埋下难以预估的安全隐患。与此同时,设计人员还要对部位结构所能承受的荷载数据进行细致的分析,要保证相关数据信息的精准性,以便于幕墙结构作用效果更好的呈现。

2.3 各种性质的综合考虑设计

每一处细节的不合理设计,都会造成幕墙结构各种不安全问题的产生,所以,在进行相关结构的设计过程中,不仅要考虑结构的功能效果,还要探究结构安全作用的各种可能性。多方面因素的综合性分析是非常必要的,设计执行的效果、成本投入、安全性能、质量标准、功能应用等都是应该考量的关键点。与此同时,建筑项目的幕墙结构在设计的理念上要符合实际,要能够同附近环境、其他建筑形成一定的默契,避免安装后的过于突兀、过于特立独行,缺少自然感和良好的视觉体验。

3 建筑幕墙结构设计的具体优化措施

3.1 结构材料的优化

材料是结构设计中的关键内容,材料的力学、强度等性能与建筑幕墙的使用寿命以及稳定性有着密切的关系,有关人员需要加强结构材料方面的优化工作,从支撑体系,幕墙面板两方面进行规划。在支撑体系的材料中,主要以钢材为主,工作人员需要在结构设计之前对钢材的基本物理性能进行选择,对它的密度、膨胀系数等技术参数的变化范畴进行设定,确保它在应用中的强度设计值、标准值以及极限值,而且钢材在结构支撑体系的设计中还包括焊缝上的优化工作,考虑到螺栓连接不同等级下所呈现的抗剪、抗拉等能力值的不同,因此要严格按照规范要求进行操作。

3.2 结构计算设计的优化

计算是建筑幕墙结构设计的重要组成部分,需要将相关的数据和信息代入到相应的模型以及公式中,从而对设计方案中的技术参数进行设计,确保具体尺寸与施工过程结合到一起。就建筑幕墙的面板计算来说,根据框式幕墙、全玻璃幕墙等类型的不同有着相应的计算方法,工作人员需要做好前期的准备工作,实现对于资料的收集,采取解析以及有限元的计算方法,简化原有的复杂流程,考虑到荷载作用下面板的变形情况,需要从线形、非线性等不同的角度进行考虑,确保它的平衡性,从而对面板的应力等进行计算,将涉及到的系数应用到其中。

3.3 结构设计方法的优化

在传统的建筑幕墙结构设计中,它的优化内容需要通过工作人员在遵循一定原则和规范的基础上进行操作,需要经过不同流程以及计算过程,耗费大量的时间,而且设计结果并不精确,存在不同的漏洞和隐患,在时代的发展下,为了确保结构设计的有效性,有关人员需要加强在方法上的优化工作,将信息技术应用到其中,从不同的角度上提高设计效率和质量。

3.4 设计人员的优化

在开展相关结构设计的具体优化阶段,建设单位一定要提前对设计人员进行针对性的专业培训,要保证设计人员的技术水平和个人素养符合项目工程的实际需求,要将以往成功的实践经历有效的融入到设计理念当中,进而实现设计队伍的整体性、专业性、方向感以及责任心,促使后续工序流程的有条不紊,对于可能出现的突发问题能够及时的处理并解决。

4 结束语

综上所述,建筑幕墙结构设计与优化的整体方向是十分重要的,设计人员要保证能在丰富幕墙设计与施工技术的同时,还能够延长幕墙结构的整体使用寿命,进而实现优化建筑幕墙结构的目的。对于建设单位而言,幕墙结构的设计需要不断的优化与创新,才能保证在经济快速发展的背景下不被时代所淘汰。建筑幕墙结构的进步与建筑项目的进步是紧密相连的,建筑行业的可持续发展是需要二者相互协助的,因此,加强幕墙结构的设计水平是推动建筑行业稳定向前的重要保障。

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