随着高层建筑的普遍应用，建筑幕墙设计作为一种新型的建筑设计模式，也被积极广泛的应用到高层建筑施工中。建筑幕墙作为高层建筑物的外层，不仅能够起到有效的防护作用，而且科学合理的建筑幕墙设计还会使建筑幕墙融入更多的节能技术、环保技术和美化元素，进而促使建筑幕墙发挥出多层次的应用效果[1]。因此，建筑幕墙设计就显得至关重要，需要设计人员结合高层建筑的设计要求和设计理念等，实施更加高效精准的幕墙设计与控制工作，以保证幕墙设计符合高层建筑的质量需求，最大限度提升幕墙的应用效果。
1 高层建筑幕墙设计原则
1.1 安全性
安全性是高层建筑幕墙设计的首要性原则。建筑幕墙设计不仅要与高层建筑物宏观设计风格保持一致，还需要重点做好安全设计工作。高层建筑物最主要的特点就是高，而幕墙则是高层建筑的重要外层围挡结构，因此，建筑幕墙要能够充分发挥自身的安全围护作用。设计人员需要全面充分的结合高层建筑的设计要求进行科学专业的幕墙设计。
1.2 节能环保
当前我国社会发展理念倡导节能环保，高层建筑作为一种新型的现代化建筑，其总体设计也需要逐步向绿色节能环保建筑方向发展。高层建筑幕墙作为建筑物的外围结构，在对高层建筑物主体结构起到支撑作用的同时，也需要融入更多的节能环保技术[2]。例如：新型节能环保材料在建筑幕墙的应用，可以为高层建筑起到良好的保温作用，以保证高层建筑的室内温度，最大限度上降低高层建筑运维使用过程中的能源消耗量。
1.3 美观和谐
高层建筑的幕墙是高层建筑的最外层，因此，对建筑幕墙进行艺术性的美化设计，有利于展现整个建筑物的艺术美感。高层建筑幕墙的设计需要结合整个高层建筑设计风格进行针对性和协调性的设计，使两者之间的设计风格尽量保持一致，并对其赋予适当的色彩，最大化的丰富建筑物的色彩性与美观性。
2 高层建筑幕墙的主要设计内容
2.1 设计方案的确定
高层建筑幕墙设计方案的制定要以高层建筑外观艺术设计和功能设计要求为基础，重点做好幕墙结构形式、造型色彩和面板材质等方面的设计。目前，市面上常见的幕墙面板材料有玻璃（单片玻璃、夹层玻璃、中空玻璃），石材、金属板、混凝土板、陶土板等，而不同的幕墙形式的应用设计要求存在显著差别，这就需要设计人员结合高层建筑室内外的功能和结构需求选择合理的幕墙形式。例如：铝合金幕墙在高层建筑中应用较为广泛，这是因为这种幕墙材料不仅具有良好的耐用性，而且材料自身质量相对较小，能够有效减小幕墙的自重，以保证幕墙结构的稳定性。而对于幕墙跨度较大的高层建筑结构，则需要选用钢立柱或者钢铝结合的立柱形式以提升幕墙结构的稳定性[3]。
2.2 科学分析建筑结构的受力情况
设计人员对于建筑幕墙结构受力情况的分析，需要全面分析建筑幕墙重点结构点位承载压力大小与方向等，同时，还需要综合分析出内外部因素，如风载荷、温度应力、重力、温度等因素在不同条件下对建筑幕墙结构情况的受力影响，以优化幕墙结构[4]。例如，我国北方区域冬季会下雪，对于高层建筑的幕墙设计就需要充分考虑雪载荷问题，明确建筑物本身的雪载荷极限值，并以此为依据开展相关的幕墙设计工作，以确保幕墙在风、雨、雪等外界条件影响下其弹性、变形等问题处于风险可控范围内，以保证幕墙的安全性和稳定性。
2.3 合理选用幕墙建筑材料
随着建筑科学技术的发展与进步，建筑幕墙材料的类型越来越多。目前，常见的幕墙材料类型有石材、玻璃、陶瓷板等。设计人员需要结合高层建筑幕墙的结构和功能情况选择合理的面板与结构材料，以进一步提升建筑幕墙的设计效果。
3 高层建筑幕墙设计的设计要点
3.1 幕墙构建四边弹性空间要求
高层建筑幕墙设计要充分考虑幕墙结构的位移承受能力，使幕墙结构与高层建筑之间始终保持良好的整体性与协调性。同时，幕墙的构件之间需要预留足够的空间，如横梁构件和板材立柱构件之间都需要预留出适当范围的活动空间，以防高层建筑在位移变形过程中幕墙结构仍保持足够的适应力。
3.2 幕墙立柱受力形式
对于高层建筑幕墙立柱的设计，通常将其设计成偏心受拉或者轴心受拉构件，这样既保证幕墙立柱具有一定的受力适应范围，又能够提供足够的结构稳定性。而对于幕墙整体构造，其上下两端采用不完全固定设计,其一端设计为铰接,另一端在设计中使其具有一定伸缩性，在重力荷载、风荷载或层间位移变形的作用下能够具有一定的形变能力，以提升幕墙整体的结构性能和变形性能。
3.3 电化学腐蚀的控制
高层建筑幕墙结构中会涉及到不同类型的金属构件，对此，需要结合幕墙结构材料的特性进行相应的防腐预防处理。通常情况下，不同金属材料之间需要增设绝缘垫片，以避免不同金属之间发生电化学腐蚀问题，以免幕墙金属构件受到腐蚀而影响构件结构的稳定性和安全性。
3.4 加强防噪音设计与控制
高层建筑幕墙结构设计对于噪音的预防与控制，其主要操作就是在幕墙横梁的连接处设置一定厚度的柔性垫片，或者在幕墙立柱之间设置一定的安全缝隙。这样幕墙结构中各个构件之间虽然采用刚性连接，但是也能够处于柔和摩擦状态，最大限度上避免噪音的出现。对于石材幕墙、隐框幕墙等结构设计中存在一定数量的挂钩连接件，对于这些连接件位置，也需要设置柔性垫片，这也是防止连接位置出现噪音的重要方式[5]。
3.5 加强幕墙的防雷设计
幕墙的防雷设计是高层建筑的重点设计内容，高层建筑相比较于普通建筑更容易发生雷击问题。因此，防雷装置的设定能够有效减少雷击问题对高层建筑的影响，保障建筑物及人员的生命财产安全。在高层建筑幕墙设计过程中，需要在高层建筑的关键位置设定必要的防雷装置，并结合幕墙的结构和功能要求选择科学合理的防雷设备。同时，还需要将建筑幕墙的防雷系统和建筑物其他防雷装置之间进行必要的联通，以形成全面的雷电防护系统。一旦高层建筑收到雷击，就能够将雷电顺利引入到地下，最大限度上减少雷电对高层建筑物的破坏。
3.6 加强使用年限的控制
高层建筑幕墙应用的显著特点就是幕墙构件可以进行更换，当幕墙构件达到使用年限可以通过更换的方式来保证建筑幕墙结构的稳定性和功能的有效性。因此，设计人员在选用幕墙结构构件时需要充分结合功能构件的功能作用来确定合理的使用年限。例如：对于结构复杂的预埋件其使用年限要长一些，一般为50年，而其他常规部件使用年限一般为25年左右。此外，对于玻璃幕墙结构需要明确的是，不同玻璃材料的使用性质不同，不同结构位置处的玻璃材料要充分结合玻璃性质和结构功能需求来选择，以确保玻璃幕墙功能作用有效发挥。
4 高层建筑幕墙结构设计的优化
4.1 安全性方面的优化
高层建筑的垂直幕墙经常会发生脱落等问题，存在一定程度上的安全隐患。对此，加强垂直幕墙强度与结构稳定性的设计优化至关重要，其关键在于综合考虑各项影响因素，将外界的不利影响降低到最低范围内。对于玻璃幕墙结构，需要严格控制玻璃边缘与镶嵌槽底板之间的间隙距离，以确保玻璃幕墙有足够的活动空间，以免受到挤压而影响应力的分布。因此，玻璃幕墙应该尽量选用夹层玻璃或者贴膜玻璃，因为这种玻璃形式即使发生破碎也不会马上脱落，能够为幕墙维修提供足够的过度时间，以减少对使用人员的危害。高层建筑幕墙的开窗设计也是至关重要的，通常情况下开启窗普遍存在连接构件稳定性较差、开启扇底部缺少固定托条等问题[6]。因此，加强开启窗的强度设计是重中之重。开启窗如果采用摩擦式铰链，在设计环节就需要结合开启窗结构及风压因素等参数选择预支相匹配的铰链，并对链接部位增设必要的铝合金型材以保证窗户的活动强度。高层建筑幕墙的安全设计还涉及建筑物的防雷、耐火、消防等方面的安全性，需要进行专业的技术优化提升。
4.2 承载力的优化
高层建筑幕墙在实际使用过程中受自重影响较多，对此，建筑幕墙材料往往采用轻质材料，但是这种幕墙材料的结构强度也有可能随之降低。对此，建筑幕墙需要在幕墙结构外部增设筋肋等以保证幕墙结构符合承载力要求。而对于建筑玻璃幕墙，则需要严格控制硅酮结构胶的质量，这就需要对玻璃幕墙结构尺寸和承载力强度进行全面细致的分析与计算，以确定胶粘的宽度、厚度等，确保幕墙各个位置承载强度均匀有力。只有承载力强度和均匀性得到有效控制，建筑幕墙的结构才可以足够安全稳定。一旦承载力存在偏移或者失衡的情况，就会影响建筑幕墙的使用效果和使用年限等。
4.3 节能环保型的优化
高层建筑幕墙的设计与应用在保证结构安全性与功能性稳定的前提下，还需要做好材料能源实现节能环保方面的工作。因此，建筑幕墙结构的设计要从长期工程效益出发，积极引进新型先进的节能环保型材料和技术，以降低建筑幕墙的能耗。例如：高层建筑中经常采用双层幕墙结构，这种结构形式在于通过有效控制进风口和出风口之间的压差，可以实现幕墙中空气自然流动的目的，达到空气自然循环的效果，与此同时，建筑幕墙自身的保温隔热效果也通过烟囱效应等得到有效保障，降低建筑幕墙在保温和空气循环等方面的能耗[7]。近年来，建筑工程中积极应用光电幕墙，充分利用自然光源为建筑物提供一定的电能能源基础，这种幕墙结构形式的投入成本相对较大，但是从长远角度来看，它的经济效益和环境效益等十分显著。
5 结语
综上所述，高层建筑幕墙是建筑物的重要围护结构，其设计影响因素相对较多。这就需要设计人员综合各项内外部因素，加强设计关键点和细节质量控制，重点从幕墙的结构稳定性、安全性和经济性等方面着手。同时，高层建筑幕墙的设计也要积极应用新型的建筑材料和建筑技术，以切实提升建筑幕墙的工程质量，保证高层建筑的应用效果。
参考文献：
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