建筑结构设计与建筑幕墙结构 杨超

发表时间:2020/9/2   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:杨超 张艳
[导读] 摘要:随着我国新时代经济体系的大幅度提高,我国在建筑业领域也获得了很大程度上的提升,但在新时代经济体系下,我国建筑业的发展面临着越来越多的问题和挑战,人们对于建筑结构设计中的建筑幕墙设计的要求也在不断提高,为了适应新时代发展潮流,建筑结构设计与建筑幕墙结构应当受到广大建筑设计者的广泛重视,进而使我国建筑业获得进一步发展。
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        摘要:随着我国新时代经济体系的大幅度提高,我国在建筑业领域也获得了很大程度上的提升,但在新时代经济体系下,我国建筑业的发展面临着越来越多的问题和挑战,人们对于建筑结构设计中的建筑幕墙设计的要求也在不断提高,为了适应新时代发展潮流,建筑结构设计与建筑幕墙结构应当受到广大建筑设计者的广泛重视,进而使我国建筑业获得进一步发展。本文重点对建筑结构设计与建筑幕墙结构进行了研究和分析,以期为广大建筑设计工作者提供有效参考。
        一、建筑幕墙设计的具体作用和设计原则
        (一)建筑幕墙设计的工作范围
        对于建筑幕墙的设计范围,建设部门已经颁布了暂行的《建筑幕墙工程设计专项资质分级标准》,其中规定:“本标准适用于建筑外围护结构的玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙、组合幕墙以及采光顶建筑幕墙工程,其他类型的建筑幕墙可参照本规定执行”。给出的规定可以看出幕墙设计的范围是组合幕墙以及采光顶部分。不过实际的幕墙设计工作中,其范围已经超出了规定的范围,还包括如建筑门窗,遮阳系统、金属墙面、金属屋面、玻璃屋面、隔断、各种装饰架构等。
        (二)建筑幕墙设计的基本原则
        建筑幕墙的设计原则与建筑设计整体性是保持一致的,作为室内向室外的过渡层,建筑幕墙设计作为可观赏的结构,是体现建筑设计的风格与理念的重要体现,建筑幕墙设计与建筑设计的成败是一致的,可以看出建筑幕墙对于建筑整体质量与外观的影响是有多么的重要。建筑幕墙设计的根本是服从于建筑设计,但是各类幕墙产品种类那么多,如果在设计中生硬的套用各类的幕墙产品,设计出来的建筑不能称之为合格的建筑物。
        (三)服从各项规范要求
        幕墙的设计与施工除了要与建筑设计施工保持一致性之外,作为建筑的围护结构,幕墙设计使用的安全性也是重点,相关法律法规对于幕墙技术已经有了具体规定,设计一定要遵循法律法规中的规范要求,保证设计、施工技术水平的基础上,符合行业规范标准。
        二、建筑幕墙设计应所应注意的问题
        建筑幕墙所有的部件是可以更换的,在进行幕墙结构设计的时候,要考虑到建筑幕墙部件的使用年限,便于更换的部件使用年限一般是二十五年左右,不便更换的部件一般的使用年限是五十年左右。一些建筑的幕墙跨度较大,因此,设计一定要考虑到建筑主体的使用年限在进行设计。目前使用广泛的就是玻璃幕墙,但是玻璃幕墙的材质种类不同,在进行选择的时候,根据不同工程的需要选择适合的玻璃幕墙材料。当前建筑幕墙设计工作,很多都在考虑幕墙节能设计,同时,对于幕墙本身的保温效果已近隔热效果也要考虑在内,为提高建筑使用功能以及人们生活带来诸多益处。
        三、建筑幕墙设计要点
        建筑幕墙在建筑外围结构中起到重要的作用,扮演着除了装饰的作用,很大程度上是要发挥其功能作用,一般除了承受本身的自重,还要对地震以及风力作用起到阻碍作用,但是其实幕墙本身是不用承担建筑主体因地震以及风力荷载产生的作用。从以上分析可以分析建筑幕墙的设计要点:设计的建筑幕墙一定要具有的功能就是刚性和稳定性。刚性体现在要承受自重和幕墙上面的重量。稳定性体现在建筑幕墙要有一定量的位移。除了刚性和稳定性,还要注意幕墙的防水,尤其对于玻璃采光顶的幕墙工程,施工技术人员要确保玻璃的密封性和玻璃的质量,不符合施工的材料要及时更换,施工完毕,要对玻璃的防水性进行测试,防止顶部漏水现象的出现。


        四、我国现阶段建筑幕墙设计存在的问题与现状
        国内建筑幕墙设计现状主要集中以下三个方面,首先,幕墙施工单位大部分具备较深的幕墙设计资质,保证了幕墙设计过程的专业性。其次幕墙设计与建筑主体设计工作同步进行,幕墙施工时间则多放到建筑主体施工有工作面后或者完工之后才开始。最后大部分幕墙工程的设计与施工同时招标。目前国内幕墙设计主要存在的问题包含以下三个方面:首先建筑设计单位、施工单位对幕墙设计在建筑工程设计中的重要性认识不足,局限于建筑设计完成就相当于完成整个设计规划任务的思想;其次,幕墙设计与施工机制不健全,幕墙设计与墙幕施工两者相互联系,互为唇齿,但幕墙工程的质量安全仍没有专业幕墙监理,令人堪忧;第三,幕墙设计人员局限于对幕墙的结构框架设计,忽略幕墙对建筑整体、幕墙功能对建筑本身功能的补充作用。幕墙设计应充分将建筑主体与幕墙的外观、功能等各个方面有效地联系起来。这些问题是国内幕墙设计过程中存在的主要问题濡要设计人员与施工人员不懈的努力去改正与提高。
        五、优化建筑幕墙结构设计的对策
        (一)对安全性的优化
        幕墙结构的安全性设计除了要满足结构承载负荷的要求之外,整个建筑结构的安全性也是与之相关的,幕墙结构的安全性优化除了需要满足结构的可靠性之外,还要充分考虑采光顶的消防设计。较大型的玻璃采光顶,必须使用耐火极限不低于0.25h的三级耐火级的吊顶,同时满足结构防火的要求,其他如防雷、防高空坠物、防冰雹等设计要求,在抗震设计中,玻璃幕墙的镶嵌深度要保证可靠固定。重点做好各构件连接点的设计优化,幕墙结构消防安全通道的影响布置也很重要。
        (二)对载荷的优化
        建筑幕墙的设计中,结构的载荷设计需要根据结构的形式和材料选择来计算最为安全的载荷极限,比如对封闭式的建筑物,幕墙载荷按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。局部体型系数是指适应于围护构件的从属面积Alm2时候;而当从属面积A10m时,此时的局部风压体型系数(10)即可以折减0.8的系数;在10m2A1m2时,体型系数(A)可按面积的对数线性插值来评估风载荷标准值的大小。同时,选择新型轻便材料作为幕墙结构的主体材料时,需要根据局部单位面板所受风载荷的承载力,适当地加载筋肋,而且加筋肋要和折边联接。
        (三)优化采光、保温等功能
        建筑幕墙的结构设计不仅仅是对建筑物的美观设计,同时,幕墙结构带来的采光和保温等实用功能才是幕墙结构得以快速发展的主要功能,而保温隔热和采光有时其功能会发生冲突,如玻璃幕墙的采光效果好,但保温隔热差,因此,选择不同传热系数的玻璃,采用隔热断桥铝型材作为框架结构,同时优化密封方式,采用双层幕墙,相对于单层传统幕墙,在采暖时可以节省能源约40%-50%,制冷时可以节约能源约40%-60%。
        六、总结
        我国现阶段建筑业的建筑结构设计与建筑幕墙结构仍然有待提高,随着我国新时代设计理念在建筑设计领域的不断渗透,相关建筑设计人员应当顺应时代潮流,融合新时代设计理念,配合幕墙结构设计方面的高新科技,在建筑结构设计与建筑幕墙结构方面取得进一步的发展与进步。
        参考文献:
        [1]谭上飞.风洞试验在建筑幕墙抗风设计中的应用[J].建筑科学,2010,26(05):39-42+5.
        [2]刘军进,张宏,李建辉,孙在久,黄小坤.超高层建筑幕墙地震作用设计取值研究[J].建筑科学,2014,30(01):33-37+46.
        [3]陈志敏.浅析建筑幕墙结构设计计算[J].山西建筑,2007(25):111-112.
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