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摘要：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。
关键词：建筑幕墙；结构设计；优化
一、建筑幕墙结构设计标准
1.外观设计
在针对建筑幕墙外观进行设计的过程中，要充分结合周边的环境和各类因素，在确保其功能性和安全性的前提上，还应充分考虑幕墙结构体系选型，结构构件外尺寸效果，使其呈现出应有的艺术魅力和建筑效果。
2.受力设计
在整体建筑结构中，建筑幕墙是至关重要的外部围护结构，所以无需承受主体结构的荷载，在对其进行设计的过程中，要考虑建筑幕墙的自重和风载荷等相关作用，落实受力设计原则，考虑因为温度变化所导致的热胀冷缩和主体结构的变形、位移等相关影响因素。幕墙的立柱、横梁和连接件除了充分满足相关强度要求之外，还要具备应有的主体结构的位移能力，以此避免幕墙在相关因素的影响之下出现破裂或者变形。
二、建筑幕墙结构设计内容
1.设计方案的选定
建筑幕墙的主要结构有：半隐式、全隐式（已经全面禁止采用）、明框式等结构；另外还有一些特殊结构系统，如索网幕墙、全玻幕墙。建筑幕墙的主要材料有：玻璃、石材、金属板、GRC、陶板以及光电多媒体幕墙等。在建筑幕墙的设计时应该结合对建筑幕墙需要的功能和外观的艺术效果来选择结构和材料，设计结构时应该按照室内室外的实际情况，来选择合适的幕墙结构，而考虑到结构稳定及重量轻便的原因，现在大多采用铝合金的框架幕墙。横梁和立柱也一样用铝合金的较多，如果结构复杂对材料的强度要求较高，可以适当采用钢质的立柱，而立柱的受力分析则是通过主体结构的支撑点进行计算。
2.建筑结构的受力分析
建筑幕墙结构的受力分析需要根据选择的材料和面板的受力情况和强度，对建筑机构进行受力分析，对承载压力的大小和方向进行计算，然后要根据地理位置的天气环境因素考虑，如风载荷、雪载荷、雨载荷等，按照最大值进行计算选取适合的材料，使建筑幕墙的变形在可控范围内，保证建筑幕墙的安全性。
3.材料的选择
建筑幕墙的材料选择需要根据其受力分析计算出的各项数据进行选择，在满足条件的情况下追求重量更轻、功能更强、外观更美的材料，市场主要的材料有：石材、中空玻璃、夹胶玻璃、微晶玻璃、铝板、不锈钢板、陶瓷板、GRC、UHPC等。
三、建筑幕墙设计中存在的问题
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。
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，且现场条件有限，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.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，经验不足，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、加工、安装一体化概念，设计偏理论化，落地性不强，导致最后的设计与预期不符，无法体现幕墙的美感和实现度。
四、建筑物幕墙设计的完善策略
1.结构安全优化
在幕墙的设计中，必须特别注意垂直幕墙的刚度和结构稳定性。幕墙掉落事故多发生在垂直幕墙上。保证各种结构的关键节点，特别是玻璃幕墙的连接的稳定性和可靠性是必要的。它受温度的影响很大，容易爆裂。因此，在设计玻璃幕墙节点时，应注意保留玻璃边缘与镶嵌地板之间的空隙，以免玻璃因挤压应力而损坏。在条件允许的情况下，尽量选用叠层玻璃，也可以使用薄膜玻璃。这样，当玻璃破碎时，也会固定在整体的框架上，在短时间内不会脱落。
会有一定的维护和更换时间，可以大大提高安全性。对于玻璃照明屋顶，在保证照明的同时，需要考虑其防雷、防火和刚度，防止高空坠落物体的破坏，并在防火设计中防止火灾时的爆裂和倒塌。
采光顶钢结构设计未考虑整体排水功能、遮阳功能等。
此外，开放式窗户的安全设计也不容忽视。各地都出现了因设计缺陷和维护管理不善而造成的窗户脱落现象。事故发生率仅次于玻璃爆裂。由于开窗结构复杂，设计人员往往因理解不佳或缺乏关注而有设计缺陷。目前开窗设计中的主要缺陷有：顶框与横向龙骨的连接力，扣板不可靠，开扇底部没有铝合金或不锈钢托架，而且车架与龙骨之间的螺钉设计距离过大，不符合规范要求。在选择摩擦铰链时，必须根据开启窗的重量和开启角度，结合开启现场的风压，对铰链进行计算和合理选择。在铰链连接处，应合理增加铝合金型材的厚度，增加内部钢衬，以增加局部强度。
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。
3.幕墙框架设计
在设计幕墙项目时，必须注重幕墙框架的设计。一般情况下，幕墙是建筑物的外围护结构，必须兼顾到其自重，并发挥出抗震、保温以及风荷载等功能。
（1）幕墙支护构造
支护构造是幕墙结构中十分关键的构成部分，其自重、保温性能、风荷载性能、抗震性能等都能在主体结构和幕墙之间进行传递。所以，必须确定支护结构的强度及刚度。另外，还能够对幕墙围护构造进行适当的拆换，这需要幕墙项目的设计、应用时间超过25年。在设计幕墙支护构造时，必须注重立柱上下连接的设计，确保其满足设计标准，符合应用要求。
（2）幕墙后锚固施工
在幕墙后锚固施工中，采取的主要方式是锚栓，当前较为常见的锚栓包含化学锚栓与金属物膨胀锚栓。在使用化学锚栓时，不得焊接其衔接部件；金属物膨胀锚栓的基本原理是，基于膨胀片对砼的摩擦力和压力，形成一定的承载力，从而承载外部拉力。
（3）优化预埋件设计
在加固幕墙支护构造时，主要使用的受力部件为预埋件，所以，必须重视其质量。预埋件是由锚筋、锚板构成的。较为常见的预埋件是平板式、槽型两类。其中，锚板要求采用钢材型号有Q235B或者Q355B，而且必须在表面加以镀锌，镀锌膜厚度必须超过40μm，并且具有一定的抗腐、散热效果。在生产预埋件时，几乎无规定的锚筋、锚板处理方式，一般将之焊接为T形或是塞焊，不过必须确保其质量合格，尽量采用坡口塞焊手段处理。
4.采光保温等功能性优化
建筑幕墙不仅需要有装饰美观的作用，还要具有安全性。其实不仅如此，它还发挥着采光保温的功效，同样也是建筑幕墙的主打功能之一。但是保温和隔热两种功能在使用同一类型的幕墙时可能会发生冲突，比如在使用玻璃幕墙的时候，可以保证其采光性，但是保温隔热的效果就会变差。这时候要选择不同传热系数的玻璃，对密封方式进行优化，必要时可以采用双层幕墙，不仅可以加强幕墙的功能陛，还更加节能环保。
5.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。
结语
综上可知，随着对建筑幕墙的结构研究不断深入，且现代建筑外立面体型多样化，幕墙结构体系选择更加丰富，包括曲面异形幕墙、单元式幕墙、全玻幕墙、大跨度不锈钢索网幕墙、单层网壳采光顶等各类不同结构体系和材料的幕墙。在对幕墙进行设计的时候，要对功能性与安全性折中设计并且将各种性质综合考虑，主要可以对其安全性、美观性、载荷、采光保温功能和结构经济性进行优化，来满足建筑行业日益发展的需求。
参考文献：
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