方泽兵
中工武大诚信工程顾问（湖北）有限公司 湖北武汉市 430000
摘要：随着社会的不断发展，建筑业的发展势头越来越好。建筑幕墙作为建筑工程施工的关键部分，其结构设计直接影响到施工质量，在设计过程中需要引起更多的重视。分析了建筑幕墙的设计过程，介绍了幕墙的相关特点和不足，阐述了如何在设计过程中进行优化，以期促进建筑幕墙设计的更好发展。
关键词：建筑幕墙；结构设计；优化
中图分类号：TU111 文献标识码：A
1 引言
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。
2 建筑幕墙结构设计原则
在设计幕墙时，既要充分考虑它的功能性、美观性以及整体结构，也要考虑整个工程要表达的风格和理念。（1）外观设计。外观的设计要与周围的环境相融合，在保证工程结构安全和功能健全的基础上，提高其外在的美感。（2）受力设计。作为建筑物外围结构的幕墙，没有承受整个建筑物的负载，所以设计幕墙时需要考虑幕墙自身的重量和风的负载。同时也要考虑到幕墙的热胀冷缩、整体建筑的变形和移位、地质变化及地震对幕墙产生的影响。幕墙所在的柱子、梁和用到的连接件，也要有足够的强度，幕墙与主体结构的结合要有位移能力，这些条件都满足的情况下，才能保证幕墙不变形、不破裂。安全是幕墙设计的前提。
3 建筑幕墙设计中存在的问题
建筑外墙一般要求节能、安全、简洁、美观的特点，现今的高层建筑、大空间的设计大多都会采用具有美观特性的轻质幕墙作为建筑物的外层围墙。结构支撑与镶嵌材料一起构成幕墙系统，并且对主体要求具有位移与形变的能力，还要具有安全、强劲、美观、吸声等特点。建筑的外衣是建筑幕墙，一个建筑是否能够达到一眼中意的效果，很大程度上都是建筑幕墙的效果，因此，不管是建筑的工程师还是业主都越来越重视建筑物幕墙，而BIM应用最得力的应该是异性幕墙，它形状多变并非规范，建筑的材料也大多多变，有弯有直，有前有后、有凹有凸。造型也是新奇多变的，颜色丰富多彩，明艳动人，让人耳目一新的感觉。在幕墙设计中，当前的软件已经无法满足现在复杂、多样的幕墙设计，不能简单快速的呈现出设计师的设计想法。BIM技术就是一款弥补这些缺陷的软件，我国建筑行业对BIM技术的应用还处于起步阶段，并且在应用中有些不是太规范完美的地方。但相信在不久的未来BIM技术应用会越来越广泛，因为我国并不缺少BIM技术精通的人才，在他们的带动下不少建筑公司开始了对BIM的应用。但是无论是与外国的应用程度相比还是我国自己在建筑中的应用普及都是有一定差距的。随着现今建筑风格的需求，有更多面积大、建造复杂的建筑构造中有这种BIM都会有极大的帮助，而BIM技术公司也就应运而生，从这些情况可以看到在不久的未来，BIM技术在我国会日渐稳定、成熟。
4 建筑幕墙进行结构设计的优化措施
4.1 安全性优化
幕墙结构设计的安全性也直接影响到整个建筑的结构，因此除了荷载要求外，还必须考虑建筑结构的安全性。关于安全设计，应合理优化结构，并考虑保护设计。火灾。
建筑物将是全玻璃屋顶，因此，其配件的设计需要根据耐火等级高于3级的材料，以确保建筑物的安全，火灾除了消防通道要保证安全之外，还要考虑到建筑物的地理位置和周围环境，根据实际情况来保证建筑物的结构设计。幕墙设计还应优化结构，以避免冰雹等等一些恶劣的天气。闪电和其他影响因素的干扰。幕墙结构设计的重点是幕墙各种构件的设计，保证构件的材质，以及结构设计都要满足相关的安全标准。在幕墙设计中，应特别注意垂直幕墙的刚度，以及幕墙结构的稳定性。幕墙脱落事故多发生在垂直幕墙上。要保证结构关键节点的连接稳定性和可靠性，特别是受温度影响大、易爆裂的玻璃幕墙。因此，在玻璃幕墙的接缝设计中，应注意玻璃边缘与杆件之间的缝隙，防止玻璃因挤压应力而损坏。如有可能，玻璃应采用夹层玻璃、超白钢化玻璃或均质钢化玻璃及其制品。降低玻璃的自爆率，可以大大提高玻璃幕墙的安全性。对于玻璃采光屋面，在保证采光，还必须考虑其防雷、耐火和刚度，防止坠物的破坏，还应在防火方面进行设计，防止火灾时爆裂和倒塌。
4.2 选用更具良好节能效果的玻璃幕墙材料
第一，隔热玻璃。该类玻璃幕墙材料对于紫外线和红外线有着一定的反射性，是当前最为新型的节能型玻璃。当前最为广泛的隔热玻璃分为两种。第一，普通型钠钙硅酸盐类玻璃材料，该类玻璃主要掺入了具有吸热性的着色剂;第二，就在透明浮法玻璃表面要涂抹或者贴一层特殊的金属的氧化薄膜;因此所制作成的节能型隔热类玻璃幕墙。第二，低辐射玻璃。该类玻璃也被称为LOWE玻璃，其表面主要是利用当前高温热解的沉积方式和离线真空袋溅射方式镀上多层的金属或是一些化合物。而利用膜层对于可见的光进行透射，但是对于中远红外线则具备较高的反射性，不但能确保透光性还能具备一定的隔热性。因此，低辐射玻璃的节能和保温性对比普通类玻璃幕墙，其具备较高的透光性。第三，真空玻璃。其是在两个平板类玻璃处设置一定的支撑块，并在玻璃的四周做好密封，待密封工作完成后，要将两块玻璃之间的空气抽出，直至其空腔处没有气体为止，真空度要达到0．1Pa之上，即使形成真空玻璃，该类玻璃不存在导热，需要通过利用辐射进行传热，经由我国相应的质量监督检测，其热阻变化平均为2%以下，所以真空玻璃具备良好的隔热性与保温性，同时其节能效果更为突出。
4.3 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。
4.4 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。
5 结束语
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。
参考文献：
[1] 林树枝,廖文彬.厦门两次强台风的建筑受损调查及设计思考[J].福建建筑,2019(10):1-5.
[2] 朱旺.光伏幕墙在光伏建筑一体化中的应用与发展[J].建筑施工,2019,41(09):1728-1729.
[3] 井通.高层建筑幕墙设计控制要点探讨[J].门窗,2019(15):12+14.
[4] 周振华.浅谈建筑幕墙结构设计及优化措施[J].中国住宅设施,2018(12):90-91.
[5] 孙尧. 建筑泄爆玻璃幕墙的结构设计计算与性能评价[D].吉林大学,2018.