摘要:近年来建筑幕墙凭借其多样性和美观性已经受到众多设计者的追捧,在现代建筑中得到广泛应用。建筑幕墙作为整个建筑体的保护外壳,其结构设计的好坏直接影响整个建筑的优劣。为了能够更加安全地使用建筑幕墙,就需要对其结构设计进行优化和改善。本文主要从建筑幕墙的结构设计内容以及目前设计中存在的主要问题进行论述,并提出几点合理的措施,以供行业参考。
关键词:建筑幕墙;结构设计;优化措施
1 引言
在现阶段我国建筑行业发展中,建筑幕墙已经作为一种建筑类产品被广泛普遍应用。幕墙结构体系种类丰富,造型独特精致,对提升建筑物的品质与价值具有积极的作用。因此建筑幕墙结构设计显得尤其重要,从幕墙结构体系的选择、设计以及优化措施等环环相扣,充分考虑其合理性、安全性、稳定性、经济性将决定建筑物的品质、形象与市场价值。如果建筑幕墙结构设计和构造的不合理存在缺陷,不仅会影响建筑幕墙使用中的功能性,还可能会造成其结构与构造的安全隐患。基于此,针对建筑幕墙结构设计应予以重点关注,切实提高设计水平和水准,成为当今建筑幕墙的应用关键环节,应该引起高度重视和关注。
2 建筑幕墙类型及特点分析
2.1单元式幕墙
单元幕墙是当今建筑领域的一种常见应用形式,具有很大的发展潜力。发展单元式幕墙在整个加工厂进行拼装,便于厂内检查。有利于保证幕墙的综合质量和工程质量的多样化,在应用过程中受到高度重视实用。单元幕墙在厂内自始至终实现工业化,生产精度高,周期短。它能保证大批量生产,给煤矿领域带来更高的经济效益。另外,单元间采用胶带结构拼装,单元幕墙无需使用密封胶等材料。因此,不应考虑影响幕墙质量的气象因素。同时,高防水单元幕墙也具有防水、抗风的优点,这与当今社会绿色发展理念的应用和应用非常吻合。
2.2全玻璃幕墙
一般说来,全玻璃幕墙指全视野全透明的玻璃幕墙,能充分发挥其透明性的作用,将建筑工程室内外环境相结合。由于通过玻璃人眼能够观察到全玻幕墙的龙骨,所以全玻璃幕墙的结构设计在保证安全性的前提下,还需要充分的考虑其美观性,比如常见的拉锁式全玻幕墙或者吊挂式全玻幕墙都有其独特的观赏性,极大程度上丰富幕墙功能,不再是单一性支持结构,具有美观性及观赏性等鲜明特点,赋予建筑工程设计更多的艺术气息,促使总体空间趋向立体。同时,受全玻璃幕墙自身特殊性的影响,其施工流程简便且选用材料简单,重量轻,便于日常清洗维护,能营造其它结构幕墙无法比拟的装饰效果,极具现代艺术氛围。
3 建筑幕墙结构优化设计措施
3.1安全优化设计
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。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。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。
3.2承载能力优化设计
首先,建筑幕墙所有支撑构件与外饰墙面板的承载力设计必须满足相应的规范要求。计算参数的选择(例如:基本风压、基本雪压、地面粗糙度类型、抗震设防等级等参数)应该与建筑主体结构设计保持一致。设计人员应合理地分析幕墙支撑构件的力学模型,对支撑构件进行力学计算,确保支撑构件的强度与刚度满足规范和技术的要求。幕墙构件承载能力应具备安全性、稳定性、可靠性,同时应当与经济性相匹配,不能因考虑支撑构件的承载能力,而忽视幕墙工程造价的性价比。幕墙结构承载能力优化设计,首先应当考虑基本风压的取值,应结合项目的具体情况而定(例如:规范要求取值或者风洞试验报告取值),还应考虑幕墙系统位于建筑物不同部位体型系数的取值,结合支撑构件合理的力学模型分析,支撑构件是安全、稳定、可靠的,并为幕墙支撑构件和外墙面板的材料选择提供数据支撑。承载能力优化设计中,建筑幕墙各类材料的优化应当科学与合理,尤其是对于各类支撑材料的选择,需重点关注材料的强度、刚度性能,了解其对于建筑幕墙结构承载力的贡献,避免因采用劣质材料或者是型号/牌号不匹配的材料参与建筑幕墙的构建。针对建筑幕墙结构中的各受力构件进行优化设计,既保证幕墙构件的支撑性能的安全与稳定,同时具有良好的经济性。
3.3功能性和经济性方面的优化方法
在幕墙结构设计阶段,要关注幕墙功能情况和经济效果两者之间的平衡,既要满足建筑设计和相关功能要求,还要将建设经济成本控制在合理的区间内。现阶段,在设计工作中,为降低幕墙自重,往往选择轻质材料;在计算荷载和结构尺寸时,也尽量使设计方案呈现出最优的效果,进而控制资源和成本的消耗;针对玻璃类型的幕墙,要落实硅酮结构胶质量监控工作,准确计算黏结宽度和厚度;在结构形式层面,更倾向于选择简单的结构,确保结构可靠,实现功能性和经济性两者关系的平衡协调。
3.4型材断面构造设计的合理性
在单元式幕墙的设计中型材断面构造设计是很重要的。型材断面构造设计决定单元式幕墙的安全性、工艺性,物理性能。但是幕墙设计师们只通过力学计算型材断面的设计安全性,而忽视型材断面对其他性能。因此单元幕墙的雨水渗漏情况很容易发生,尤其是顶楼。型材断面设计须将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑进去。合理设计型材端面及型材咬合位置,将水密线与气密线分离,防止气压影响导致幕墙结构出现问题,断面上不要在制作过程中开工艺孔,断面设计时应考虑预留安装软披水胶条的槽口,以便板块安装后在缝隙处形成阻水屏障。
4 结束语
综上所述,建筑幕墙的结构设计及优化的重要性不言而喻,为了保证每项设计工作的优质高效,使团队在竞争的洪流中脱颖而出,我们需要通过各种方式来优化建筑幕墙的结构设计。不断探索更先进的设计技术及管理能力方法,我们需要保证更安全、更先进、更专业的结构设计及优化管理团队,不断借鉴学习,总结经验,吸取教训,保持一种稳中求进的积极认真的态度,才能使建筑幕墙结构设计团队更好地发展。
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