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摘要：随着城镇化进程的加快，建筑工程的增多，社会对建筑工程质量的要求也在不断地提高。建筑幕墙作为整个建筑的保护外壳，其结构的设计直接影响着整个建筑的优劣，所以一定要格外重视。本文就建筑幕墙结构设计及优化措施展开探讨。
关键词：建筑幕墙；结构设计；优化措施
引言
由于玻璃幕墙外观时尚、色彩绚丽、以及良好的景观效果和采光效果，在我国得到了大量的应用。通过30多年以来的应用，我国现有玻璃幕墙的面积已经超过了2亿平方米。但由于产品质量的良莠不齐以及缺乏严格的行业标准，施工工艺的不完善，再加上玻璃幕墙的使用单位缺乏完善的维护和检查措施，因此，造成了严重的安全隐患，使得人们对玻璃幕墙的安全性担忧日益剧增。虽然近年来新材料和新工艺在不断地完善，但仍有需要优化和改进的地方。
1建筑幕墙的分类及各自的特点
1.1单元式幕墙
单元式幕墙是当前该领域最具普及价值和发展潜力的一种幕墙形式，因为其具是通过工厂统一生产组装的，采用了当前最为先进的技术标准，且生产十分快速，能较好地保证加工精度，所以备受推崇。单元式幕墙的特点首先是从生产到组装全都是工业化进行，生产的精度较高，且生产周期较短，能够高效率地生产大批量的幕墙，有较强的社会经济效益。此外，单元之间是采用结构密封的，应用该幕墙不需要现场填注密封胶，在进行打胶的时候也不需要考虑到天气的因素，受限制的范围小；而且其具有良好的气密性、水密性、风压变形等能力，十分符合当前节能环保的理念。
1.2点支式幕墙
点支式幕墙主要特点:(1)支承结构形式多样，可满足不同建筑师及工程业主对建筑结构与外立面效果的需求;(2)结构稳固美观，构件精巧实用，可实现金属结构与玻璃的通透性能融为一体，建筑内外空间和谐统一;(3)玻璃与驳接爪件采用球铰连接，具有较强的吸收变形能力。
1.3全玻幕墙
全玻幕墙，顾名思义，即是一种全透明的、全视野的玻璃幕墙。使用该幕墙的主要目的在于利用其的透明性，将内外环境能够融合在一起，且人们可以透过玻璃直接看到整个结构系统，使得幕墙变得多功能化，不再是单一的支撑结构，而起到了美观、观赏的效果，使得整体建筑的设计更加富有艺术的气息，让整个空间更加的清新和立体。不仅如此，就全玻幕墙本身的特点而言，具有重量轻、选材简单、施工快捷、维修方便和便于清洗等特点。运用其所起到的装饰效果是其他幕墙所不可比拟的，非常具有现代性和艺术气息。
1.4智能型呼吸式幕墙
呼吸式幕墙是建筑的“双层绿色外套”。幕墙双层结构有显著的隔音效果，结构的特质也赋予了建筑以“呼吸效应”。居住者能够体验到真正的冬暖夏凉，减少极端环境带来的不适;建筑本体的主动效能，极大减少了能源消耗。智能幕墙是呼吸式幕墙的延伸，是在智能化建筑的基础上将建筑配套技术(暖、热、光、电)的适度控制，在幕墙材料、太阳能的有效利用，通过计算机网络进行有效的调节室内空气、温度和光线，从而节省了建筑物使用过程的能源，降低了生产和建筑物使用过程的费用。
2建筑幕墙结构设计的优化措施
2.1安全性的优化
在幕墙设计时要特别注意垂直幕墙的刚度和结构稳定性，大多数幕墙脱落事故，都是发生在垂直幕墙上，要确保各结构关键节点的连接稳定性和可靠性，尤其是玻璃幕墙，受温度影响非常大，很容易出现爆裂。因此在玻璃幕墙节点设计时，要注意预留玻璃边缘与镶嵌槽底板间的配合间隙，防止玻璃因为挤压应力而破坏。在有条件的情况下，尽量选用夹层玻璃，也可以采用贴膜玻璃。这样子在玻璃发生破碎时，也会是一个整体固定在框架上，而不会短时间内脱落，给维修更换提供一定的时间，可以极大的提高玻璃幕墙的安全性。而对于玻璃采光顶，在确保采光的同时，要考虑其防雷性、耐火性和刚度，防止高空坠物破坏，还要在消防方面进行设计，防止火灾时发生爆裂、塌落。另外开启窗的安全性设计也不容忽视，在各地均出现了由于设计缺陷和维护管理不善导致的窗户脱落的现象，其事故率仅次于玻璃爆裂。由于开启窗结构复杂，设计人员往往由于理解不透彻，或者不重视，而造成设计上的缺陷。目前，开启窗设计上的缺陷主要有：顶框与横龙骨、扣板的连接传力不可靠，开启扇底部没有设计铝合金或不锈钢托条，框与龙骨连接处的螺钉设计间距过大，不符合规范要求。选用摩擦式铰链时，要根据开启窗的重量和开启角度结合开启部位的风压，来计算和合理选择铰链。在铰链连接处，要合理增加铝合金型材的厚度，必要时内部增加钢衬提高局部强度，并采用相应规格的不锈钢拉铆钉固定。采用挂钩式框扇连接时，由于开启扇上的横龙骨除了承受上玻璃板块的自重，还要承受开启扇自重，因此所需要的刚度要远大于其它位置处横龙骨。要单独对其刚度进行计算，可以采用加大横龙骨截面尺寸、增加厚度或，加装钢衬等措施以提高横龙骨刚度。
2.2载荷优化
载荷优化是很重要的，在进行设计的时候所采用哪一种结构形式和材料都要进行权衡，要满足最为安全的载荷极限。一般可以选择新型轻便材料作为结构的主体材料，然后根据局部单位面板所受风载荷的承载力，按情况适当地加载筋肋，并且加的时候要和折边联接。
2.3结构经济化
考虑幕墙结构的经济合理性，是整个工程项目预算的组成部分，影响到整个工程的开展进度与效率。合理的幕墙设计方案，既能满足基本的美观与安全性需求，同时在选材类别和量的方面，也能做到经济适用，不会造成铺张浪费，或大材小用。
2.4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性，还更加节能环保。
2.6采用更新的设计技术
目前BIM技术在我国建筑行业中得到广泛的应用，同样也适用于幕墙设计，通过可视化的模型，可以有效的对结构设计进行优化，减少碰撞点和返工率，确保安装工作的正常进行，大幅度降低施工成本。
结语
综上可知，随着对建筑幕墙的结构研究不断深入，目前已经出现了单元式幕墙、全玻璃幕墙等各类不同材质、不同样式的幕墙。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、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。
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