幕墙结构设计范文1
[关键词]幕墙结构；概念设计；重要性；意义和重点
中图分类号:TU318 文献标识号:A文章编号:2306-1499(2014)07-0193-01
建筑幕墙在我国的应用还未有30年，不过这短暂的二十多年也使其得到了快速的发展。但快速发展的同时，也出现了诸多问题，从业人员对幕墙结构概念设计缺乏一定的认识，因此，在施工中偶发工程事故，笔者经过多年实践经验，就幕墙结构概念设计进行研究分析。
1.建筑幕墙结构设计的重要性
幕墙结构设计作为建筑设计的一个重要组成部分，设计原则主要有几点，从这里来看建筑幕墙结构设计的重要性。
（1）国家的经济政策。我国幕墙设计相对国外起步比较晚，但从设计基础与设计原则分析，不管是国内还是国外，都将幕墙设计的安全性放在首位，由此可见，幕墙设计安全性的重要性。常见幕墙技艺规范有建筑荷载规范、玻璃幕墙技术规范等，此类规范均满足经济、安全设计的基本原则，从而受到广大群众的欢迎。
（2）从幕墙设计到施工，建设标准的首要前提就是确保幕墙结构稳固，具备较高的安全性能。国家对幕墙施工图纸进行二次审核时，公共利益与结构设计安全都是重点审核内容不容忽视。在验收时应将工程安全因素放在检验首位，除此之外也不可忽视了幕墙建设的质量。建设人员应了解到建设无小事，建筑物是人们办公、休闲和居住的主要场所，如果发生安全事故，其所带来的经济影响与社会影响非常巨大，建设人员应吸取安全事故教训，严格把控工程质量关。幕墙设计工作作为工程建设的重要施工环节，必须强化质量管控水平，确保工程质量符合广大群众的要求。
2.幕墙结构设计的意义
首先设计人员应明确了解概念设计为何物，简单来说概念设计指的是凭借设计人员的实践经验以及幕墙力学关系，在不经大量数值计算的前提下便对幕墙结构细节设计或整体设计环节有一个大致的掌控，其次，在概念设计实施过程中，设计人员用估算方式开展设计工作，利用这种方式同样能够设计出比较合理的方案。除此之外，估算算出数值后能够提供后期精算数值，给后期精算工作提供有利的参考依据，是设计人员验证计算器所得数据精确性的主要参考依据之一。因此，幕墙结构概念设计对幕墙整体设计有着十分重要的意义和作用。
幕墙设计方案是否成功需要看幕墙结构设计的方案选择是否具备科学及合理性。结构对幕墙而言非常重要，因结构差异会致使幕墙产生不同传感力和承受力，从而影响幕墙建设的稳定性及质量。与此同时，建筑幕墙设计的差异也会造成设计成本的差异，因此，设计人员在设计时首先应综合考虑方案的选择，优选及符合施工质量需求又符合工程成本需求的设计方案。笔者认为，设计人员一方面应充分了解工程建设条件、幕墙结构特征及材料质量等特点，另一方面也应与其他设计人员进行互动交流，集百家之长优选最合理的设计方案。
计算工作失之毫厘差之千里，在结构设计过程中计算工作的重要性不言而喻，数值是否具备高度精准性不仅影响设计人员选取结构设计方案，同时还影响工程建设质量和施工安全，所以，在对数值进行计算时我们必须要谨慎对待。结构设计的计算工作不是不仅有数值计算，同时还应结合计算简图开展工作，及时计算期间谨小慎微，但如果选择的简图不合理也会给计算工作带来误差，因此，应选择合适的简图配合幕墙结构的设计。
随着我国高新技术产业的不断发展，计算机技术已经愈加成熟，21世纪后，计算机已经成为我国国民生活、学习和工作中必须可少的设备，计算机数值计算已经逐步取代了传统的人工计算，成为社会快速发展的必然趋势。首先，我们应选择口碑好、信誉好、技术成熟且质量过硬的软件，其次，计算机计算得出的数值还应进行再次核准，该工作需专业的设计人员凭借自身经验进行校对和分析，找出计算机计算的漏点问题，从而确保计算结果准确无误。
构造措施的选择必须科学合理，连接节点设计必须符合工程建设需求，因其直接关系结构整体建设质量的可靠性与安全性，所以，在设计幕墙结构时必须十分重视结构连接节点设计问题，坚决杜绝漏焊等问题的发生。
3.应综合考虑幕墙结构的重要步骤及因素
幕墙结构设计时应考虑的因素分析。
其一，建筑人员提出幕墙整体分格处理方案及面板布局；
其二，询问客户与建筑人员对幕墙设计有无特殊的要求，比如设计时建议选取哪类结构类型，应选取哪类建设材料等；
其三，因幕墙类属于主体结构外，因此必须十分了解建筑物主体框架的布局，使主体框架与幕墙能够完美的结合在一起；
其四，应根据使用条件、受力特点和预算资金等因素优选科学的结构类型。
其他问题。幕墙结构设计时需注意的其他问题有以下三点：其一，幕墙结构设计过程中应虚心接受来自设计部门的专业性意见，应强化与结构设计工作者的交流和沟通，尽可能的于设计前期将整体工程预测及把控工作做好，以防设计不当给工程后期建设带来的严重影响。其二，虽然在设计时结构幕墙对美观性的要求较高，但是设计人员必须明确了解幕墙美观不代表一切，应在确保建设安全的前提下提高设计的美观性才是设计人员应该关注的工作重点，坚决不能因一味追求设计的美观而忽视了工程建设质量。因此，笔者认为幕墙结构设计工作必须严格按照我国幕墙设计规定进行，优选结构类型保证幕墙建设安全。其三，由于幕墙工程属于建筑物主体结构的外部结构，因此其不用承受建筑主体的荷载，但这并不是说幕墙设计过程中就不需要考虑建筑主体的需要，设计人员应了解一旦建筑主体发生了形变现象，幕墙结构的安全性同样会受到严重威胁，所以，设计幕墙结构时设计人员应将建筑主体形变问题考虑进去，从而杜绝因各种因素导致的幕墙结构安全事故发生，确保项目设计质量与建设质量，提高项目建设的经济效益与社会效益。
总结
近年来随着计算机技术的不断发展，在很大程度上减轻了结构设计人员的工作量，但也正是因为结构设计人员过分依赖于计算机，使得很多结构设计问题频繁出现，结构设计人员对概念性设计的认识愈加模糊，该问题必须引起相关人员的高度重视，结构设计人员应清楚的了解个基本分体系与整体结构间的关系，从而将概念设计更好的应用于设计工作中，如此才能确保设计的安全性与经济性。
参考文献
[1]张国鸣.浅析幕墙结构概念设计及玻璃挠度计算的重要意义[J].中国建筑金属结构,2011（01）:39-41+45.
[2]黄江陵.建筑幕墙结构概念设计及其要点[J].中国建筑金属结构,2013（10）:70.
[3]杨建华,张剑锋,王清友.幕墙建筑结构概念设计及其要点[J].中国建筑金属结构,2013（12）:95.
幕墙结构设计范文2
[关键词] ： 幕墙；单层索网；预应力；张拉过程；
[Abstract]: Monolayer cable net glass curtain wall is a popular wider in recent years in the form of a curtain wall, and its supporting structure composed of flexible steel cable. Required due to the stiffness of the cable net with prestressed, compared with the traditional curtain wall structure are complex, and construction more difficult. In this paper, a typical single cable curtain wall engineering, stress analysis and construction process to provide a reference for the design and construction of future similar projects.
[Key words]: walls; monolayer cable net; prestressed; tension during the
中图分类号 :J527.3文献标识码： A 文章编号：
1. 引言
玻璃幕墙相比传统的建筑外墙具有造型简洁、通透、现代感强等特点，能体现建筑时代气息，因此幕墙尤其是玻璃幕墙倍受建筑师的青睐。单层平面索网支承式玻璃幕墙是近年来在国内外应用较为广泛的一种新型幕墙结构，具有建筑造型美观、构件轻巧纤细、视觉通透性好等优点, 因而特别适用于大型公共建筑中。此类幕墙在构造上主要由预应力拉索、连接爪件（接驳爪或其他形式的夹具）、玻璃面板三部分组成，玻璃的四个角点通过爪件和索连接，玻璃和玻璃之间采用硅酮密封胶连接。
图1. 单层索网幕墙效果 图2. 索网节点
与传统的单层曲面索网结构相比，单层索网体系是由两向正交的钢索构成的平面或负高斯曲面受力体系。其中单层索网结构不具有平面外刚度，只有当产生平面外位移时才能抵抗平面外荷载的作用；而且，随着荷载的增加，结构变形越大，抵抗荷载的能力越强，表现出较明显的几何非线性特征。
随着玻璃幕墙在我国的不断实践和技术发展，设计和施工安装技术也逐渐趋于系统化、规范化。本文通过某办公楼中庭玻璃幕墙设计施工过程介绍，分析了玻璃幕墙的设计、施工重点，以期提供有益的借鉴。
2. 工程概况
该工程幕墙位于主入口中庭部分。为形成通透的效果，在门厅立面设置单层索网玻璃幕墙。该片幕墙整体高10米，宽17.5m，由水平向索和竖向索正交布置，构成2.0*1.75m的索网格。 左右两端均连接在主结构柱上；竖向拉索跨度10m，上端可靠连接在主结构顶部，下端连接在门框钢结构上。
图3 构件布置图 图4. 结构三维有限元模型
根据本工程特点，幕墙构件选材如下：
幕墙玻璃面板采用8+16Ar+8mm中空钢化玻璃，玻璃最大分格2000×1750mm；
3.荷载条件
（1）幕墙自重
0.024*25.6*2*1.75=2.15KN（转化为节点荷载）
（2）风荷载
根据建筑结构荷载规范《GB50009-2001》（2006年版）查得结构所在地地面粗糙度为B类，风荷载标准值 为0.55kPa； 根据公式 可算得，幕墙风压荷载标准值：
4.结构计算模型与参数选取
单层平面索网体系是柔性张拉结构，必须通过施加预拉力赋予其一定的形状才能承受面外荷载。作用于玻璃幕墙上的平面外荷载通过玻璃的连接机构转化成作用在索网结构节点上的集中荷载P，只要在索网中有足够的预拉力N和相对挠度f，就可以满足力学的平衡条件。所以预拉力N的大小与相对挠度容许值[f]是两个关键参数。本工程幕墙设计计算参数如下：
（1）水平拉索与两端主体结构柱、竖索与顶部结构梁及底部设为铰接，约束三个方向线位移；
（2）水平与竖向拉索边界条件考虑足够刚性，索网不受主体结构变形的影响；
（3）索网总尺寸为17.5m×10m，网格尺寸为1.75mm×2000mm。
（4）幕墙索选型参数见表1：
表1 幕墙索网选型参数
（5）结构最大变形控制取跨度的1/50。
5.结构分析计算
根据上节所列条件，利用有限元ANSYS软件，对本工程幕墙索网结构建立空间有限元模型（图4）。初拉力以初应变形式施加，如图5、6所示：
图5. 索网初拉力云图 图6. 索网初应变云图
对该模型施加幕墙自重与风荷载进行受力分析，结构索网受力如图7~9所示：
图7. 索网内力云图（N） 图8. 索网应力云图
根据ANSYS有限元计算结果可知：
竖向索最大拉力出现在中部45号单元处，为104.4KN，最大拉应力为459.3N/mm2；
水平索最大拉力出现在22号单元处，为64.3KN，最大拉应力为236.0N/mm2
索网工作状态所受最大拉力为索体极限荷载的104.4/269=0.39倍，索构件满足要求。
结构在初拉力与外荷载共同作用下受力变形图如图10所示：
图9. 索网应变云图 图10. 索网变形图
从变形图可以看出，结构在初拉力+自重+风荷载作用下最大变形点位于节点27处，为195.7mm
6. 索网施工过程
单层索网是一种柔性结构体系，拉索在自然状态下非稳定结构，必须施加预拉力使其张紧，才能具有抵抗法向荷载的能力。因此确定正确合理的预应力施工张拉方案（张拉顺序、横索分段张拉分析、张拉方法、张拉过程中预应力值的测控、温度的控制以及钢结构在张拉期间的变形检测），正确完成索结构的安装是本工程单索幕墙施工的重点。
图11. 拉索张紧器 图12. 拉索测力仪
因索网需施加的预拉力较大，一次张拉很难到位。本工程预应力索张拉分三级进行： 第一级张拉预拉力 30%，第二级张拉到预拉力 70%，第三级张拉到预拉力的 100%，具体各步操作过程如下：
（1）将钢索布设到位，采用专用工装将索与腹杆连接，并使用有拉力传感器的液压千斤顶进行第一级张拉（最终预应力值的 30%）。对索的分布尺寸进行一次复合测量，将中部锁紧机构按尺寸安装到位（只进行初始连接不锁紧）。
（2）经调整达到索内力基本平衡，中部节点空间定位尺寸基本到位后进行第二级张拉（最终预应力值的 70%）。张拉全部到位后按各节点定位尺寸将索的锁紧机构和玻璃连接机构调整到位并进行初期锁紧和初期固定，保持24小时后检查各边部节点和中部节点以及边缘支承结构的变形情况。
（3）如无异常情况，方可进行第三级张拉（拉到最终预应力值）。张拉完毕后进行尺寸精度测量调整，锁紧各节点的连接机构。待72小时后再进行一次尺寸复合采用高精度的索内力测定仪对索内应力进行检测，确认内力均衡后方可进行下一道安装工序。
7. 结论
本文对一个典型的单索幕墙工程进行受力分析与施工过程进行了介绍，此类幕墙结构的设计难点主要由以下几点：
（1）幕墙索的预拉力确定是单层索网幕墙设计的一个难点，取值时既应考虑温差、预应力损失等因素确保索网始终处于张紧状态，又要考虑在外荷载作用下具有足够的刚度满足幕墙节点变形限值要求。
（2）单层索网是一种柔性结构体系，需通过施加预拉力使其张紧。因此张拉工程中，应合理划分张拉步骤，控制每个张拉步的受力变形实测值与理论计算值得吻合程度，制定合理的预应力施工方案，保证张拉施工到位。
参考文献
[1] 《玻璃幕墙工程技术规范》，JGJ102-2003
[2]《建筑结构荷载规范》(2006年版) ，GB 50009-2001
幕墙结构设计范文3
关键词：双层玻璃幕墙结构设计节能
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
0 引言
玻璃幕墙自19世纪初现雏形以来，在现代建筑理念的推动下，至上世纪70年代已在全世界范围内普及。玻璃幕墙被广泛应用期间，其传热系数过大等弊端也逐渐显现出来。夏天阳光透过玻璃直射入室内造成温室效应，大大增加了室内制冷的能耗；在城市中，由于普通玻璃幕墙的吸热作用而产生的热岛效应，以及低层热反射玻璃幕墙带来的光污染，这些问题都影响着环境，逐渐被人们重视。双层玻璃幕墙具有根据外界天气变化调节自身特征的特点，更多的利用自然资源为室内提供采光、通风，减少冷暖气供应，以环保节能的方式提供给人们舒适的生活环境，在一定程度上解决了普通玻璃幕墙应用中的弊病，越来越受到人们的青睐。
1呼吸式双层玻璃幕墙的构造及原理
呼吸式双层玻璃幕墙通常由内、外两层玻璃幕墙组成，两层幕墙之间会形成一个相对封闭的夹层—热通道，遮阳百叶可以装置于通道内，需在外层幕墙底部和顶部分别设置进风口和排气口（为避免蚊虫和灰尘进入到热通道与室内，可在百叶内侧安装不锈钢防虫网，在通风口处加设可拆卸过滤装置）。外层幕墙一般采用隐框、明框和点式玻璃幕墙，内层幕墙则采用明框幕墙或铝合金门窗。夏季，同时打开外层幕墙的进、出风口，空气热压原理与“烟囱效应”将使外界空气与通道内的热空气由下至上不断更换，通道内热量被带走，同时可配合使用通道内的遮阳设施，抵挡太阳辐射，从而降低室内温度；冬季，将通风口关闭，阳光的照射使热通道内的空气升温，内层玻璃外因此覆盖上一层热空气，阻挡了室内外冷热空气的交换传递，为房间保温，降低了采暖负荷[1]。图1所示为典型的双层幕墙剖面结构。
2 呼吸式双层幕墙的特点
1）节能。外层幕墙的存在以及进出风口启闭的灵活调节，可使不论是在炎热或是寒冷季节，热通道内的空气层都能起到保护室内温度少受外界影响，保证了房间内的舒适度，从而降低建筑物制冷与采暖的能耗。2）隔声。由于呼吸式双层幕墙的双层结构，显著降低了室外噪音对室内的影响，即使在嘈杂的环境中，因为外层玻璃对噪声的屏蔽作用，也能保持自然通风状态。3）通风。以往高层建筑在复杂的天气环境下因为风压作用不宜开窗而使用机械通风，而双层玻璃幕墙的外层能够抵抗雨水、大风等不利因素，即使在恶劣的天气中也可实现自然通风，降低机械能耗。4）双层玻璃幕墙热通道的宽度尺寸也会影响到日常通风的效果，通过对其的空气热力学分析，且考虑到日后的清洁保养工作，内外层间距设置为450mm~650mm为宜[2]。5）呼吸式双层玻璃幕墙热通道内的空气层能够降低内层与外层玻璃的内外两侧的温度差，保持在露点温度之上，室内的潮湿气体经通风换气而排至室外，所以双层玻璃幕墙可有效防止结露，提高建筑物的寿命。
3 呼吸式双层幕墙的结构设计
呼吸式双层玻璃幕墙在结构原理上的区别可将其分为封闭式内循环系统结构和敞开式外循环系统结构。后者在市面上应用较为广泛，下面就外循环式的双层玻璃幕墙结构设计展开讨论。
3.1 构造设计
设有一座5A级写字楼，高90米，总建筑面积70000多平方米，整个建筑采用玻璃幕墙结构。裙楼部分采用的是框支承构件式单层玻璃幕墙，主体部分则采用框支承呼吸式双层玻璃幕墙，这样相比全部采用大清白玻璃全玻幕墙做护结构，虽然在构造上较之更为复杂，但在节能降噪等方面具有显著的优越性。双层玻璃幕墙一个单元结构的尺寸设为1500x3900mm，板块高度按照标准楼层高划分，外层幕墙选用10mm厚单层夹胶透明玻璃，型材采用铝合金非隔热型材，内层幕墙选用带有Low-E涂层的6mm+12A+6mm钢化中空玻璃，内外层之间的热通道净宽设置为600mm。通道内安装遮阳百叶，必要时可铺设铝格栅制作的马道，为施工与维修保养等提供方便。每层楼板处可以设置不锈钢装饰面板，外层幕墙底部和面板之间留约40-50mm的进气口，面板的侧面开设10x475mm的出气口。内层框架选用铝合金断热型材，板块与主体的连接可在主体结构的梁、柱上设置转接件，板块内侧顶部上下均设榫头，榫头插入转接件取得连接，板块之间也类似的在每个板块边框顶部和底部分别设置榫头和凹槽，上下拼接位置预留拼接缝，以铝合金条填缝并封三元乙丙胶条（连接示意见图2）。这些措施既保证了幕墙结构在承受自重及遭受外力作用时不至发生破坏，又满了足其与主体结构间产生的随行变形要求。
3.2 功能设计
（1）通风设计
在设计通风结构时，应考虑到幕墙风口的气流短路会造成二次污染，而交错排列进、出风口的方式可加以避免。合理的进、出风口位置是将它们设置在同一水平面内，并且保持最大垂直距离。当外界风压较大或室内对隔音要求不高时，将进、出风口全部打开，增强通道内气流的循环，提高换气效率；当室外静风和太阳辐射较强的时，这时“错位通风模式”避免了进出气流短路，充分发挥热压作用，实现通道与室外的热交换。同时，由于“烟囱效应”的强弱会因楼层高度的不同而变化，并且综合考虑抗震要求和风压的影响，在设计幕墙通风结构时，不同楼层高度的进、出风口处选择安装多少“目数”的沙尘过滤网可通过计算得出。一般来说，滤网目数不宜过多，以免造成空气滞阻。防虫防鼠网、防雨构件的设置对通风效率钧会产生一定影响，这时也要综合考虑上述因素寻求解决方法，如采取在出风口挡雨构件上方设置分流片的方法，阻止湍流的扩散。通常情况下，夏季打开进、出风口，可起到隔热作用；冬季将出风口关闭，可实现保温功能。必要时可开启内层门窗交换室内外空气。
（2）隔热保温设计
寒冷季节，内外层幕墙都处于关闭状态，通道内形成相对封闭的空气层，给建筑外层带来“温室效应”，发挥了双层幕墙的隔热保温性能。由于空气间层的内外介面存在温差，会产生对流换热，有一部分热量交换，但更主要的热量交换是通过辐射换热进行的，因此，在设计时要考虑减少辐射换热量，提高保温效果，方法是可以在间层表面采用低辐射玻璃，“透外阻内”保证“温室效应”的形成。内框使用断热型材，也能有效降低幕墙的导热系数。炎热季节主要依靠位于热通道内的遮阳百叶阻挡太阳辐射，遮阳百叶安装位置选择靠近外层幕墙处于通道三分之一处较为有利，并且要求百叶位置距内层幕墙不少于15毫米。热通道内以对流方式传递热量，热空气受到热压或风压的作用，通过对流排出室外。所以内层玻璃幕墙采用低辐射玻璃可降低室内得热。综上，外层玻璃幕墙采用钢化夹胶玻璃，内层玻璃幕墙采用低辐射双钢化中空玻璃，内侧框架采用断热铝合金型材，热通道内设置遮阳设施，一些非可视部分选用岩棉，这些措施保证了呼吸式双层玻璃幕墙隔热保温功能的实现。
幕墙结构设计范文4
【关键词】：玻璃幕墙，结构设计，主要问题
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
1引言
随着玻璃工业和科学技术的迅速发展，玻璃幕墙已成为高层建筑造型的重要手段。由于玻璃幕墙具有外观漂亮、耐久性良好，容易组装维修等优点，因而广泛应用于装修标准较高的大型商务建筑、展览中心、博物馆等建筑中。在我国，对玻璃幕墙建筑功能的设计和研究早已得到广泛和全面的重视，相比较而言，对玻璃幕墙结构功能的计算和研究尚未得到应有的重视。本文对玻璃幕墙结构设计中的主要问题进行了分析，以期为业内设计人员提供一定的借鉴。
2玻璃幕墙的主要类型及其特点
玻璃幕墙由玻璃面板、连接件和支撑结构组成，它是建筑物的护体系。玻璃幕墙的建筑功能是抵抗气候、雨、光等环境力量对建筑物的影响，结构功能是承受风、地震、自重等载荷作用并将这些载荷传递至建筑物的主体结构。玻璃幕墙一般分为以下几种类型：
1）全玻幕墙
玻璃面板通过胶结材料、金属连接件或紧固件与玻璃肋相连构成全玻幕墙，玻璃肋是玻璃面板的支承梁。全玻幕墙的主要特点是通透性好、构造简单、结构无锈蚀问题，适用于大堂、大厅及共享空间等部位。
2）框式玻璃幕墙
玻璃面板直接嵌固在框架内或通过胶结材料粘结在框架上构成了框式玻璃幕墙。框架由铝型材横梁和立柱组成，是玻璃面板的支承结构。框式幕墙有明框幕墙、隐框幕墙和单元式幕墙三类。
3）点支式玻璃幕墙
玻璃面板通过金属连接件和紧固件在其角部以点连接的形式连接于支承结构构成了点支式玻璃幕墙。点支承处玻璃可以钻孔连接或不钻孔夹板连接。
用玻璃作高层建筑幕墙，不仅增添了建筑物的美观，减轻建筑物自身质量，而且还缩短建筑工期，提高经济效益，因此它是高层建筑较理想的一种外墙构造形式。但玻璃幕墙的造价约占土建总造价的30%~35%，甚至高达50%以上，因而选用时必须慎重。
3结构设计中应注意的主要问题
3.1结构设计中必须考虑的因素
玻璃幕墙为非承重墙，主要承受下列两种载荷：
1）幕墙自身重量载荷。幕墙自身载荷约为500N/m2，它对墙框的影响视支点的位置而异。
2）风载荷。风载荷是玻璃幕墙承受的主要载荷，一般不仅做正风力计算，对高层建筑特别是超高层建筑还应做负风力计算。后者容易被忽略，但却是最危险的。
为了保证幕墙具有足够的安全度，结构计算时必须考虑以下方面：
1）骨架强度和刚度。玻璃幕墙的骨架是承受风力的主要杆件，选择断面时，应首先进行强度、刚度及变形的复核，看其在最大风压下的强度及变形是否符合设计规范的要求。
2）各种连接件及紧固件。各种型号和规格的连接件与紧固件，计算时应根据受力状态分别进行复核，切不可因为是小零件而疏忽大意。因为一个小螺丝的松脱，都有可能给使用带来影响，甚至酿成大祸。
3）玻璃厚度与面积。玻璃主要是对厚度及单块使用面积进行计算。单块面积大，相应地厚度也要增大，但要用某种厚度的玻璃允许使用的最大面积来限制，且这种限制还与固定形式、风压大小有关。
3.2幕墙结构计算模型的选择
全玻幕墙由玻璃面板和玻璃肋组成。当玻璃板与玻璃肋之间连接材料的抗剪刚度无穷大时，玻璃面板和玻璃肋组成一个整体截面共同抵抗外部作用；当连接材料的抗剪刚度有限时，可偏于安全地认为玻璃面板搁置于玻璃肋上，将其自身所承受的外部载荷传递到玻璃肋上。一般情况下，连续布置的胶结材料和分析布置的金属连接件均不能达到抗剪刚度无穷大的要求，所以，全玻幕墙计算时应采用玻璃面板简单搁置于玻璃肋的计算模型。设计计算时，面板取支承于玻璃肋的单向简支板模型，玻璃肋取简支梁模型。
对于垂直地面的框架式玻璃幕墙，竖向载荷包括玻璃面板和铝合金框架以及各连接件的自重，通过立柱与楼层间的支承点传递给主体结构。竖向载荷的传递路径是：玻璃横梁梁柱连接件立柱连接件柱体结构。幕墙的水平载荷主要是风载荷，同样通过立柱与楼层间的支承点传递给主体结构。但是与竖向载荷不同的是玻璃面板承受的水平载荷要同时传给横梁和立柱，传力路径为：玻璃横梁立柱连接件主体结构。因此，在框式幕墙设计计算时，应按四边简支情况考虑玻璃面板承受水平载荷并将支座反力传递到框架的立柱横梁上。
3.3连接设计中的主要问题
立柱与横梁的连接设计是幕墙设计的一个难点，因为连接设计既要满足抵抗风载荷的要求，又要能够吸收地震作用和温差产生的热应力。设计时，只有将两个看似矛盾的要求统一起来，才有可能是好的结构。除此之外，玻璃对横梁产生的压力又是偏心压力，容易造成横梁偏转。所以，尽管立柱与横梁的连接方式种类繁多，但做好连接节点的设计要综合这几种因素才可靠。比较典型的结构有以下几种：横竖插接式、角码胀浮式、角码插接式、通槽螺栓式、双向锁紧式等。
不管采用哪种连接方式，设计中连接结构必须满足下列条件：
1）对重力载荷、风载荷、地震载荷和温度作用有足够的承载力；
2）在上述载荷的作用下，使玻璃幕墙构件不产生有害的变形；
3）当主体结构与幕墙产生相对位移时，不应影响幕墙的结构受力性能；
4）连接件与主体结构之间的锚固承载能力应大于连接件本身的承载力，而连接件的承载能力应大于幕墙构件的承载能力。
4结语
近年来，随着玻璃幕墙的广泛应用，其安全问题也得到了越来越多的关注。结构设计是幕墙建筑的基础，只有在设计源头上进行反复认真的复核，才能确保工程在根本上有安全的保障。
参考文献
幕墙结构设计范文5
【关键词】 现代建筑幕墙;结构设计;考虑问题;优化策略
一、前言
近年来，随着我国城市建设现代化水平的不断提高，在城市建筑建设中对于外观要求也逐渐增加，加强建筑物的幕墙结构设计对于提高建筑物的美观程度有十分重要的作用。但是由于建筑物幕墙结构设计在建筑物中的应用时间比较短，一些相关的设计并不十分完善。如采光、安全性、节能性等方面，影响着建筑的安全与质量，整体效果上达不到预期设计目的，这就需要在建筑幕墙的设计过程中认真研究其结构选型及外在体现的效果，从而满足建筑幕墙的设计需求。本文主要对现代建筑幕墙结构设计应考虑的相关问题进行分析，并提出优化建筑幕墙结构的设计策略，以供同仁参考。
二、现代建筑幕墙结构设计应考虑的相关问题
幕墙结构是现代建筑的一种新型结构型式，由于它兼具了美观和实用等功能，在实际的设计中以简洁、轻便为主要表现形式，所以在设计中必须要考虑其结构的安全性和功能特性。在建筑幕墙的结构设计中，需要考虑以下几点问题：
（1）幕墙结构设计安全问题。幕墙结构是建筑物外观结构的一部分，它必须在满足美观和实用功能的同时，根据幕墙结构的功能需求，对其构件的设计充分考虑使用要求和足够的强度、刚度，即在外力作用下的变形性的稳定范围。在设计过程中，要考虑幕墙所可能承受的各种载荷，根据建筑物所处环境与建筑物结构形状分析可能的风载荷、雪载荷、重力载荷，还要根据当期气候条件分析温度变化或自然灾害可能带来的载荷影响，以及这些载荷变化带来的幕墙结构外形的变化，充分设计幕墙结构的承载能力，保证结构的安全性。
（2）建筑幕墙的保温节能问题。建筑幕墙作为建筑物的墙体，对建筑物有一定的保温功能。但是由于幕墙的结构设计并不十分完善，一些建筑物在使用过程中未能达到良好的保温功能，导致幕墙设计存在的问题逐渐增多，严重影响了建筑物的正常使用。幕墙结构设计中需要综合考虑外墙的窗墙比、体型系数和所用材料。由于缺少遮阳设备或者是设计不合理导致幕墙的保温效果不好，这是目前建筑幕墙面临的主要问题。
（3）建筑幕墙的光污染问题。随着建筑物数量和规模的逐渐增加，光污染成为城市污染的重要组成部分，对人们的生活和健康造成了十分不利的影响。建筑物墙面涂料的反光是比较常见的光污染源之一，目前建筑物采用的大都是玻璃幕墙，太阳强光照射建筑物的玻璃幕墙等装饰产生的反射光线，往往会对人们的视力和健康造成影响，严重地将会导致神经衰弱。建筑物玻璃幕墙强烈的反射光对于周围的办公人员以及附近的居民都有十分不利的影响，甚至还会造成火灾等严重事故，由于玻璃幕墙强烈的反射光导致的车祸事故也日益增加。
（4）建筑幕墙的材料选择问题。目前我国幕墙设计发展时间比较短，相应的幕墙结构设计并不十分完善。大多数的幕墙设计人员都是选择比较通用的材料，但是一些特殊的建筑物也需要一些特殊的幕墙材料进行装饰。由于使用特殊材料对于幕墙设计存在一定的风险，如果使用不当将会对整个建筑物造成十分不利的影响。另外幕墙的形状选择也是十分重要的，但是由于幕墙设计人员缺乏一定的工作经验，往往导致建筑幕墙材料的浪费，导致建筑物的幕墙结构设计不合理，严重影响了建筑物的水平。
三、现代建筑幕墙结构设计的优化策略
建筑幕墙结构设计是一项非常繁琐的设计工作，它往往涉及很多复杂的应力计算和安全设计，在保证安全、美观、经济的前提下.进行优化设计方案.是建筑幕墙结构设计的主要工作。建筑幕墙结构的设计中，根据施工条件和建筑要求，
可以进行以下设计优化：
（1）安全性优化。为了保证幕墙结构能正常工作，在设计每一构件时，首先要使构件在外力作用下不破坏，即每一构件要有足够的强度。第二要考虑构件在外力作用下要变形，但变形不能超过某一允许范围，即每一构件要有足够的刚度。最后，构件在外力作用下，可能原来的形状不能继续维持而要突然改变，即原来的平衡形式不能保持稳定。幕墙构件设计时，应当考虑以上三方面以及参数本身、构造方面的要求，以数学表达式的方式写出。假如所设计的构件能符合强度、刚度和稳定性的要求，就认为设计是安全的。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。
（2）载荷优化。建筑幕墙的设计中，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应该按下列规定确定。计算主要受力结构时，应按下列式算：Wk=βzμsμzWo，式中：Wk--凤荷载标准值kN/m2;βz--高度z处的风振系数;μs--风荷载体型系数;μz--风高度变化系数;Wo--基本凤压（kN/m2）。计算围护结构时，应按下式计算：Wk=βgzμslμzWo ，式中：βgz--高度z处的阵风系数;μsl--风荷载局部体型系数。基本风压应采用按本规范的方法规定50年重现期的风压，但不得小于0.3kN/m2。对于高层建筑及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的规定。
（3）采光、保温等功能优化。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%。
（4）结构经济性优化。结构设计的经济性需要根据幕墙结构的面板布置以及主体结构的支撑等条件，考虑结构型式的经济合理性，在对载荷与结构尺寸要求的计算上，合理的选择最佳方案，避免设计尺寸过大或性能条件取值过高而造成材料浪费。在结构型式上尽量采用结构简单的简支梁或双支点梁结构，合理利用材料的力学性能，提高结构的可靠性，实现成本控制。
（5）幕墙结构设计人员水平的优化。一方面加强对现有幕墙结构设计人员的培训工作，现有的幕墙结构设计人员在技术水平和设计经验方面都还比较欠缺，通过加强对现有幕墙结构设计人员的培训工作可以有效地丰富幕墙结构设计经验，提高设计水平;另一方面引进一些高素质的幕墙结构设计人员，壮大幕墙结构设计人员队伍。可以引进一些国外的幕墙结构设计人员或者是通过学习国外的幕墙结构设计经验提高幕墙结构的设计水平，保障幕墙结构能够充分发挥其作用，提高建筑物建设水平。
四、结语
总之，建筑物的幕墙结构对于提高建筑物的美观、实用功能具有十分重要的意义。而优化设计除安全适用外，可做到重量最轻、成本最低、节省能源、加工制作和安装施工劳动力最省、工期最短，在确保安全可靠的前提下，获取极大的经济效益，使建筑幕墙设计做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
参考文献
[1]建筑结构荷载规范（GB50009―2001）2006年版
幕墙结构设计范文6
关键字：幕墙设计原则；幕墙系统；立面分格；幕墙结构体系
1 幕墙设计的原则
幕墙作为现代建筑的外维护结构，在我国正被越来越广泛地采用。它结构轻巧，面材多样，色彩丰富，能很好地满足建筑师的创意。特别对于高层、超高层建筑，幕墙往往是外维护结构的必然选择。幕墙有两方面的功能：维护结构功能和建筑装饰功能。具体地说，幕墙的功能要求有一下几个方面：满足结构强度及安全性要求、控制热量传递、控制空气交换、控制凝结水汽、控制日光照射、控制雨水渗透、控制噪声、控制火灾、建筑美学功能、满足经济性要求。
一个好的幕墙设计必须要以较小的成本来尽可能提升上述功能。
幕墙设计从外部分格设计到内部结构设计的整个过程中遵循着如下几条设计原则：
（1）安全可靠原则。幕墙作为建筑物的外维护结构，长时间承受交变风荷载、雪荷载、自重荷载、温度应力荷载等，有时还要经受地震的考验，在设计使用寿命周期内幕墙应是安全可靠的。因此幕墙的安全性是设计首要考虑的因素，是重中之重。
（2）造型美观原则。在划分幕墙立面线条时，力求采用最合理可行的结构来完成设计师的创意及构思。原则上应遵照原设计师和业主的初衷，在保证幕墙结构设计能实现的前提下尽量满足其想法、实现其想法，在此基础上进行合理的创意，使最终的幕墙产品具有较高的观赏性，充分展现幕墙的力与美。
（3）结构轻巧而稳定原则。结构轻巧体现了设计师的匠心独运，是一种创造性的劳动，本身也降低了结构材料的重量，直接降低了造价。结构稳定是结构设计安全的一个方面，同时也会产生一种结构稳定所特有的美感，失稳的结构会给人带来危机感，造成人的紧张，使人很不愉快。
（4）环保节能原则。现代幕墙已不再仅仅是一种装饰、一种简单的外维护结构，而是越来越深入地成为整个大厦的一个有机组成部分，越来越多地参与了整个大厦的功能建设。其对于整个大厦的环保节能性能的影响，已经到了至关重要的地步。幕墙的环保节能程度也已成为人们衡量幕墙品质的一个重要指标。
（5）技术先进、创新原则。随着新材料的发明、新技术的出现，在幕墙设计过程中，一个优秀的设计师应随时注意这方面的动向，及时更新自己的知识体系，在条件允许的情况下尽量采用最新技术，从而完善、提高设计水平。在幕墙设计中能否及时采纳最新优秀成果往往是衡量一个公司实力的一个标准。
（6）经济性原则。在以上原则得到充分保证的基础上，要充分考虑幕墙的经济性、效益性，提高幕墙的性价比。保证资金投向合理，在确保满足国家规范的基础上，合理地选择材料至关重要。只有巧妙地、合理地发挥各种材料的特性，才能产生最佳的效益。
2 幕墙系统方案的选择
外装幕墙方案设计包含两个方面：立面分格划分和立面线条的选择、幕墙结构构造体系设计。
2.1 立面分格划分和立面线条的选择：
现代建筑特别是高层建筑、大型公共建筑等往往是大部或全部采用幕墙装饰。而幕墙线条的划分、虚实、凸凹等一般均由建筑师设计，幕墙设计单位只需根据此进行结构设计，原则上应遵循原建筑设计风格。但幕墙设计已经成为一门专业，幕墙设计师在细化、调整分格方面还考虑了以下因素：
（1）分格尽量统一，以方便生产加工、安装，缩短施工工期，提高板块互换性；
（2）分格时考虑层间防火封修、相邻房间防火封修的要求；
（3）分格时考虑人性化设计要求，横龙骨不要阻挡视线，开启窗要设置在合适的高度位置等；
（4）分格时考虑幕墙的收边处理，保证幕墙连接件及附件不外露；
（5）分格时考虑幕墙与原建筑窗洞口的交接与对齐；
（6）分格时考虑面材的规格尺寸及利用率，尽量做到经济合理；
（7）分格时考虑各种不同材料的交界、组合、节点做法，尽量做到简单合理。
2.2 幕墙结构体系设计
幕墙应按维护结构设计。幕墙龙骨多采用铝合金、型钢、钢铝组合体系或钢结构支撑体系，面材多采用玻璃、铝板及石材、钢板等。在做幕墙节点构造设计时重点关注以下问题：
2.2.1 结构强度、刚度设计――选材。
根据建筑要求，确定幕墙形式，根据建筑物所在地区，建筑物的重要性，确定幕墙结构计算的基本参数：基本风压、地面粗糙类别、基本雪压，根据《中国地震动参数区划图》，确定建筑物抗震设防烈度。采用合理的力学模型、准确的数据确保计算结果可靠。
2.2.2 幕墙密封性设计
（1）幕墙密封有两方面的内容：水密性和气密性。水密性能反映了幕墙防止水进入室内的能力，气密性能直接体现了幕墙接缝密封构造的好坏。
（2）雨水进入幕墙有三个条件：有水存在、有压力差、结构存在缝隙。此三个条件缺一不可。幕墙应采用雨幕原理设计消除压力差。
2.2.3 幕墙防火设计
幕墙防火设计应满足国家标准的有关规定；幕墙防火封堵材料应采用耐火极限符合设计要求的不燃材料或难燃材料；幕墙与各层楼板、隔墙外沿间的缝隙，当采用岩棉封堵时，其厚度不应小于100mm，并应填充密实，楼层水平防烟带的岩棉宜采用厚度不小于1.5mm的镀锌钢板承托；承托板与主体结构、幕墙结构之间的缝隙宜采用防火密封材料。
2.2.4 幕墙防雷设计
雷击有三种情况：顶雷击、侧雷击和滚球雷击。幕墙工程只需设计防顶雷击和侧雷击。二类建筑超过45m，三类建筑超过60m需设计防侧雷击，低于以上数值的建筑物，只需设计防顶雷。建筑物45m或60m以上每两层的幕墙的连接钢件横向用Φ12的镀锌圆钢筋串通，作为均压环，采用直径为12mm镀锌圆钢将连接钢件、均压环以及主体结构引下线的接头处可靠相连，焊接时采用对面焊，圆钢搭接长度不小于100mm，外露表面刷二道防锈漆。
3 结束语
