论文部分内容阅读
[摘 要]幕墙设计中应以相应规范为龙头，充分重视幕墙的计算及构造设计， 尽量完善图纸、 方便施工。幕墙制造是跨行业的综合性技术， 因此从设计、 材料选用、 加工制作和安装施工等方面都应从严掌握， 精心操作， 对幕墙生产全过程进行有效的质量控制， 从而有效地保证幕墙工程的质量和安全。
[关键词]幕墙；设计；问题
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0279-01
引言
近年来，随着我国经济的发展，许多大中城市的建筑物外围护结构越来越多地采用幕墙结构。所谓建筑幕墙，其实就是玻璃、金属、石材等板材通过金属构件悬挂在主体结构上的建筑外围护结构，它既是建筑的外装饰，同时也是建筑物的外围护结构。幕墙早在100多年前就已开始在建筑上应用，但由于材料及加工工艺等因素的素缚，在20世纪中期以前，其应用发展十分缓慢，近几十年来随着科技和工业生产的发展，许多新原理、新技术、新材料和新工艺被成功地应用到幕墙设计和制造上，使得近几十年来幕墙在建筑上被广泛地使用。
1 幕墙的构造设计要求
（1）幕墙构件的面板与边框所形成的空腔应采用等压设计，使空腔内气压与室外气压相同，防止室外空气压力将雨水压入腔内，以提高幕墙抗雨水渗透的功能。
（2）应在可能产生渗水的部位或可能产渗水的部位可能产生结露的部位预留泄水孔道，集水后由管道排出。
（3）板材与边框连结处必须用硅酮密封胶进行处理，密封材料应能在长期压力下保持良好的弹性。
（4）伸缩缝、温度缝、沉降缝处必须进行较好的处理，使其既能保持立面美观，又能满足缝两侧结构变形的要求。目前有两种设计方法：一是采用活动盖板，避免连接部位损坏；二是允许缝上的玻璃板局部损坏，只要及时修补既可。后者表面不露痕迹，较为美观。
（5）隐框玻璃幕墙构件之间的拼缝宽度不宜过大，过大影响美观；也不宜过小，过小则容易因温度变化而挤压玻璃。一般为15～20mm，设有擦窗机轨道时则不宜小于40mm。明框幕墙构件中。玻璃与铝边框之间的空隙要满足温度变形的要求，通常不小于8～10mm。
2 幕墙的结构设计原则
玻璃幕墙是建筑物的外围护构件，主要承受自重、直接作用于其上的风荷载、地震作用以及温度作用，其支承条件须有一定的变形能力，以适应主体结构的位移。当主体结构在外力作用下产生位移时，不应使幕墙产生过大的内力。对于竖直的玻璃幕墙，风荷载是主要的作用，其数值可达2.0～3.0KN/m2。玻璃产生很大的弯曲应力。因此对幕墙构件本身而言，抗风是主要的考虑因素。但是，地震力的作用对连接节点会产生较大的影响，使连接节点发生震害，进而使建筑物幕墙脱落、倒坍，所以在抗震构造上还必须予以注意。结构设计的一般原则如下：
（1）幕墙的主要构件应悬挂或支承在主体结构上，幕墙应按围护结构设计.不承受主体结构的荷载和地震作用。
（2）幕墙及其连接件应有足够的承载力，刚度和相对于主体结构的位移能力，避免在荷载、地震和温度的作用下产生过大的变形及破坏。
（3）非抗震设计的幕墙，在风力作用下，其玻璃不应破碎且连件应有足够的位移能力使幕墙不破损，不脱落。
（4）抗震设计的幕墙，在常遇地震作用下玻璃不应破损，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。
（5）幕墙构件设计时，应考虑在重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用和主体结构位移影响下的安全性。
3 幕墙设计过程中应注意的问题
在幕墙设计过程中，往往要结合该工程的实际情况来处理设计过程遇到的具体问题，一般应注意下列几个问题：
（1）埋件部分：由于很多幕墙工程招标滞后，主体结构已起到正负零以上了才招标，导致幕墙工程预埋件未设置，因此在设计过程中应掌握工程的进度，未设置预埋件的部分应采用后置埋件代替。预置埋件板和后置埋件板规格一般选用300mm×200mm×10mm，。预置埋件板连接件一般用二级钢筋，锚固长度计算得出；后置埋件的连接螺栓应采用直径不小于12mm的化学螺栓，不允许采用膨胀螺栓代替。
（2）立柱、横梁部分：立柱的力学计算模型应符合工程实际，按规定应设计成受拉杆件。立柱和横梁的材质往往都采用铝合金型材，应业主要求型材表面可进行氟碳喷涂处理。在立柱计算跨度大的情况下也可采用矩形钢管，表面进行除锈和氟碳喷涂。在应用软件计算时应注意将立柱和横梁的型材截面特性参数计算准确，同时还应注意校核杆件强度和挠度满足要求，往往是杆件的挠度起控制作用。这里要注意层间立柱连接的问题，按规范要求闭口型材可采用长度不小于250mm的芯柱连接，芯柱与型材连接处应设置在下层立柱处，用不锈钢螺栓连接，上下层立柱之间应留有不小于15mm的缝隙，缝隙处用硅酮密封胶填充。
（3）为了防止主体结构水平力产生的位移使幕墙构件损坏，所以幕墙结构必须有一定的适应及吸收位移能力，使得幕墙构件与立柱、横梁之间有活動的余地，立柱每层设置活动接头，可以使立柱上下有活动的可能，从而使幕墙在自身平面内能有变形能力；活动接头的间隙还应满足立柱的温度变形、立柱安装施工的误差、主体结构柱子承受竖向荷载的轴向变形，因此上下柱接头空隙不要小于15mm。除此外立柱设计成完全受压工作状态时会对安全不利，因为水平荷载会使其受弯，应将其设计成轴心受拉或偏心受拉构件，构造做法宜采用铰接节点在上端悬挂，下端采用可上下变形的节点形式。
（4）石材幕墙设计时，在强度计算中火烧石板的厚度应比抛光石板厚3mm，因为石板火烧后，在板材的表面出现了细小的不均匀麻坑，影响了厚度，也影响了强度，所以一般情况下应按减薄3mm计算。
（5）设计明框玻璃幕墙时，玻璃下边缘与下道框槽之间应采用2个厚度大于5mm、长度大于100mm的硬橡胶垫块衬托，以保障玻璃有变形的余地，防止玻璃开裂。隐框或横向半隐框玻璃幕墙，每块玻璃下端应设置4个100mm长铝合金或不锈钢托条用于承受玻璃的重力荷载作用，因为硅酮结构密封胶承受永久荷载能力差，其强度设计值仅为0.01N/mm2，而且有明显的变形。
（6）幕墙设计中，幕墙的单元板块应与建筑物主体相对应，不可跨越主体建筑物的变形缝，其与主体建筑变形缝相对应的构造缝的设计，应能适应主体建筑变形要求。
（7）幕墙属于主体建筑的围护结构，幕墙的金属框架一般不单独作防雷接地，而是利用主体结构的防雷体系，与建筑物本身的防雷设计相结合，因此要求应与主体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电畅通，特别是由不同材质组合而成的幕墙结构，由于接触部位为防止产生化学反应而加设了防腐垫片，造成表面上虽是金属相连但实际并不能保持导电畅通的结果，所以应采用柔性导线上下连通。主体建筑有水平均压环的楼层应采取措施，将相对应的导电通路焊接连通以形成防雷通路，幕墙压顶板体系与主体结构屋顶的防雷系统应有有效的连通。
结束语
近年来，建筑幕墙越来越多地应用到现代化高层建筑上，但建筑幕墙的工程质量往往难以保证，究其原因主要是幕墙设计滞后、存在设计误区，且施工过程中不按照工艺流程来实施。本文以上内容介绍了玻璃幕墙在设计中应注意的问题。这些经验都是通过多年的实践总结出来的，希望能为幕墙设计人员在设计幕墙时提供一些设计思路和借鉴作用。
参考文献
[1] 龚昌基.有关幕墙设计的几点疑问[J].建筑结构.2006（12）.
[2] 金永祥，赵文俊.玻璃幕墙设计技术关键要点[J].门窗.2016（02）.
[3] 茌亚.论节能理念在玻璃幕墙设计中的应用[J].门窗.2015（01）.
[关键词]幕墙；设计；问题
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0279-01
引言
近年来，随着我国经济的发展，许多大中城市的建筑物外围护结构越来越多地采用幕墙结构。所谓建筑幕墙，其实就是玻璃、金属、石材等板材通过金属构件悬挂在主体结构上的建筑外围护结构，它既是建筑的外装饰，同时也是建筑物的外围护结构。幕墙早在100多年前就已开始在建筑上应用，但由于材料及加工工艺等因素的素缚，在20世纪中期以前，其应用发展十分缓慢，近几十年来随着科技和工业生产的发展，许多新原理、新技术、新材料和新工艺被成功地应用到幕墙设计和制造上，使得近几十年来幕墙在建筑上被广泛地使用。
1 幕墙的构造设计要求
（1）幕墙构件的面板与边框所形成的空腔应采用等压设计，使空腔内气压与室外气压相同，防止室外空气压力将雨水压入腔内，以提高幕墙抗雨水渗透的功能。
（2）应在可能产生渗水的部位或可能产渗水的部位可能产生结露的部位预留泄水孔道，集水后由管道排出。
（3）板材与边框连结处必须用硅酮密封胶进行处理，密封材料应能在长期压力下保持良好的弹性。
（4）伸缩缝、温度缝、沉降缝处必须进行较好的处理，使其既能保持立面美观，又能满足缝两侧结构变形的要求。目前有两种设计方法：一是采用活动盖板，避免连接部位损坏；二是允许缝上的玻璃板局部损坏，只要及时修补既可。后者表面不露痕迹，较为美观。
（5）隐框玻璃幕墙构件之间的拼缝宽度不宜过大，过大影响美观；也不宜过小，过小则容易因温度变化而挤压玻璃。一般为15～20mm，设有擦窗机轨道时则不宜小于40mm。明框幕墙构件中。玻璃与铝边框之间的空隙要满足温度变形的要求，通常不小于8～10mm。
2 幕墙的结构设计原则
玻璃幕墙是建筑物的外围护构件，主要承受自重、直接作用于其上的风荷载、地震作用以及温度作用，其支承条件须有一定的变形能力，以适应主体结构的位移。当主体结构在外力作用下产生位移时，不应使幕墙产生过大的内力。对于竖直的玻璃幕墙，风荷载是主要的作用，其数值可达2.0～3.0KN/m2。玻璃产生很大的弯曲应力。因此对幕墙构件本身而言，抗风是主要的考虑因素。但是，地震力的作用对连接节点会产生较大的影响，使连接节点发生震害，进而使建筑物幕墙脱落、倒坍，所以在抗震构造上还必须予以注意。结构设计的一般原则如下：
（1）幕墙的主要构件应悬挂或支承在主体结构上，幕墙应按围护结构设计.不承受主体结构的荷载和地震作用。
（2）幕墙及其连接件应有足够的承载力，刚度和相对于主体结构的位移能力，避免在荷载、地震和温度的作用下产生过大的变形及破坏。
（3）非抗震设计的幕墙，在风力作用下，其玻璃不应破碎且连件应有足够的位移能力使幕墙不破损，不脱落。
（4）抗震设计的幕墙，在常遇地震作用下玻璃不应破损，在设防烈度地震作用下经修理后幕墙仍可使用，在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。
（5）幕墙构件设计时，应考虑在重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用和主体结构位移影响下的安全性。
3 幕墙设计过程中应注意的问题
在幕墙设计过程中，往往要结合该工程的实际情况来处理设计过程遇到的具体问题，一般应注意下列几个问题：
（1）埋件部分：由于很多幕墙工程招标滞后，主体结构已起到正负零以上了才招标，导致幕墙工程预埋件未设置，因此在设计过程中应掌握工程的进度，未设置预埋件的部分应采用后置埋件代替。预置埋件板和后置埋件板规格一般选用300mm×200mm×10mm，。预置埋件板连接件一般用二级钢筋，锚固长度计算得出；后置埋件的连接螺栓应采用直径不小于12mm的化学螺栓，不允许采用膨胀螺栓代替。
（2）立柱、横梁部分：立柱的力学计算模型应符合工程实际，按规定应设计成受拉杆件。立柱和横梁的材质往往都采用铝合金型材，应业主要求型材表面可进行氟碳喷涂处理。在立柱计算跨度大的情况下也可采用矩形钢管，表面进行除锈和氟碳喷涂。在应用软件计算时应注意将立柱和横梁的型材截面特性参数计算准确，同时还应注意校核杆件强度和挠度满足要求，往往是杆件的挠度起控制作用。这里要注意层间立柱连接的问题，按规范要求闭口型材可采用长度不小于250mm的芯柱连接，芯柱与型材连接处应设置在下层立柱处，用不锈钢螺栓连接，上下层立柱之间应留有不小于15mm的缝隙，缝隙处用硅酮密封胶填充。
（3）为了防止主体结构水平力产生的位移使幕墙构件损坏，所以幕墙结构必须有一定的适应及吸收位移能力，使得幕墙构件与立柱、横梁之间有活動的余地，立柱每层设置活动接头，可以使立柱上下有活动的可能，从而使幕墙在自身平面内能有变形能力；活动接头的间隙还应满足立柱的温度变形、立柱安装施工的误差、主体结构柱子承受竖向荷载的轴向变形，因此上下柱接头空隙不要小于15mm。除此外立柱设计成完全受压工作状态时会对安全不利，因为水平荷载会使其受弯，应将其设计成轴心受拉或偏心受拉构件，构造做法宜采用铰接节点在上端悬挂，下端采用可上下变形的节点形式。
（4）石材幕墙设计时，在强度计算中火烧石板的厚度应比抛光石板厚3mm，因为石板火烧后，在板材的表面出现了细小的不均匀麻坑，影响了厚度，也影响了强度，所以一般情况下应按减薄3mm计算。
（5）设计明框玻璃幕墙时，玻璃下边缘与下道框槽之间应采用2个厚度大于5mm、长度大于100mm的硬橡胶垫块衬托，以保障玻璃有变形的余地，防止玻璃开裂。隐框或横向半隐框玻璃幕墙，每块玻璃下端应设置4个100mm长铝合金或不锈钢托条用于承受玻璃的重力荷载作用，因为硅酮结构密封胶承受永久荷载能力差，其强度设计值仅为0.01N/mm2，而且有明显的变形。
（6）幕墙设计中，幕墙的单元板块应与建筑物主体相对应，不可跨越主体建筑物的变形缝，其与主体建筑变形缝相对应的构造缝的设计，应能适应主体建筑变形要求。
（7）幕墙属于主体建筑的围护结构，幕墙的金属框架一般不单独作防雷接地，而是利用主体结构的防雷体系，与建筑物本身的防雷设计相结合，因此要求应与主体结构的防雷体系可靠连接，并保持导电畅通，特别是由不同材质组合而成的幕墙结构，由于接触部位为防止产生化学反应而加设了防腐垫片，造成表面上虽是金属相连但实际并不能保持导电畅通的结果，所以应采用柔性导线上下连通。主体建筑有水平均压环的楼层应采取措施，将相对应的导电通路焊接连通以形成防雷通路，幕墙压顶板体系与主体结构屋顶的防雷系统应有有效的连通。
结束语
近年来，建筑幕墙越来越多地应用到现代化高层建筑上，但建筑幕墙的工程质量往往难以保证，究其原因主要是幕墙设计滞后、存在设计误区，且施工过程中不按照工艺流程来实施。本文以上内容介绍了玻璃幕墙在设计中应注意的问题。这些经验都是通过多年的实践总结出来的，希望能为幕墙设计人员在设计幕墙时提供一些设计思路和借鉴作用。
参考文献
[1] 龚昌基.有关幕墙设计的几点疑问[J].建筑结构.2006（12）.
[2] 金永祥，赵文俊.玻璃幕墙设计技术关键要点[J].门窗.2016（02）.
[3] 茌亚.论节能理念在玻璃幕墙设计中的应用[J].门窗.2015（01）.