建筑幕墻設(shè)計原則和幕墻體系選擇淺析

　　1 幕墻設(shè)計的原則

　　幕墻作為現(xiàn)代建筑的外維護結(jié)構(gòu)，在我國正被越來越廣泛地采用。它結(jié)構(gòu)輕巧，面材多樣，色彩豐富，能很好地滿足建筑師的創(chuàng)意。特別對于高層、超高層建筑，幕墻往往是外維護結(jié)構(gòu)的必然選擇。幕墻有兩方面的功能：維護結(jié)構(gòu)功能和建筑裝飾功能。具體地說，幕墻的功能要求有以下幾個方面：滿足結(jié)構(gòu)強度及安全性要求、控制熱量傳遞、控制空氣交換、控制凝結(jié)水汽、控制日光照射、控制雨水滲透、控制噪聲、控制火災、建筑美學功能、滿足經(jīng)濟性要求。

　　一個好的幕墻設(shè)計必須要以較小的成本來盡可能提升上述功能。

　　幕墻設(shè)計從外部分格設(shè)計到內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的整個過程中遵循著如下幾條設(shè)計原則：

　　(1)安全可靠原則。幕墻作為建筑物的外維護結(jié)構(gòu)，長時間承受交變風荷載、雪荷載、自重荷載、溫度應力荷載等，有時還要經(jīng)受地震的考驗，在設(shè)計使用壽命周期內(nèi)幕墻應是安全可靠的。因此幕墻的安全性是設(shè)計首要考慮的因素，是重中之重。

　　(2)造型美觀原則。在劃分幕墻立面線條時，力求采用最合理可行的結(jié)構(gòu)來完成設(shè)計師的創(chuàng)意及構(gòu)思。原則上應遵照原設(shè)計師和業(yè)主的初衷，在保證幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計能實現(xiàn)的前提下盡量滿足其想法、實現(xiàn)其想法，在此基礎(chǔ)上進行合理的創(chuàng)意，使最終的幕墻產(chǎn)品具有較高的觀賞性，充分展現(xiàn)幕墻的力與美。

　　(3)結(jié)構(gòu)輕巧而穩(wěn)定原則。結(jié)構(gòu)輕巧體現(xiàn)了設(shè)計師的匠心獨運，是一種創(chuàng)造性的勞動，本身也降低了結(jié)構(gòu)材料的重量，直接降低了造價。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的一個方面，同時也會產(chǎn)生一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定所特有的美感，失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)會給人帶來危機感，造成人的緊張，使人很不愉快。

　　(4)環(huán)保節(jié)能原則。現(xiàn)代幕墻已不再僅僅是一種裝飾、一種簡單的外維護結(jié)構(gòu)，而是越來越深入地成為整個大廈的一個有機組成部分，越來越多地參與了整個大廈的功能建設(shè)。其對于整個大廈的環(huán)保節(jié)能性能的影響，已經(jīng)到了至關(guān)重要的地步。幕墻的環(huán)保節(jié)能程度也已成為人們衡量幕墻品質(zhì)的一個重要指標。

　　(5)技術(shù)先進、創(chuàng)新原則。隨著新材料的發(fā)明、新技術(shù)的出現(xiàn)，在幕墻設(shè)計過程中，一個優(yōu)秀的設(shè)計師應隨時注意這方面的動向，及時更新自己的知識體系，在條件允許的情況下盡量采用最新技術(shù)，從而完善、提高設(shè)計水平。在幕墻設(shè)計中能否及時采納最新優(yōu)秀成果往往是衡量一個公司實力的一個標準。

　　(6)經(jīng)濟性原則。在以上原則得到充分保證的基礎(chǔ)上，要充分考慮幕墻的經(jīng)濟性、效益性，提高幕墻的性價比。保證資金投向合理，在確保滿足國家規(guī)范的基礎(chǔ)上，合理地選擇材料至關(guān)重要。只有巧妙地、合理地發(fā)揮各種材料的特性，才能產(chǎn)生最佳的效益。

　　2 幕墻系統(tǒng)方案的選擇

　　外裝幕墻方案設(shè)計包含兩個方面：立面分格劃分和立面線條的選擇、幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系設(shè)計。

　　2.1 立面分格劃分和立面線條的選擇：

　　現(xiàn)代建筑特別是高層建筑、大型公共建筑等往往是大部或全部采用幕墻裝飾。而幕墻線條的劃分、虛實、凸凹等一般均由建筑師設(shè)計，幕墻設(shè)計單位只需根據(jù)此進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，原則上應遵循原建筑設(shè)計風格。但幕墻設(shè)計已經(jīng)成為一門專業(yè)，幕墻設(shè)計師在細化、調(diào)整分格方面還考慮了以下因素：

　　(1)分格盡量統(tǒng)一，以方便生產(chǎn)加工、安裝，縮短施工工期，提高板塊互換性;

　　(2)分格時考慮層間防火封修、相鄰房間防火封修的要求;

　　(3)分格時考慮人性化設(shè)計要求，橫龍骨不要阻擋視線，開啟窗要設(shè)置在合適的高度位置等;

　　(4)分格時考慮幕墻的收邊處理，保證幕墻連接件及附件不外露;

　　(5)分格時考慮幕墻與原建筑窗洞口的交接與對齊;

　　(6)分格時考慮面材的規(guī)格尺寸及利用率，盡量做到經(jīng)濟合理;

　　(7)分格時考慮各種不同材料的交界、組合、節(jié)點做法，盡量做到簡單合理。

　　2.2 幕墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

　　幕墻應按維護結(jié)構(gòu)設(shè)計。幕墻龍骨多采用鋁合金、型鋼、鋼鋁組合體系或鋼結(jié)構(gòu)支撐體系，面材多采用玻璃、鋁板及石材、鋼板等。在做幕墻節(jié)點構(gòu)造設(shè)計時重點關(guān)注以下問題：

　　2.2.1 結(jié)構(gòu)強度、剛度設(shè)計――選材。

　　根據(jù)建筑要求，確定幕墻形式，根據(jù)建筑物所在地區(qū)，建筑物的重要性，確定幕墻結(jié)構(gòu)計算的基本參數(shù)：基本風壓、地面粗糙類別、基本雪壓，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，確定建筑物抗震設(shè)防烈度。采用合理的力學模型、準確的數(shù)據(jù)確保計算結(jié)果可靠。

　　2.2.2 幕墻密封性設(shè)計

　　(1)幕墻密封有兩方面的內(nèi)容：水密性和氣密性。水密性能反映了幕墻防止水進入室內(nèi)的能力，氣密性能直接體現(xiàn)了幕墻接縫密封構(gòu)造的好壞。

　　(2)雨水進入幕墻有三個條件：有水存在、有壓力差、結(jié)構(gòu)存在縫隙。此三個條件缺一不可。幕墻應采用雨幕原理設(shè)計消除壓力差。

　　2.2.3 幕墻防火設(shè)計

　　幕墻防火設(shè)計應滿足國家標準的有關(guān)規(guī)定;幕墻防火封堵材料應采用耐火極限符合設(shè)計要求的不燃材料或難燃材料;幕墻與各層樓板、隔墻外沿間的縫隙，當采用巖棉封堵時，其厚度不應小于100mm，并應填充密實，樓層水平防煙帶的巖棉宜采用厚度不小于1.5mm的鍍鋅鋼板承托;承托板與主體結(jié)構(gòu)、幕墻結(jié)構(gòu)之間的縫隙宜采用防火密封材料。

　　2.2.4 幕墻防雷設(shè)計

　　雷擊有三種情況：頂雷擊、側(cè)雷擊和滾球雷擊。幕墻工程只需設(shè)計防頂雷擊和側(cè)雷擊。二類建筑超過45m，三類建筑超過60m需設(shè)計防側(cè)雷擊，低于以上數(shù)值的建筑物，只需設(shè)計防頂雷。建筑物45m或60m以上每兩層的幕墻的連接鋼件橫向用Φ12的鍍鋅圓鋼筋串通，作為均壓環(huán)，采用直徑為12mm鍍鋅圓鋼將連接鋼件、均壓環(huán)以及主體結(jié)構(gòu)引下線的接頭處可靠相連，焊接時采用對面焊，圓鋼搭接長度不小于100mm，外露表面刷二道防銹漆。

　　3 結(jié)束語

　　幕墻設(shè)計作為建筑外立面設(shè)計的重要一環(huán)，為了滿足維護結(jié)構(gòu)功能和建筑裝飾功能，一定要嚴格遵循幕墻設(shè)計的基本原則，合理的選擇幕墻系統(tǒng)和分格，重視幕墻設(shè)計的主要事項，從而更完美的實現(xiàn)建筑功能。