发布时间：2023-10-09 15:04:26
绪论：一篇引人入胜的幕墙设计经验，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
1 前言
建筑幕墙现在已经走近我们的生活，成为现代建筑结构的主要形式，在高层、超高层建筑中尤其明显，几乎找不出不使用建筑幕墙的高层、超高层建筑。国外发达国家幕墙业经历百余年的历史，而在我国仅用了十多年时间已迎头赶上。从大的城市直至部分乡镇，均可看到各种形式的幕墙。 人们的生活水平越来越高，生活节奏越来越快，劳动力成本也越来越高，对于劳动力成本较高的建筑幕墙来说，只有实现建筑幕墙集成化，才能显著降低劳动力成本，有效提高建筑幕墙行业的利润空间。单元式幕墙是建筑幕墙集成化的最佳结晶体，尤其在发达国家，单元式幕墙所占比重更大。
单元式幕墙与传统的框架式幕墙相比较，具有下列特点：
1）单元式幕墙采用了“等压原理”，解决幕墙漏水问题。
2）单元式幕墙的单元件高度为楼层高度，宽度一般为 1.2 米至 1.5 米左右。故传力简捷，可直接挂在楼层预埋件上，安装方便。
3）单元件在工厂内加工制作， 可以把玻璃 、铝板或其它材料在加工厂内组装在一个单元件上，促进了建筑工业化程度。
4）因为单元件在加工厂内整件组装，易于在工厂内进行检查，有利于保证多元化整体质量，保证了幕墙的工程质量。
5）单元式幕墙从楼层下方向上方安装能够和土建配合同步施工，大大缩短了工程周期。
6）单元式幕墙所有工程均可在楼层内完成，在安装期间可以省出高大的脚手架和吊船。
7）幕墙单元件安装联接接口构造设计能吸收层间变位及单元变形，通常可承受较大幅度建筑物移动，对高层建筑和钢结构类型建筑特别有利。
8）单元式幕墙可以用设计达到及保持双层密封系统。
9）单元式幕墙框件接缝紧密排成直行，容易构成一个优良的外墙形象。
10）单元式幕墙需要利用高科技的设计原理，承建商要求有一定先进设计人才和设备，具有实力的幕墙公司，才有能力建造单元式幕墙。
单元式幕墙在建筑师和开发商心中是高质量、高档次、高效率幕墙的象征，本文在总结多年设计、施工、检测经验的基础上，阐述单元式幕墙防水构造设计的要点，供幕墙设计师们参考。
2 防水原理分析
幕墙产生漏水现象，必须有三个条件，第一是水的存在，如下雨、擦洗幕墙用水。第二，水运动途径；第三，水运动的动力，有六种动力如：重力 、动量、表面胀力、毛细现象、气流和压力差 。压力差是造成大部分幕墙接缝漏水的主要原因，幕墙外水份，不论是雨水或洗窗水进入室内，除了必须有破口或是裂缝存在，还必须要求室外的压力比室内压力大。如果室内的压力与室外压力相等，甚至大于室外压力，即使有破口或是裂缝存在，水份也不会进入墙内。一般传统防水方式是尽量设法在漫长的接缝处减少可能发生的开口，如用各种密封胶，胶条对接触缝密封堵塞。新的防止水进入室内的方式，则是用对水进行疏导，引水入等压腔内，再引水流出幕墙外部。为了达到等压，我们将部分或所有接缝维持开放，但是等压腔并不是一个通气的空间，它必须限制一定范围的通气空间，才能有效地产生等压效应。为了达到完全等压效应，“等压腔”内的压力必须随时维持大于或等于室外的压力。但是我们知道建筑物表面压力，因风速随时的变化，不会永久不变，建筑物愈高愈大，压力差程度也就愈明显。接近地面的正风压比高处正风压小，立面中央正风压比角落正风压大，同一根横料可能一端受正压，另一端受负压，再加上其它因素影响使得等压效应的设计更加复杂困难。因此要求高技术的加以解决。等压原理是单元式幕墙独特的核心。
3 按照等压原理进行防水构造设计
等压原理是一个设计原理，在这一原理应用中，在接缝部位内部设有空腔，在其外表面的内侧的压力在所有部位上一直要保持和室外气压相等，以使外表面两侧处于等压状态。压力平衡的取得是有意使开口处于敞开状态，使空腔与室外空气流通，以达到压力平衡。
前面提出，渗漏要具备三个条件，否则就不会发生。在外壁，水和缝隙是无法消除的，只有围堵使水尽量减少进入等压腔。在内壁，缝隙和作用（特别是压差）不能消除，要达到内壁不渗漏，则要疏导，使水依靠重力流出幕墙外部，这样单元式幕墙对插部位就不会有水渗入室内了。
在学习国外经验，总结本国经验基础上，对单元式幕墙对插接缝处防水构造设计已有一套较成熟技术方案，在横（竖）向接缝的外侧设置披水胶条，由于披水胶条与铝料间不可能完成密封，故等压腔与室外空气可以流通，以维持压力平衡，这样形成一个自上而下、自左到右一个连续的外壁（雨幕），披水胶条沿接缝全长阻止大量雨水渗入幕墙内部，仅有少量雨水渗入。
单元式幕墙是采用等压原理进行对插接缝防水构造设计最理想的幕墙型式，全隐框幕墙一般只能采用密封方法进行水密性设计才能取得好效果。
4 单元式幕墙防水构造设计要点
众所周知，单元式幕墙的质量是由设计水平、材料质量、加工质量、组装质量、安装质量决定的。本文就能够影响单元式幕墙防水性能的诸多因素进行分析，为建筑幕墙的应用提供参考。请看下面 2 张图：
这是一种比较成熟的单元式幕墙构造，下面详细分析它的设计特点：
首先，这种构造设计了三道密封，第一道阻止大量雨水，第二道阻止第一道遗漏的和部分冷凝水，第三道阻止全部能到达等压腔的水进入室外，并通过专门设计的通道，经重力作用引水到下一层接缝处，从而排到幕墙外部。
其次，竖料设计了两个空腔，外侧腔中的大量直接排到幕墙外部，内侧腔中的水进入横料的空腔中，并经排水孔进入专门设计的去水通道，排到下一层的竖料外腔中，再排到幕墙外部。这种设计能最大程度地减小风压对等压腔的影响。
最后，在十字接缝处设有两条高压缩性高密度海绵胶条，有效封堵此处的两个构造性小缺口。
通过以上分析，大家应该对单元式幕墙的防水重点有了认识。下面详细分析单元式幕墙防水系统设计要点。
4.1 型材断面构造设计的合理性
在单元式幕墙的系统设计中，型材断面的设计非常重要。它不仅决定单元式幕墙的安全性，工艺性。同时还决定了单元式幕墙的其他物理性能。然而幕墙设计师们大多往往只通过力学计算重点考虑了型材断面的设计安全性，而忽视了型材断面对其他性能的贡献。因此单元幕墙的雨水渗漏现象非常突出，单元板块间的自由缝现场堵胶就成了幕墙厂家在现场工程排故过程中所用的主要手段。型材断面虽然不是固定不变的，但是其断面的设计是有规律的。它必须将其安全性、工艺性和结构防水同步考虑。由于工程上所用的幕墙节点形式很多，因此本文不可能详细论述，现就一般形式进行分析：
(1)合理设计型材端面及型材咬合位置，尽量将水密线与气密线分离，保证等压腔发挥作用。
(2)断面上尽可能避免在制作过程中开工艺孔，气密线腔壁上禁止开工艺孔。
(3)断面设计时应考虑在竖向(或横向)构件上设置传递荷载与作用的专用装置，尽可能避免气密线胶条参与传力，
(4)插接式单元幕墙在断面设计时应考虑板块安装后插接件之间有足够的位移空间，以便有能力适应层间变位和吸收现场安装产生的误差。
(5)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。
(6)断面设计时应尽可能考虑减少零件数量，降低构件的加工量和加工难度，以便保证板块的组装质量。
(7)幕墙板块的型材断面种类应考虑尽可能的少， 同时应考虑到尽可能减少零件的组合量，以便减少板块组装所形成的缝隙。
(8)单元幕墙的密封线应形成闭合。 在结构上必须防止十字接口处存在未闭合的通道，正如上面所讲的设置高压缩性高密度海绵胶条。
4.2 胶条合理设计
在单元式幕墙的系统设计中，胶条的设计也是非常重要的一个环节。它决定了单元式幕墙的水密性、气密性以及幕墙防水性能的耐久性。目前工程上所用的胶条大多存在一些问题。究其原因是对胶条的产品性能缺乏了解，胶条的断面设计存在不合理现象。事实上胶条的材质、延伸率、压缩量以及断面形式都很关键。单元式幕墙密封性胶条主要是三元乙丙(EPDM)胶条，这种材料具有卓越的耐臭氧老化性、耐气候老化性、耐热老化性、耐水性，还具有较好的耐化学药品性，可以长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用。EPDM 橡胶有很多种牌号，不同的牌号各有不同的特点，因此可以说三元乙丙橡胶的化学成分及配方决定了胶条的使用环境和工作性能。
幕墙用三元乙丙胶条的基本成分为三元乙丙胶，碳黑，活性剂，增塑剂，硫化促进剂等。其中胶条的含胶率控制在35％左右，含胶率过低，材料的力学性能特别是拉伸强度、回弹性、耐老化性等变差，使用寿命大为缩短。但含胶率过高，成本会提高，同时材料的性能也同样变差。其中补强剂，硫化剂，增塑剂并不仅仅起到降低成本的作用，只要加入适量，比例得当，能够改善材料的性能。
根据不同的气候特点，应选用不同的EPDM 牌号。总结近些年的应用经验，胶条的设计可遵循以下原则：
(1)在北方地区，温差大，冬天温度很低，最好选用部分充油牌号，在配方设计中充分考虑材料的低温脆性，这样硬度对温度的依赖性小，便于安装和使用。
(2)胶条在设计时必须确定合理的断面形式，选择合适的EPDM橡胶牌号，胶条的位置和作用不同，其断面形式也应该不同。
(3)在胶条设计时，必须合理确定压缩比和硬度。
(4)对有特殊环境要求的胶条，有必要与胶条供应商进行联合设计，弥补设计人员知识面的不足，充分利用胶条材料的优良性能。
幕墙是城市建筑中一种新型的墙体，也就是安装在建筑物结构主体的外表面，远远望去就像帷幕一样笼罩在建筑物的表面，所以也就成为了为建筑物更添亮丽的漂亮装饰。本文所说的玻璃幕墙就是将幕墙外层的材料用玻璃那样的饰面材料做成，远远看上去就像是一层薄薄的帷幕。虽然好看，但是玻璃幕墙是一项极其复杂的建筑结构，对施工要求严格，所以它也是施工频频出现问题的事故工程。在安装玻璃幕墙的施工工作中，如果没有按照标准的施工规范来严格进行施工，会出现建成后玻璃幕墙翘起、移位等问题，而造成这些问题出现的原因就是施工中出现了很多的质量问题，如幕墙预埋件漏放和偏位，预埋件强度不足，构件安装接合处漏放垫片，连接件与预埋件锚固不合格等。
一 幕墙预埋件的漏放和偏位
1.原因分析：①在设计建筑物之初，没有想到选用玻璃幕墙，但是后来又想到了要用玻璃幕墙，所以一开始就没有做好结构件上的预埋件。②在对土木工程建筑的结构主体进行施工时，由于玻璃幕墙还没有被确定好安装的具置，所以很可能会出现因为没有明确的幕墙埋件设计图而无法进行预埋工作。③在实际的施工中，对于预埋件的处理没有做好相应的固定措施，很容易引起在混凝土的振捣和浇注中发生移位的情况。
2.应对措施：①在安装无预埋件的玻璃幕墙前，就好实现设计好方法和具体步骤，设计的想法要结合土建、设计、安装单位的共同意见，不能完全采用结构主体与膨胀螺栓连接的方式，膨胀螺栓只是作为连接的一种局部附加的措施，应当采取每隔3-4层就多加一层锚固件作为连接的方法。②如果是要解决预埋件出现偏位的问题，就应该首先对预埋件的具体偏位情况做一个全面的检查和了解，为了方便以后的纠正工作，还要弹好轴线以备后用。如当凹进大于l0mm时，在安装之前一定要先补焊钢板，确保安装之前达到了规定标高；如当偏位的位移超过了20mm时，要立马采取相应的拼接和挽救措施。
3.预防措施：①为了保证预埋件的顺利安装以及安装的质量，有关人员在预埋件进行埋设之前应该进行一项专项的技术交底工作。比如像弄清楚并交代好预埋件的位置、型号、规格，以及做好防止振捣中不产生位移，保证模板和预埋件之间能够接合牢固的措施等。②凡是涉及到有关玻璃幕墙的工程，一定要对土建施工单位做好交接工作，最重要的任务就是提供详细完整的预埋件的位置设计图。同时还应该安排专门的工作人员负责预埋件的预埋安置工作，并且随时做好办理关于隐蔽工程验收的手续。最后混凝土的浇筑过程一定要特别小心，要做到在完成细致的插捣密实的前提下，也不会破坏预埋件，以确保它的位置准确无误。
二 幕墙预埋件强度不足
1.原因分析：①预埋件的材料和制作方法没有达到规定的要求；或者是设计没有具体说明要求时，就省去了通过结构的计算来估计埋件的规格以及用料。②预埋件的自身材料出现了质量问题，不符合相关规定的质量系数。③混凝土的出现质量问题，特别是主体结构的混凝土没有达到相应等级的强度，使得预埋件根本无法稳固地嵌入混凝土中，这样也就间接地引起预埋件的强度出现不足的情况
2.应对措施：①如果是因为预埋件自身的强度不足，而造成出现过大变形量时，可以通过补强、验算和额外增设预埋件的方法来确保幕墙使用的安全度和可信度。②如果是因为结构主体的混凝土强度不够时，这时则应该适当的增设预埋件的数量以平衡压力，或者是减轻预埋件的承载力，具体的操作方法是增大预埋螺栓的锚固长度和直径大小，这样才能确保建筑的安全和稳固性。
3.预防措施：①预埋件的埋件间距、埋件数量、锚板厚度、螺栓直径、锚固长度等，都必须按照规定的设计制作。如果是设计图正没有明确具体的数据，那就按照施工经验以及相关的规定来对其承载力进行详细的计算。②选择质量较好的材料，严把质量关。一般采用的是3号钢板作为预埋件所用的钢板，锚筋一般采用的是Ⅱ级钢筋或者是采用工级钢筋，切忌使用冷加工的钢筋。
三 连接件与预埋件锚固不合格
1.原因分析：①处理预埋件和连接件连接的问题上，没有按照设计大样图的指示进行严格的处理，甚至是有的根本就没有参照设计图，仅仅凭借以往的施工经验进行施工。②预埋件锚固处和连接件的焊接处没有得到很好地焊接，未能达到相关规定的设计要求和技术规定。
2.处理方法：①如果经查验在连接处的设计未能达到规定的要求时，应该根据实际的情况，进行程度不同的补强、补焊，如果需要返工的还应立即重新处理。②如果出现焊缝的高宽度不足，或者是有烧伤、夹渣等等类似的缺陷寸，还应该请相关的高级技师对其进行重新的补强和补焊。
3.预防措施：①设计师在制作玻璃幕墙的设计图时，对于那些关键的连接部位要画出节点的大样的结构图，以便于相关的工作人员依图施工。同时在设计图上还应该明确标明材料的型号、规格和焊缝技术等等要素。②在连接件和预埋件之间进行锚固或焊接的过程中，要按照严格的技术规范进行操作，对于焊接的宽度和长度不能仅凭经验推测，而应该事先做好计算，确定最后精确地数值。
四 结语
城市建筑中的玻璃幕墙是21世纪城市建筑的典型象征，只有将其施工的程序设计好，做好一切的质量安全防护工作，才能让它在繁华的都市中展现出独具特色的魅力。我们相信未来的城市建筑中，像玻璃幕墙这样新型的建筑结构一定会得到更好的稳定发展。
参考文献
[1]闫颖.谈建筑玻璃幕墙工程施工要点及管理措施[J]，建筑科学，2012年1月.
[2]黄大勇. 高层住宅外墙保温施工质量控制研究[J]. 常州工程职业技术学院学报，2009，（04）.
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
