【摘 要】改革开放以来，随着建筑业商品房的兴起，大跨度空间建筑幕墙在全国也迅猛发展，现代建筑的奇异造型使得幕墙结构变得越来越复杂。无论是传统的框架式玻璃幕墙，还是大跨度的点支式玻璃幕墙以及单元式玻璃幕墙，结构在幕墙设计中的地位显得越来越重要，尤其是幕墙结构概念设计已成为设计中关键环节。因此，本文就建筑幕墙结构概念设计意义、原则、内容及要点及一般步骤进行分析。
【关键词】建筑幕墙；结构概念设计；
一、前言
由于幕墙结构设计是设计中关键环节，其安全可靠性直接关系到人民生命财产安全，是历来幕墙结构设计必须首先面对和需要审慎解决的重大问题。所以如何做好幕墙结构概念设计，是作为一个从事建筑幕墙设计的技术人员应对幕墙结构设计承担义不容辞的责任。
二、幕墙结构概念设计意义
建筑幕墙是指建筑惟物不承重的外墙护围，通常由面板和后面的支承结构组成，可相对主体有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙或装饰性结构，所以幕墙结构设计应包含面板及后面的支承结构的设计；而所谓的概念设计一般指不经计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据幕墙整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定幕墙结构的总体布置和细部构造措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在幕墙设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得结构方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的安全可靠和经济合理性。同时，也是判断计算机内力分析输出数据正确与否的主要依据。
三、幕墙概念设计应遵循的原则
建筑幕墙概念设计是幕墙工程的基础，必做遵循相应的原则，主要有：
1.一般的设计原则
幕墙概念设计应与建筑整体设计相协调，与周边环境相适应，其分格应有利于室内空间组合、不妨碍室内功能、满足使用需求；商业中心、交通枢纽、公共文化体育场所等人员密集、流动性大的区域内的建筑，临街建筑与其他容易因幕墙玻璃坠落造成人身伤害、财产损坏的建筑应采用夹层玻璃及其制品；幕墙建筑周边宜设置安全隔离带，主要出入口上方应有安全防护设施，人员密集处可采取设置绿化带、挑檐、有顶棚的走廊等措施；幕墙立面分格宜与房间划分和防火分区相协调，幕墙分格尺寸划分应有利于提高玻璃、铝板等面板的利用率，玻璃面板的分格尺寸应适应钢化、镀膜、夹层等生产设备的加工能力；幕墙应按围护结构设计，应具有相对于主体结构的位移能力，并应满足承载能力、刚度、稳定性的相关要求，幕墙大跨度钢结构支承体系和预埋件的设计使用年限宜按主体结构的设计使用年限确定；幕墙的主要构件应悬挂在主体结构上，幕墙结构设计应考虑对幕墙面板系统、支承结构系统、与主体的连接系统等进行计算或复核；
2.幕墙主要构件必须悬挂在主体结构上，幕墙按围护结构设计，不应该承受主体结构的荷载。
3.幕墙结构除了要满足强度的要求，挠度的验算也不可或缺。
4.幕墙设计中风荷载是主要荷载，必须正确选取和计算。
5.幕墙与主体结构连接必须采用弹性活动连接，一般来说主体结构可以承担比较大的结构变形，以钢结构房屋为例，钢结构房屋在风荷载和小震作用下，其层间位移限值为玻璃厚度的确定中，挠度计算和强度计算同样重要。
四、幕墙结构概念设计内容及其要点
1.合理选择结构方案
一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即要选择一个切实可行的结构型式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷，同一结构单元不宜混用不同结构体系，力求平面和竖向规则。总之，必须对建筑师设计要求、幕墙结构特点、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，并与设计院建筑、结构等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时还应进行多方案比较，择优选用。
2.选用恰当的计算简图
结构计算是在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当而导致结构安全的事故屡有发生，因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。选用恰当的计算简图，如立柱相当于主梁，横梁相当于次梁，玻璃面板、石材是计算简图的基础上相当于楼板。
3.正确分析计算结果
在结构设计中普遍采用计算机技术，但由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、技术条件等全面了解。软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，此外要正确输入合理的计算参数，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。如：
a.温度应力分析，为了满足建筑功能需要，常常将幕墙建筑的边柱局部或整体暴露于室外。这种情况下，随着季节和昼夜气温的变化，边柱将产生轴向的伸长与缩短。经验表明，采用线弹性的方法来分析这种气温变化引起的结构内力，可以得到足够精确的结果。
b.玻璃板材计算：目前，玻璃幕墙设计中采用的是玻璃面板和支承结构的非耦合分析。一方面，支承结构计算时，不考虑玻璃刚度对支承结构内力分布的影响；另一方面，玻璃面板分析时，假定角点支撑处没有位移。
4.采取相应的构造措施
加强薄弱部位设计，特别注意结构连接节点是否设计可靠，尤其是不要遗漏钢结构焊缝、耳板、销轴、连接板的设计计算。必要时需考虑温度应力的影响。除此之外，还应注意综合考虑多道防线设计，尽量避免薄弱点的出现，以及正常使用极限状态的验算等等。
五、幕墙结构根设计一般步骤
1.了解幕墙面板布置及其分格
幕墙面板布置及其分格一般由建筑师提出，当建筑师没有提出幕墙分格时，应按上述提到的幕墙设计原则进行幕墙分格的划分及面板的布置，与此同时应该全面熟悉设计院提交的各类图纸，如建筑图、结构图、机电图等。
2.熟悉幕墙后面主体结构支承情况
幕墙后面的主体结构即楼层及梁柱、屋面结构等，一般可以在建筑结构图上看出来，当有不明确时，应及时通知建筑结构师，让其明确结构方案，并出图及书面文件说明。
3.了解主体结构对幕墙的边界条件
应了解幕墙与结构的距离，一般在建筑方案图上都有体现，如方案图上没有体现或不明确时，应该及时与建筑师沟通，了解设计意图。
4.明确建筑师及业主对幕墙结构型式的要求
幕墙结构形式多样，主要有框架式、单元式、点支式、全玻式及双层呼吸式等。
5.根据以上条件确定幕墙方案
在确定幕墙方案的过程应多和设计院结构设计人员沟通，征求意见，否则会浪费很多时间进行返工，在设计的过程中应明确幕墙是悬挂在主体建筑上的外围护结构，且幕墙结构仅承受幕墙本身受到的荷载，不能承受主体建筑传来的荷载，而幕墙结构所承受的荷载必须通过连接传给主体建筑，并且应该适应主体建筑的变形。在设计的过程中还应根据规范规定及各种结构型式特点合理确定结构型式，在时尽量满足业主及建筑师的要求不要一味迎合外部需要；且结构核对过程中可以使用计算机进行核算，但不要一昧地相信计算机。
结束语
综上所述，本文主要针对建筑幕墙结构概念设计意义、原则、内容及要点及一般步骤，结合自身的工作经验进行分析，希望可以对幕墙行业的同仁提供参考。幕墙属于技术更新较快的行业，随着幕墙行业设计及施工技术的不断开展，在幕墙结构设计时应能体现技术的前进性，不断把新技术引进工程中，提出新的设计理念。
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