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幕墻結構設計范文第1篇

關鍵詞玻璃；幕墻；工程；結構；設計；選型；原則；

中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

玻璃幕墻的應用發展十分迅速，已成為現代建筑的一個主要特征，也成為現代化大都市的標志和國家經濟技術發展水平的一個代表。玻璃幕墻在國內被廣泛使用也就是近幾年的事。但由于其獨特的建筑效果備受建筑師的青睞，發展勢頭正方興未艾。相比之下，對幕墻的設計、制作、安裝的管理工作則相對薄弱，有關的行業標準公布至今不過幾年，此前更是“無法可依”，質量隱患比比皆是，需要統一認識，妥善處理。反之，有些方面由于缺乏經驗或對規定理解不全面，又過于保守，存在一定的浪費。

一、概述

(一)玻璃幕墻的構成

玻璃幕墻最外面是玻璃或部分金屬板材構件，它支承在鋁合金橫梁上，橫梁連結在立柱上，立柱則懸掛在主體結構上。這些連結都允許一定的相對位移，以減少主體結構在水平力作用下位移對幕墻的影響.并允許幕墻各部分因溫度變化而變形。此外.上、下層立柱也通過活動接頭連接，可以相對移動以適應溫度變形和樓層的軸向壓縮變形(圖1)。

按鋁合金型材外露的情況，幕墻可分為明框、隱框和半隱框。當鋁型材隱在玻璃板后時，鋁型材與玻璃只能通過硅酮結構密封膠粘結，因此結構膠必須進行專門的承載力設計。

(二)結構設計的一般原則

1.幕墻主要構件應懸掛在主體結構上，斜墻和玻璃屋頂可懸掛或支承在主體結構上。幕墻應按圍護結構設計，不承受主體結構的荷載和地震作用。

2.幕墻及其連接件應有足夠的承載力、剛度和相對于主體結構的位移能力，避免在荷載、地震和溫度作用下產生破壞和過大的變形，妨礙使用。

3.非抗震設計的幕墻，在風力作用下其玻璃不應破碎，且連接件應有足夠的位移能力使幕墻不破損，不脫落。

4.抗震設計的幕墻在常遇地震作用下玻璃不應產生破損;在設防烈度地震下經修理后幕墻仍可使用;在罕遇地震作用下幕墻骨架不應脫落。

5.幕墻構件設計時，應考慮在重力荷載、風荷載、地震作用、溫度作用和主體結構位移影響下的安全性。

二、玻璃幕墻結構設計若干問題探討

2.1 如何選用合適玻璃幕墻型式。

采用玻璃幕墻的建筑，外觀的效果非常重要。玻璃幕墻的選型是建筑設計的重要內容，設計者不僅要考慮立面的新穎、美觀，而且要考慮建筑的使用功能、造價、環境、能耗、施工條件等諸多因素。如果僅從圍護功能來說，不同類型的幕墻形式都是一樣的，但要表達建筑師所追求的建筑手法、建筑風格來講，不同形式的玻璃幕墻在外觀上的效果相差非常大，往往不只是線條上的差別，更重要的是質感、體量感的差別。對于外立面的幕墻效果來說基本上可以三種。一種是追求堅向線條，主要體現建筑挺拔向上的，第二種是追求橫向線條，主要體現建筑寬廣、水平延伸的建筑思路，第三種是追求空間輪廓線條，主要體現建筑異形、多維空間變換思路。

2.2 如何確定玻璃幕墻分格尺寸。

玻璃幕墻的立面分格宜與室內空間組合相適應,不宜妨礙室內功能和視覺。在確定玻璃 板塊尺寸時,應有效提高玻璃原片的利用率,同時適應鋼化、鍍膜、夾層等生產設備的加工能力。過大的面板分格不一定能滿足強度及剛度的要求,同樣也會增加工程的造價。在滿足建筑效果的基礎上,同時也要兼顧玻璃面板的承壓能力。作為玻璃幕墻一定要結合門、窗的位置,尺寸大小進行合理分格。幕墻的開啟窗的設置,應滿足使用功能和立面效果要求,并應啟閉方便,避免設置在梁、柱、隔墻等位置。例如:不能將橫向分格設置在人的視線高度處,這樣會破壞室內的視野效果,讓人感覺很壓抑。

2.3 怎樣考慮保溫節能的要求。

國家對公共建筑和民用建筑近年來均出臺了相應的規范,對節能有嚴格的要求。有保溫要求的玻璃幕墻應采用中空玻璃,必要時采用隔熱鋁合金型材;有隔熱要求的玻璃幕墻宜設計適宜的遮陽裝置或采用遮陽型玻璃。建筑師可根據外墻的窗墻比、體型系數,所用材料,按現行國家規范的規定計算出幕墻或窗的所要達到的K 值,并一般均應明確標示在建筑說明中。這里要強調的是,幕墻的K 值和所用玻璃的K值是不一樣的。一般來說選用的玻璃K值要比玻璃幕墻的整體K 值要小。比如說幕墻(包括幕墻框及玻璃的整體護)的K值要求小于2.0 w/(m2.k),那么其所采用的玻璃的K值一般要小于1.7w/(m2 .k)。因為占整個幕墻的10～20%投影面積幕墻框的K值一般很大,所以與玻璃綜合起來就會有所不同。選用LOW-E 玻璃是提高玻璃幕墻保溫節能最效的途徑之一。

2.4 如何避免光污染。

高層鍍膜玻璃幕墻往往會對周圍的建筑產生明顯的炫光,長時間處于這種環境下,會明顯

感到不適, 影響人們的正常工作和生活。夏天,玻璃幕墻強烈的反射光進入附近居民樓房內,增加了室內溫度,影響正常的生活。有些玻璃幕墻是半圓形的,反射光匯聚還容易引起火災。烈日下駕車行駛的司機會出其不意地遭到玻璃幕墻反射光的突然襲擊,眼睛受到強烈刺激,很容易誘發車禍。現在很多大型商業建筑,底層裙樓大量采用倒外傾斜的鍍膜玻璃幕墻,這種幕墻在強光下,會產生一定角度的面光反射,往往會影響行人和車輛的正常運行,很有可能讓人造成短暫的“失明”,從而導致交通事故。建筑物的玻璃幕墻甚至可能造成城市消防安全隱患。建筑師主要從玻璃造型設計上可以避免大面積反光,另外玻璃幕墻建議采用反射比不大于0.30的玻璃等是較為實際的方式。

2.5 如何選用合適的玻璃幕墻材料。

幕墻材料選擇是幕墻工程中極為重要的一環。它不僅決定整個工程的總造價,而且關系

到整個工程的檔次、使用壽命、外觀效果。合理地使用材料至關重要,好的材料堆砌在一起并不一定能產生好的效果,只有巧妙地、合理地發揮各種材料的特性,才能產生極佳地效益。因此,材料的選擇應遵循以下幾個原則:

2.5.1 滿足一般功能要求的選用通用的材料。

如:鋁型材的選用,型鋼的選用,各種標準件的選用。其中龍骨一般為鋁合金,也有鋼框等其它材料。對于鋁合金材料,常用的建筑鋁合金有兩種6063-T5和諧6063-T6,T6的強度比T5要強,選用哪種牌號一般由幕墻設計單位深化時,計算后確定。幕墻龍骨與主體結構之間連接件通常為鋼材,常用的是Q235B 鍍鋅鋼材。五金件現在也基本上全部采用不銹鋼材料。

2.5.2 滿足特殊要求的選用專用材料。

如:防火保溫巖棉、硅膠、三元乙丙膠條等。幕墻所用膠一般分為兩種,一種為結構膠,主要起將玻璃與鋁合金副框相粘結的受力膠,常用于隱框玻璃、幕墻上懸窗開啟扇中。因其長期受力,所以建議采用性能可靠的進口膠或國產優質產品。對于起嵌縫作的密封膠,也必須采用符合國家標準的合格產品,以免滲水情況發生。

2.5.3 滿足建筑美學功能要求的選用新型的、高級的材料。如: 氟碳烤漆鋁型材、LOW-E 玻璃、斷熱型材等。

2.5.4 滿足經濟性要求。在不降低材料品質的前提下,盡量采用國產優質產品。

三、結束語

長期以來，土建結構設計人員不承擔幕墻結構的設計，幕墻由制造廠家自行設計，自行負責。由于廠家隸屬不同行業，采用不同的標準，因而十分不統一，還會存在一些問題。為此，建設部已下達文件，要求建筑設計單位協同廠家共同承擔起結構安全的責任。本文所敘述的玻璃幕墻結構設計方法反映了我國玻璃幕墻設計技術標準的要求，可供設計人員參考應用。

參考文獻

［1］玻璃幕墻工程技術規范(JGJ102-2003).

幕墻結構設計范文第2篇

關鍵詞：建筑幕墻；干掛；結構設計；施工

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

一、幕墻干掛技術的應用

近年來，我國逐漸對各個行業的發展都提出了綠色發展的理念。不僅要在科學技術水平提高的過程中遵循綠色原則，更要在社會經濟發展的過程中堅守這一原則。建筑行業可以說是現代化建設的一個重要的主導產業，在該產業中貫徹實施的綠色理念以及節能措施等都有著重要的意義。從我國幕墻干掛技術在建筑行業里的應用現狀來看，主要在以下幾個方面顯現出了其具有的優勢：

1.1能夠有效地降低工程項目的成本。在使用該項新技術的時候可以降低開采成本，降低施工過程中的作業難度。在這過程中還應該提高每個工作人員對該項技術的認識以及運用的水平。與此同時，企業還需要繼續深入考慮如何開發出更多幕墻的裝飾新技術。

1.2可以在一定程度上減少能源的消耗。雖然我國各種礦物資源的儲量都較為龐大，但是如果在開采以及利用的過程中不夠科學合理將會導致資源浪費現象嚴重，最終耗盡資源。在建筑方案中融入節能設計，能夠在最大程度上提高資源的利用率，降低資源的浪費率。例如：在進行建筑物外墻裝飾的施工過程中，可以選擇一些能夠保溫的建筑材料，一定程度上改善建筑物的各項使用性能。

1.3我國在對經濟體制進行徹底的改革之后，建筑行業也隨之在建筑模式、生產技術以及使用器械等各個方面做出了相應的調整，從而改善了建筑行業的發展體制，確保其能夠繼續穩步持續的發展。在建筑方案中融入節能設計方案不僅要考慮到是否能夠有效的節約能源的消耗，還需要顧及到能否確保建筑物的各項性能能夠達到相關的要求，并且遵循一定的建設原則，例如經濟以及性能原則等。

1.4可以提高建筑物的美觀程度。該項技術的研發來源于石材幕墻干掛的原理，可以說是建筑行業當中一個全新的創新型技術。使用建筑幕墻干掛技術，不僅可以進一步改善建筑結構的各項使用性能，提升建筑防水抗滲的能力，還起到了美觀的作用，成為目前為止乃至未來一段時期內建筑裝飾當中的一個全新特色技術。

二、建筑幕墻干掛的結構設計

最近幾年以來，我國在幕墻干掛技術的引用方面不斷地深入，大大地提高了我國建筑外墻的施工工藝發展水平。幕墻干掛技術主要利用的材料是具有良好耐腐蝕性能的螺栓以及具有柔性的連接件，將具有各種使用性能的面板牢固的懸掛在建筑的外墻上，并且在材料之間保持大約45毫米的空間，確保面板結構能夠具有良好的抗風、抗開裂以及抗震動等使用功能。到目前為止我們已經掌握并在實際施工中應用的幕墻干掛技術模式主要有以下幾個：

2.1開槽式幕墻干掛設計。該項技術需要使用一些專業性比較強的機械施工設備，工作人員應該按照施工圖紙上的具體要求進行開槽工作。一般情況下需要在瓷板的棱邊上，按照規定的尺寸大小進行凹槽的加工，將相應的掛件在這些凹槽里扣緊，利用具有柔性的連接件將瓷板在龍骨上面進行最終的固定。這種技術的工藝流程較為固定明確，在施工過程中不需要利用過多機械設備就能夠完工，不過該技術對面板的厚度卻有嚴格的要求，一定要將瓷板的厚度保持在15毫米以上才可以，這就為具體的安裝作業增加了較大的困難。

2.2插銷式幕墻干掛設計。在利用該項技術進行具體的施工操作時需要利用到專業性較強的機械設備，確保施工過程中的開孔尺寸能夠達到設計圖紙的要求。具體的施工辦法為：首先需要將瓷板棱邊通過精確的加工將其改變成為一條圓孔，然后把銷針放在相應的圓孔里面，通過使用具有柔性的連接件將瓷板在龍骨上面進行最終固定完成幕墻的鞏固。該技術在操作過程中的流程方式也較為簡單，施工的設備要求也不會太高，但是在對瓷板的棱邊進行開孔的時候常常會導致面板邊緣出現崩碎的現象，所以該技術一般會在比較傳統的外墻施工當中應用。

2.3保溫式幕墻干掛設計。該技術較前三種都先進一些，使用的施工材料以及工藝水平等都有較高的要求。在施工過程中使用的材料為具有保溫以及裝飾兩種功能的成品板，然后再利用具有良好粘結性能的砂漿把成品板牢固到外墻上面。該技術不僅能夠有效的節約能源，還具有環保的效果，有利于社會經濟的可持續發展。我國以及其他發達國家目前都在大力倡導該技術的推廣應用。

2.4背栓式幕墻干掛設計。該技術要求在開孔的時候一定要確保是圓孔呈錐形，然后在孔口里面放置錨栓，用螺桿進行固定，將錨栓和錐形圓孔緊密連接在一起，最后利用連接板將瓷板在龍骨上進行最后的安裝。該技術由于孔口具有特殊的形式，所以能夠在螺栓安裝的過程中留下很大的空間，但是使用該技術的時候需要安裝鋼質的龍骨，因此建筑的自重要隨之增加。

三、建筑幕墻干掛的施工

在建筑行業當中，對外墻進行裝飾一直以來都是施工中的難點問題，主要是因為外墻是暴露在外面的，在施工過程中沒有一定的支撐體系進行輔助，所以在施工中不能確保作業的安全性，無法保障建筑外墻的穩定性，因此，就需要在設計施工方案的時候充分考慮到各方面情況，做好各方面的施工措施。

3.1做好技術方面的準備工作。要在準備階段對技術方面的圖紙進行認真的分析。由于面板和外墻之間需要利用螺栓跟砼進行連接，所以一定要把握好連接技術上的調節。比如，預埋件安裝時，預埋件在一次結構施工中依據外檐裝修預埋件圖紙進行預埋，外檐施工前，按圖紙位置預先找到、清理埋件。

3.2做好材料方面的準備工作。根據具體的施工技術采購材料，與此同時將其他相關材料例如龍骨、螺栓等準備到位。在干掛幕墻的過程中準備好專門的機械設備，例如電錘、切割機等。在準備各種材料的時候應該按照設計圖紙的要求，檢查材料是否跟設計方案中規定的規格一致，如果材料存在一定的規格或者質量問題，一定要及時處理，確保其合格才可以在施工中使用。

3.3放線。外墻面水平線以設計軸線為基準。要求各面大墻的結構外墻面在剔除脹模墻體或修補凹進墻體后，使外墻面距設計軸線誤差不大于1cm。放線的具體原則是：先彈出窗口井字線，并根據二次設計圖紙彈出型鋼龍骨位置線。每個大角下吊垂線，給出大角垂直控制線。放線完成后，進行自檢復線，復線無誤再進行正式檢查，合格后方可進行下步工序。

3.4做好分布方面的工作。龍骨在施工過程中屬于支撐、固定的材料。在進行施工準備的時候，工作人員一定要詳細地說明龍骨的分布情況，并且將其提前布置到位。在豎龍骨的安裝時，L形轉接件與豎龍骨螺栓進行鉸接。運用不銹鋼對穿螺栓將豎龍骨固定在轉接件上，通過墻面端線確定豎龍骨距墻體的距離，調節豎龍骨的垂直度。利用螺栓將轉接件連接起來，用測試儀進行測試校正轉接件安裝要保證一定的平整度和緊固度，滿足面板幕墻安裝結構和強度要求。利用螺栓將轉接件連接起來，用測試儀進行測試校正。

3.5面板的安裝。待連接件和次龍骨焊接完成后，用不銹鋼螺栓對不銹鋼掛件進行連接。不銹鋼銷釘位置，T型不銹鋼掛件位置通過掛件螺栓孔的自由度調整，板面垂直無誤后，再擰緊螺栓，螺栓擰緊度以不銹鋼彈墊完全壓平為準，隱檢合格后方可進行下道工序。掛板時縫寬按二次設計圖要求進行調整，先試掛，每塊板用靠尺找平后再正式掛板，安裝T型掛件前應將結構膠灌入槽內。寬縫板處，不銹鋼掛件與下方已安裝完石材上口之間用高分子聚合物墊實。

參考文獻：

幕墻結構設計范文第3篇

【關鍵詞】幕墻設計 鋼材 鋼鋁組合結構

1 引言

伴隨著我國建筑幕墻技術的發展，幕墻技術以其性能安全可靠、結構形式豐富多樣等特點迅速被應用于各種商業建筑、會展中心、體育文化場館以及通廊或過街天橋中。隨著人們開始不斷追求具有獨特外觀樣式與高性能的建筑物，各種大跨度、宏偉壯觀且極具建筑特色的建筑層出不窮，幕墻技術開始被廣泛地應用，在高速發展。幕墻技術的發展主要體現為不斷更新、不斷升級其所采用的新技術、新材料和新結構。在幕墻設計材料的選用上，鋼鋁組合結構比傳統的鋁材的成本更低，性能更可靠。本文就鋼鋁組合結構在幕墻設計中的應用技術優勢以及存在的問題作了一些探討。

2 鋼鋁組合結構的產生和發展

隨著建筑幕墻技術的發展，幕墻被應用到越來越多的建筑中，鋁合金結構已不能滿足大跨度、大風壓、地區（如深圳、廈門、上海等地區）的大分格玻璃幕墻對骨架結構剛度和強度的要求。于是有些設計師開始選用方鋼、工字鋼等鋼材來作為受力構件。但在實際應用中，由于很難在生產加工過程中將鋼材的精度控制在理想范圍內，裝飾效果就會很差，而且由于受材料本身性能和表面處理的局限性影響，鋼材也極易褪色、出現漆膜脫落，甚至銹跡斑斑等現象。針對這些問題，有的設計師想出了在鋼結構外包飾一層鋁塑復合板的辦法，但是又出現了新的問題。由于鋁塑復合板需要在工地現場折彎，且很難控制折彎的角度，就會出現立柱不直、橫梁不平的現象，同樣難以保證裝飾效果。有的設計師又想到在鋁型材內部插入鋼加強芯，由于安裝工藝的限制，鋼鋁是會不可避免的直接接觸，但是，這是絕對不允許出現的，因為鋼鋁直接接觸會導致電化腐蝕。似乎束手無策了，然而在實踐中不斷地總結經驗教訓，鋼鋁組合結構這一理想方案終于應運而生。把鋼鋁組合結構作為立柱和橫梁，彌補了以上各種結構型式的不足，有效解決了大跨度、大風壓、大分格玻璃幕墻給結構帶來的各種問題。

3 鋼鋁組合結構應用于幕墻設計中的技術優勢

3.1 鋼鋁組合結構的重量輕。

相比于傳統的使用陶瓷墻、玻璃墻、混凝土墻、千思板墻等結構的幕墻，在使用相同設計面積情況下，鋼鋁組合結構幕墻在重量上相對更輕，這樣在安裝的時候就更容易，也減輕了建筑物承受的重量，有效提高施工質量。

3.2 鋼鋁組合結構的強度大。

幕墻安裝很多都是安裝在較高的樓層的頂部，受到較大的風荷載的沖擊，而應用傳統的鋁型材結構進行幕墻設計，往往由于鋁型材本質強度不高，設計出的幕墻往往不能滿足實際的要求。相比于鋁型材，鋼材在強度上性能更高，基本可以達到鋁型材的三倍左右，所以說，使用鋼鋁組合機構進行幕墻設計有效保證了幕墻的承載能力，使其承載力得到強化。

3.3 鋼鋁組合結構設計靈活。

應用鋼鋁組合結構進行幕墻結構設計，是利用鋼材和鋁材的優點，使其進行有機的結合。在實際的應用中，由于鋼材具有高強度、高彈性、價格低的特點，主要起到承擔負載的作用，而鋁材具有抗腐蝕性和美化效果，主要起到裝飾幕墻的作用，這樣設計出來的幕墻就具有很高的可靠性和經濟性等特點，使幕墻設計更趨靈活。

3.4 鋼鋁組合結構設計的防火性能較強。

傳統的鋁型材承載能力較弱，尤其是在高溫下，它的強度損失是很嚴重的，而且隨著溫度的升高，其強度會逐漸消失。但是鋼材卻不會受到高溫的影響，因為鋼材本身就是典型的不可燃材料，隨著溫度的升高，其強度會增加。所以使用鋼鋁組合結構進行幕墻的設計，有效的提高了幕墻的承重性能，使整個幕墻的耐火性能得到改善。

4 鋼鋁組合結構應用于幕墻設計中存在的問題

就幕墻設計而言，鋼鋁結合結構缺少相對合理的規范。伴隨著建筑幕墻在我國市場發展來看，其市場價值非常高，該行業內部出了自己的標準，國家對幕墻設計也出臺了相應的政策。但在幕墻設計中鋼鋁組合結構的應用還處于初期的初期探索階段，規程、各項標準、規范還沒有形成一個合理的基本體系。

5 解決措施

首先，要增強質量意識、選好設計人員、重視設計審核、提高質量管理水平。幕墻工程涉及安全性，是一項要求十分嚴格而又細致的工作，百年大計質量第一。要建立一套完整的企業幕墻工程質保體系，包括制定工作獎罰條例、織機構人員、規定職責和檢查細則等，讓

創建優質工程活動變成企業全體員工的自覺行動，全面提升企業的質量管理水平。

其次就是質量要把好關，合適選用原材料。整個工程的關鍵就是原材料的選取，原材料好壞對幕墻工程的設計起著決定性作用。所以，對于相關部門而言一定要把好質量關。同時，為了避免發生化學反應一些列反應，需要新技術新開發，材料選取要合理。例如，為了避免發生電化反應，可以把尼龍墊等惰性材料放置在鋁性材料內，防止兩電極直接接觸，可以很好的避免了電化反應，整體穩固鋼鋁結構，堅實幕墻結構。

再者，可以研發新的技術，不斷加強鋁和鋼的強度，使其堅固幕墻結構、更耐高溫。不斷研發新材料，作為鋁制材料。還要不斷地發展幕墻結構，我們應該通過不斷的學習將幕墻結構斷地創新，不斷地改進，不，應該多向先進發達國家學習新技術、新方法、新思想，推動幕墻技術進一步地向前發展。更重要的是，國家相關部門也應該為幕墻結構的發展推動做出努力，盡快加強并成熟相關的法律法規，對有關的技術檢測部門制定相關的技術標準和行業規范。

6 鋼鋁組合結構在幕墻設計中應用計算機輔助計算

6.1 計算機輔助計算方法的假條件的設定。

在鋼鋁結合的結構中，這兩種材料是結合在一起的，所以對于垂直于結構的承載力可以認為是相同的，而在平面結構的時候，則可以認為二者的撓度相等。還有一個因素是軸向力，因為其引起的力是非常小的，所以在進行計算的時候可以忽略不計，認為其為零。

6.2 鋼鋁組合結構的計算機輔助計算方法。

進行計算的時候，首先要求出等效形心軸，之后才可以對鋼鋁結合的整體結構部分分步驟進行計算。在進行計算的時候鋼鋁的復合結構作為一個整體，可以計算出整體的彎曲剛性，得出彎度后，就可以計算出撓度。在大跨度的鋼鋁結構的幕墻設計中，主要考慮的技術參數就是撓度。在得到撓度數值后，在采用計算機輔助計算。目前在實際工作中，這種方法經驗證還是比較準確的。

7 結束語

鋼鋁組合結構在幕墻設計的應用經過實踐的檢驗是切實可行的。該技術的推廣將能提高我國幕墻結構設計技術水平，能夠推動建筑物外表裝飾技術水平的不斷前進。

【參考文獻】

[1] 尚新峰. 玻璃幕墻與建筑節能[J]. 黑龍江科技信息. 2010 （05）.

幕墻結構設計范文第4篇

關鍵詞:玻璃幕墻；系統門窗；可靠度設計

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

一、前言

玻璃幕墻與門窗產業的不斷壯大，其發展過程依然存在一些問題和不足需要改進，在科技不斷進步的新時期，加強對玻璃幕墻與系統門窗結構可靠度設計問題探討，對確保人們生活的有序進行有著重要意義。

二、玻璃幕墻與門窗可靠度設計的必要性

玻璃幕墻有著許多其他裝飾方法無法取代的優點，在建筑領域中有著十分重要的地位。鑒于這一點，在實際的建筑設計施工中應該適宜地采用玻璃幕墻結構，同時要不斷地改善其缺點，完善其中的不足之處，使其能夠更好地為建筑行業的發展推波助瀾。由于許多玻璃幕墻結構都是應用在高層建筑中，而高層建筑又受自然環境的影響比較大，所以要保證玻璃幕墻與門窗設計施工的可靠性。提高玻璃幕墻與門窗設計的可靠度，完善設計理念，對于建筑物的風格表現有十分重要的促進作用，能夠凸顯出玻璃幕墻結構在我國建筑行業發展中的重要地位，具有十分顯著的時代特征，對于美化城市環境，改善人們的生活環境都具有十分重要的作用。

三、幕墻與門窗所受的荷載與作用

1、直接作用(施加在結構上的一組集中力或分布力)

（1）自重荷載：由地球引力產生的組成幕墻與門窗結構的構件材料重力，其標準值按設計尺寸與材料重力密度標準值計算。它是一種在設計基準期內量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的永久作用。工程設計時是將自重轉化為按面積分布的平均面積恒載(N/m2)標準值。

（2）風荷載：是垂直作用于建筑幕墻、門窗表面的水平方向風的速度壓力，在設計基準期內量值隨時間變化，或其變化與平均值相比不可忽略不計的可變作用。幕墻與門窗的風荷載代表值有二種：1)標準值按《建筑荷載規范》(GB50009)計算的圍護結構風荷載標準值，它是幕墻、門窗在其設計使用期間內可能出現的最大風荷載，其按設計基準期50a一遇出現的概率為2％，即風荷載不超過該最大值的概率(保證率)為98％。2)頻遇值Wd：是幕墻、門窗在其設計使用期間內時而出現的較大風荷載值Wd=0．4Wk，風荷載超越頻遇值的總持續時間T1與設計基準期的比值為T1/T≤O．1，即概率為10％，相當于10a一遇。

2、間接作用(引起結構外加變形或約束變形的原因)

（1）地震作用：是由地震動引起的結構動態作用，根據《建筑抗震設計規范》(GB5001卜2001)規定，非結構構件的地震作用只考慮由其自身重力產生的水平方向地震作用和支座間相對位移產生的附加作用(a)常遇地震：屬于可變作用，其地震烈度50a內超越概率約為63％，重現期為50a。(b)設防烈度地震：其地震烈度50a內超越概率約為10％，重現期為475a。(c)罕遇地震：屬于偶然作用，其地震烈度50a內超越概率2~3％，重現期約2000a。

（2）溫度作用：環境溫度的變化使構件產生熱脹冷縮的長度變化，當這種變化受到約束時會產生應力。對這種可變作用，工程中根據經驗采用構造方法處理時應按其最大值考慮。《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99―98)對幕墻構件的溫度作用按其最大作用計入，即組合值系數和分項系數均取1．0，溫度作用效應的標準值按當地一年內的最大溫差計算。

圖1為單面幕墻建筑窗墻比對人體熱舒適溫度影響曲線，該圖反映了北京、上海、廣州3個地區Re=0．30，0．50，0．65，0．854種情況。圖1表明，在相同條件下，隨著窗墻比的增大，滿足人體舒適的溫度下降約1-3℃。

圖1窗墻比對tt的影響

四、幕墻與門窗的結構特點與可靠度分析要點

1、幕墻與門窗的結構特點

幕墻與門窗分別是懸掛和鑲嵌在建筑主體結構框架上的連續性的墻體結

構和局部性的啟閉部件，都是由脆性的玻璃面板和延性的金屬構件組成的完整的非承重結構體系。幕墻與門窗傳遞自重及外部荷載作用的路徑基本是一樣的：玻璃面板――橫框架――豎框架――主體結構。所不同的是幕墻的荷載作用最終是由豎框架的錨固點以點傳遞方式傳至主體結構，而門窗的荷載作用最終是由四周邊框錨固點近似以線傳遞方式傳至洞口結構。

2、幕墻與門窗結構可靠度分析要點

（1）考慮幕墻與門窗結構整體體系的可靠度、構件的可靠度二個層次，

宜按結構體系進行可靠度設計，根據結構破壞特點選定主要破壞模式，控制和調整關鍵構件的失效概率，提高整個結構可靠度設計的合理性。

（2）脆性構件(玻璃面板)的可靠度應高于延性構件(金屬框架)的可靠度。

（3）構件的抗力或承載力由低到高的順序應是：玻璃：玻璃與框架的連

接；框架；框架構件連接(門窗框與扇的配件連接)；框架與主體結構的錨固連接；支承幕墻的結構構件和門窗洞口結構構件。

（4）非結構構件的設計使用年限、安全等級、重要性及可靠度不應高于結構構件。

五、玻璃幕墻和門窗的結構設計要點

1、幕墻和門窗設計的一般要求

目前建筑幕墻類型繁多，構造形式多變，無法對其連接構造做出十分具體的規定，因此在設計原則上要求建筑幕墻與門窗應有足夠的承載力、剛度、穩定性和相對于主體結構的位移能力。其中，相對于主體結構的位移能力通過膠縫、構件間的縫隙、可微動連接(如長圓孔螺栓等)、可動連接(如鉸支座、滑動連接、搖臂機構、彈簧機構等)來實現，不一定要求處處連接均為螺栓連接。因此，規定所有連接均采用螺栓是不盡合理的。只要滿足幕墻與主體結構間有一定位移能力的要求，部分節點采用焊接是可以的。主要原因是玻璃受力不均勻，例如兩個吊夾松緊不一致，拉力不一致；兩個吊夾不在一個平面上，玻璃受平面外剪力和彎曲；玻璃下端支承橡膠墊塊厚薄高低不同等。要防止玻璃開裂，就要加強施工中的管理，消除上列各種因素。

2、防止玻璃肋失穩的措施。玻璃肋厚度小板面寬，形成的薄腹梁在風吸力作用下，自由邊緣受壓，易喪失穩定。當肋高超過12m時，宜采取防止失穩的措施，例如設置固定于自由邊緣的水平不銹鋼拉桿、設置水平玻璃肋等。在風荷載標準值作用下，玻璃肋的撓度不宜大于跨度的1/200。

3、點支承玻璃

（1）面板。在支承點附近，玻璃面板會產生很大的應力，面板應采用鋼化玻璃、鋼化夾層玻璃或鋼化中空玻璃。采用有限元方法精確分析點支承玻璃的應力在理論上是可行的，但在工程中應用有一定的難度：在孔洞或夾片支承處邊界條件難以準確給出，若約束條件稍有差異，其應力計算結果因相差很大難以應用，因此在工程設計中仍多采用公式計算。采用彈性小撓度計算公式時，應考慮折減系數。點支承面板的撓度值由風荷載標準值或重力荷載標準值計算得出，其限值取支承點問沿長邊距離的1/60。

（2）支承裝置。采用帶球鉸支承頭的鋼爪支承裝置是目前應用最多、最

為成熟的支承方式。由于支承頭穿過玻璃，必須注意密封防滲；中空玻璃還要采用多道密封措施防止漏氣。采用夾片式支承裝置，玻璃可以不用開孔，不存在漏氣問題，在廣州會展中心、天津泰豐植物園中應用效果很好。夾片中應設置水平托板和柔性墊片支承玻璃自重。背栓式支承在國內已有應用，背部開錐孔，用錐形錨栓固定的方式可以避免出現冷橋，板面美觀。背栓式連接對設備、支承裝置和施工工藝有較高的技術要求，要總結經驗，推廣應用。

六、建議與展望

1、建議我國的各種建筑幕墻與門窗技術規范，明確規定各類幕墻與門窗的設計使用年限、設計基準期和結構重要性系數、正常使用極限狀態和承載能力(抗力)極限狀態的標志和設計限值、各種極限狀態設計所對應的荷載和作用效應組合，合理規定各類幕墻與門窗的正常使用極限狀態和承載能力(抗力)極限狀態的物理性能及力學性能驗證檢測具體要求。

2、作為一種新型的建筑裝飾手段，玻璃幕墻的使用給我國建筑行業的發展注入了新的血液，賦予了新的活力，極大地推動了我國建筑行業的發展，在建筑發展的歷史進程中具有劃時代的意義。通過對玻璃幕墻與門窗結構可靠度設計過程中所應注意的問題進行探討和分析，并采取相應的措施進行糾正，可以有效地完善設計工作，減少失誤的出現，實現玻璃幕墻與門窗結構設計的合理化，提高其可靠性和建筑的安全系數，提升建筑的藝術價值，為人們的生活提供更為舒適的外界環境，同時對我國社會主義現代化建設事業的發展也具有一定的推動作用。

結束語

隨著玻璃幕墻與系統門窗的不斷完善，可靠度設計將會得到更多設計者的重視，在建筑業不斷發展的時期下，玻璃幕墻與系統門窗結構可靠度將會發揮著越來越重要的作用。

參考文獻

[1]張敏，樓文娟.雙層玻璃幕墻風荷載特性的試驗研究[J].第十三屆全國結構風工程學術會議論文集（上冊），2010(04):89-91.

[2]彥啟森，趙慶珠.建筑熱過程[J].建筑工業出版社，2009，(4):31-35.

幕墻結構設計范文第5篇

關鍵詞：鋁合金框架；玻璃幕墻設計；受力

中圖分類號：TH161文獻標識碼： A

一、引言

鋁合金玻璃幕墻是一種綜合性技術，是安裝在建筑主體結構外側的圍護結構，幕墻自身質量荷載和風荷載均傳給鋁合金框架上，具備了一般幕墻垂直和水平承力構件，同時該幕墻又是完全依靠結構膠把熱反射鍍膜玻璃粘結在鋁框上，大多數情況下不再加金屬連接件，把鋁合金框體全部隱蔽在玻璃的后面形成連續的大面積玻璃墻面。由于鍍膜玻璃無法看到里面，且大部分具有熱反射功能，映射周圍環境，如藍天、白云、街景等自然景象。

二、什么叫鋁合金玻璃幕墻

在建筑墻體以外，玻璃框格懸掛在鋁合金結構框架上。這種鋁合金和玻璃組成的墻稱為鋁合金玻璃幕墻，幕墻的自重和風荷載均傳給鋁合金框架上，幕墻由于設計型式和分格不一樣，可以得到各種不同立面效果。

鋁合金固定窗是在建筑墻體中間用鋁材和玻璃組合而成的鋁合金玻璃體，稱為鋁合金固定窗。它和鋁合金玻璃幕墻在用材，結構、制造和安裝沒有相同之處，幕墻比固定窗用料多，設計制作復雜成本要高一倍多。有的廠商給固定窗起名為"簡易鋁合金玻璃幕墻"，純系騙人。不少用戶圖價錢便宜固定窗代替了幕墻。

三、鋁合金玻璃幕墻的分類

鋁合金玻璃幕墻一般代表有框的鋁合金幕墻，玻璃周圍有鋁合金框格，也就是玻璃嵌在鋁合金框格內，玻璃自重和風荷載由嵌玻璃的鋁框格承受再傳給鋁合金框架。鋁合金玻璃幕墻即沒有嵌玻璃的鋁合金框格，而是用結構膠粘在鋁合金框格上。玻璃自重和風荷載由膠把玻璃傳給鋁合金框格。隱框幕墻又分全隱、半隱兩種，半隱又分豎隱橫不隱和橫隱豎不隱兩種。

四、鋁合玻璃幕墻的設計注意要點

鋁合金玻璃幕墻比一般幕墻復雜度要高，并且玻璃幕墻土建設計的形狀復雜，技術難度就更大，施工前幕墻的設計者要進行以下幾個方面設計計算：

1、收集該工程項目的建筑設計以及土建結構計算的有關資料；

2、選取建筑型材系列玻璃類型并計算出幾種特性參數；

3、計算非抗震時，重力荷載和風荷載效應抗震設計時,計算重力荷載\風荷載和地震作用效應；

4、對鋁型材和玻璃進行受力分析及內應力計算；

5、作用效應組合計算，取最大值；

6、玻璃自重、強度、變形、計算、滿足要求；

7、主體結構與結構件連接部分設計、計算；

8、進行鋁合金型材溫度作用下計算，確定鋁合金型材構造以及截面尺寸；

9、硅硐結構密封膠設計，以及膠逢厚度計算通過以上計算，確定鋁合金型材型號，截面尺寸以及預埋位置及埋板、錨筋尺寸等。

五、鋁合金框架結構玻璃幕墻的受力分析

框支承幕墻玻璃在風荷載作用下，受力狀態類同四邊支承板，可按四邊支承板計算其跨中最大彎矩和最大應力。此應力與其他作用產生的應力考慮分項系數進行組合后，不應大于玻璃強度設計值fg。

玻璃板材的內力和變形采用彈性力學方法計算較為妥當，目前也有相應的有限元計算軟件可供選擇使用。但作為規范，為方便使用，也應提供簡單、易行且計算精度可滿足工程設計要求的簡化設計方法。因此，本條對四邊支承玻璃面板采用了彈性小撓度計算公式，并考慮與大撓度分析方法計算結果的差異，將應力與撓度計算值予以折減。

原規范JGJ102一％中，在風荷載作用下玻璃面板的應力計算公式為：

公式(5．1)是在彈性小撓度情況下推導出來的，它假定玻璃扳只產生彎曲變形和彎曲應力，而面內薄膜應力則忽略不計。彈性小變形理論的適用范圍是：撓度df不大于玻璃板厚度t。

當玻璃板的撓度df大于板厚時，按(5．1)式計算的應力比實際的大，而且隨著撓度與板厚之比加大，計算的應力和撓度偏大較多。由于計算的應力比實際大得多，計算結果不能反映玻璃面板的實際受力和變形狀態，也會增加材料用量，而且規范規定的應力控制條件也失去了意義。

在原規范JGJ 102--96中，沒有規定玻璃面板的撓度要求。實際上，與承載力設計一樣．幕墻玻璃的變形設計也是幕墻設計的一個重要方面，因此，本次修訂增加了該項內容。通常玻璃板的撓度允許值可達到跨度的1／60，對于跨度為1000mm、厚度為8mm的玻璃板．撓度允許值可達16mm，已為玻璃厚度的2倍．此時，按彈性小變形薄板理論計算的應力、撓度值會比實際值約大30％-50％。依此計算結果控制承載力和撓度，比實際情況偏嚴較多。

為此，對玻璃板進行計算時．應對原規范JGJ 102―96的彈性小變形理論的計算公式，考慮一個折減系數η予以修。

大撓度玻璃板的計算是比較復雜的非線性彈性力學問題，難以用簡單公式表達，一般要用到專門的計算軟件，針對具體問題進行具體計算分析。顯然這對于常規幕墻設計是不方便的。

英國B．Aalami和D．C．Williams對不同邊界的矩形板進行了系統汁算，發表于《Thin Plate Design For Tramverse Loading》一書中。根據其大量計算結果，適當簡化、歸并以利于實際應用，選擇了與撓度直接相關的參量θ為主要參數。

按計算結果，η數值隨θ下降很快，即按小撓度公式計算的應力和撓度可以折減較多，

從試驗結果來看，玻璃破損是由強度控制的，鋼化玻璃破壞時，其撓度甚至可達到跨度的1／30-1／40。因此，在滿足基本構造要求的前提下，玻璃撓度控制條件不宜過嚴，以免限制了其承載力的發揮。對于四邊支承的玻璃板，采用其短邊邊長(撓度)的1／60作為控制條件是合適的。由于在計算撓度時，采用風荷載標準值，同時又考慮大撓度影響對計算值加以折減，所以只要合理選用玻璃種類和厚度，應當是可以滿足撓度限值要求的。

夾層玻璃由兩片玻璃夾膠合片而成，在垂直于板面的風荷載和地震作用下，兩片玻璃的撓度是相等的，即：

因此，兩片玻璃分配的荷載按其厚度立方的比例分配。

由于夾層玻璃的等效剛度可近似表示為兩片玻璃彎曲剛度之和：

D=D1+D2 （5.6）

所以計算夾層玻璃的撓度時，其等效厚度tc。可按兩片玻璃厚度的立方和的立方根取用。當然，也可分別按單片玻璃分配的荷載及相應的單片玻璃彎曲剛度計算撓度，所得結果是相同的。

本條規定與美國ASTM E1300標準有關規定相同，并和上海市建筑科學研究院的試驗結果比較一致。

五、結束語

由于當代的建筑對建筑功能及外觀的要求日益提高，我國的玻璃幕墻蟬翼也取得了長足的進步。玻璃幕墻以它獨有的特點吸引了人們的視線。幕墻早在 100年前就已經在建筑工程中應用，由于當時的材質及加工工藝的限制，無法解決建筑物對幕墻的功能要求。但近二三十年來，在改革開放的大趨勢下，由于先進材料及加工工藝的迅速發展，玻璃的類型得到了極大的豐富：各種密封膠、結構膠的成功研制和技術的逐步成熟；隔音防火填充材料等出現了。從而解決了幕墻的功能要求的各項指標。使幕墻成為了建筑產業一道靚麗的風景線。

參考文獻

（1）張忠軍，淺談玻璃幕墻建筑的防火設計與施工[J]，建材與裝飾，2012（25）；