高层建筑幕墙设计要点探讨

高层建筑幕墙设计要点探讨

于明洋

五矿瑞和（上海）建设有限公司

摘要：现如今，高层建筑不再只是人们居住生活的场所，更是一座城市气质风貌的展现。幕墙作为现代高层建筑立面形式的重要组成部分，在满足建筑功能需求的同时，也是外部视觉效果的最直接体现。现代建筑发展中尤为突出的特征就是建筑幕墙的设计，它优化了整个建筑的外貌。本文探讨了幕墙的定义与重要性、设计相关要求，并以实际项目为例阐述幕墙设计方法，以期实现建筑功能性与艺术性的完美统一。

关键词：高层建筑；幕墙；设计要点

引言

幕墙是一种在建筑外部的围护结构，是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体，受外部环境的影响较大，因此，建筑幕墙工程的设计十分关键。相关从业人员应该加强对建筑幕墙设计原则及要点的学习。本文主要探讨高层建筑幕墙设计原则及要点。

1现代建筑幕墙设计概述

建筑幕墙就是建筑的外墙护围，是现代建筑中常见的带有装饰效果的轻质墙体，以此来提升现代建筑的美观性。现代建筑中的幕墙设计无需承受主体结构载荷和作用，只是像幕布一样悬挂在主体结构上。建筑幕墙设计根据密封形式可以分为封闭式和开放式幕墙，根据支撑结构形式可以分为构件式、全玻璃式、单元式以及智能呼吸式幕墙。这些不同的设计方式使得建筑幕墙的形式多种多样，其性能也能更加突出。

随着时代的发展，现代建筑对安全性能有了更高的要求，各项安全影响因素中尤以风压和抗震性能指标作为重点考量因子。针对现代建筑中的幕墙设计来说做好抗震设计是提高现代建筑幕墙设计的安全基石。利用抗震设计提高建筑幕墙的安全性，为其优势的充分发挥提供保障。这才是现代建筑中建筑幕墙所要达到的目标，不仅要体现出自身的性能优势，还要具备一定程度的抗震性能，保证建筑幕墙拥有一个良好的发展前景，使其实现长效发展。

2高层建筑幕墙设计原则

2.1安全性

高层建筑幕墙设计首先要考虑的是安全性问题。幕墙作为建筑的外围防护，需支承来自自然环境中的一些变形压力，如风压、温差、地震等。不合理的幕墙设计会带来巨大的安全隐患，须确保建筑在承受自然灾害时，幕墙能够适应主体结构位移，或者自身具有一定的变形能力，且不影响建筑的基本使用功能。

2.2美观性

幕墙设计在起到围护支承作用的同时,其优美与否还会直接影响到建筑的总体美观特性。所以,建筑幕墙设计必须强调对建筑理念的把握,以实现幕墙设计风格和建筑总体设计风格的统一为基础。

2.3经济性

在满足各种功能性要求与美学性要求后，还需着手构建更经济的幕墙设计方案。设计方案需针对物料型号、使用量等做出明确规定和准确计量，从而实现对工程造价的严格把控。

3高层建筑幕墙设计要点

3.1对于不同幕墙体系的设计

现代建筑中，不同的幕墙体系拥有不同的结构构造。在进行抗震设计时，要充分分析建筑幕墙体系，从其基本构造出发完成结构抗震体系的建立，保证建筑幕墙的抗震属性。首先，框架幕墙设计。在幕墙设计中，其抗震性能的体现主要取决于幕墙的自身抗震构造以及主框架结构的抗震性能方面。在实际幕墙抗震设计中，要充分考虑这两方面的因素。具体的来说，对于地震多发地域，建筑幕墙平面内变形性能不小于主体结构弹性层间位移角限值的3倍；在罕见地震地带，设计时要对结构薄弱的部位进行针对性的弹塑变形试验，以确保其弹性指数符合建筑幕墙的抗震标准。设计者从抗震能力指标以及主框架结构的弹塑性层间位移角限值两方面进行准确的控制，保证这两项数值符合建筑幕墙的抗震标准，进而提高玻璃幕墙的抗震能力。其次，石材幕墙设计。石材幕墙是将石材利用插件和挂件进行连接，将每一个石材面板连接成为一个整体形成建筑幕墙结构。在石材幕墙进行抗震设计，除框架构造外还要切实保证插件不会脱离插槽，能将各个石材面板安全的连接在一起。同时，针对石材幕墙的插件和挂件设计，相关建筑法规也给出了明确的要求，设计师需要严格按照规范要求进行设计，保证石材幕墙的抗震性能。最后，玻璃幕墙设计。针对这种形式的幕墙设计，其抗震功能的显现除框架构造外常常取决于明框或者半隐框幕墙玻璃板块间的胶缝宽度。通常情况下，要把胶缝宽度控制在12mm~20mm左右为宜。这也是玻璃幕墙结构的抗震设计中要关注的问题，是需要设计者们高度重视的方面。

3.2幕墙的构造设计

幕墙结构设计不同，其功能特性与适用范围也不同。按镶嵌板种类分，幕墙可分为玻璃幕墙、金属板幕墙、非金属板（玻璃除外）幕墙。按构件类型分，幕墙可分为框架式与单元式。幕墙的构造一般由骨架、面层板材、结构粘接或连接构件以及密封材料组成。在进行幕墙构造设计的时候，不仅需要实现立面的美观性，还应满足安全可靠性以及经济合理性的要求。以深圳大悦城项目工程为例，本项目塔楼选用单元式玻璃幕墙结构形式。单元式幕墙具有工厂加工程度高，工地安装工期短，适应主体结构变位能力强等优点，对于造型规则、立面平整的建筑适用程度高。项目设计情况如下：主体采用安全玻璃，设有防自爆坠落措施，板块框架为铝型材，面板外侧另有铝型材装饰构件，通过连接构件将荷载传至铝立柱构件。玻璃采用硅酮结构胶与铝合金横梁粘接，采用三元乙丙胶条及限位块与铝合金公母立柱卡槽限位固定，此部分预先在工厂进行幕墙铝型材框架的拼装固定和结构胶、密封胶的施打工作，现场则仅进行铝合金转接件的定位安装、单元板块的挂接固装工作。层间梁部位以及砌体墙部位的玻璃，后衬2mm铝单板，表面粉末喷涂处理，填充100mm厚保温岩棉（80Kg/m

3，带锡箔纸），背衬板与玻璃内侧距离不小于50mm，面积较大的背衬板，通过设置加强筋来保证板材的平整度，此部分亦在加工厂完成安装工作。幕墙与梁之间的空腔分别在上下沿设置一道防火封堵，采用1.5mm厚镀锌钢板承托2x100mm防火岩棉（110Kg/m3），承托板与幕墙、建筑外墙之间及承托板之间的缝隙采用防火密封胶封堵，保证整个系统满足防火封堵相关规范要求。外层造型通过将独立的造型装饰条固定于幕墙立柱上来完成，造型装饰条所采用的铝合金板厚度不低于3mm，表面同样需要经过氟碳喷涂处理（三涂两烤）。

3.3对于不同连接部位的设计

首先，立柱与横梁之间的连接。角码和螺栓是连接立柱与横梁常见的建筑幕墙连接形式，另外还有弹簧销钉和适配型材孔的拨销固定等连接形式。角码或立柱型材的薄厚和螺栓、弹簧销钉的质量成为决定立柱与横梁连接点的抗震能力的重要因素。因此，在实际抗震设计中，设计师要针对角码或立柱型材和螺栓、弹簧销钉的性能指数进行充分研究，进而确定角码或立柱型材和螺栓、弹簧销钉的型号以及尺寸等信息，为抗震性能的实现做好充足准备，确保立柱能更大限度的承受横梁所带来的剪力，保证立柱与横梁连接位置的抗震能力。其次，立柱与立柱之间的连接。在建筑幕墙设计中，上下立柱与立柱之间的连接主要考虑到伸缩缝的设计，上下两根立柱之间的缝隙其距离要保证在15mm以上，并采用硅酮密封胶密封。同时两根立柱连接时，其芯柱要与立柱紧密配合，保证芯柱长度须符合相关规范要求，借此提升立柱与立柱之间连接部位的抗震性能。最后，变形缝。变形缝是建筑幕墙设计中最具抗震效果的幕墙设计环节，设计者们要根据变形缝的抗震设计规范严格设计。值得注意的是，在设计变形缝时要保证幕墙构造调节同变形缝一致，保证建筑幕墙的抗震性能。

从以上三方面结合项目的实际情况及其他尚未赘述的影响因素进行建筑幕墙不同连接部位的抗震设计，确保建筑幕墙各个连接点的抗震性能，进而更好的保证建筑幕墙的整体结构。

结束语

用于幕墙施工的材料有玻璃、金属板、石材等，在施工组织中，需依据项目地势条件，结合项目实际情况，精确给出幕墙施工参数。同时，应参照各项工艺规划，合理使用BIM技术用于排查工程隐患，以保证幕墙施工质量。对某建筑项目幕墙设计的实际状况进行了分析和调研，包括材料选择、肌理表现、色彩搭配、细节设计与结构设计以及经济性设计，希望能够在优化幕墙设计的基础上提升建筑整体质量。

参考文献

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