探讨建筑幕墙设计要把控好的要点

    早在100多年前，幕墙在建筑已有应用，但其发展却受材料及加工工艺等因素的制约，近年来，随着我国经济和科技水平的快速发展，新材料、新技术、新原理和新工艺不断涌现，且在建筑幕墙设计和制造中得到成功地应用，目前已有越来越多大中城市的建筑物外围护结构采用幕墙结构。建筑幕墙：其实质上是金属、玻璃、石材等板材借助于金属构件悬挂在主体结构上的建筑外围护结构，所以它不仅仅是建筑物的外围护结构，也是建筑的外装饰，这也是其得到广泛应用的原因之一。尽管建筑幕墙应用实践中取得不错的效果，但因设计方案不够周到、施工制作等的一些关键环节没把控好，引发不少工程质量问题，如玻璃破裂、漏水等工程质量问题。因此以下将重点就幕墙设计把控要点进行探讨。

    建筑幕墙设计要给制作、安装、监理等各方面人员在不经任何解释的情况下能完全看懂，因此，图纸应该完整、详尽，表达方式应规范化。部分幕墙工程是由施工企业自行设计，图纸未经原结构设计单位审核，有的虽经审核，也只是从总体方案、立面效果上粗审一下，未起到技术审核把关作用。因此，设计图纸极不规范，普遍存在设计图纸深度不够、设计图纸不全的现象：无施工图说明和施工要求，缺少节点大样图，缺少预埋件锚固节点计算、幕墙龙骨框架在竖向荷载、水平荷载作用下的应力变形等计算；避雷、防火、防排水措施不当，没有通过设计确定幕墙自身避雷接地系统的设置分布、引出线的材料和截面尺寸与主体结构防雷系统可靠连接，并在设计图、大样图上标注清楚，而直接利用幕墙与主体结构连接作避雷接地的连接体。设计图中没有标出预埋件位置，忽视三维调节处理。另外，有些工程的幕墙设计滞后于主体工程进度，结构上未设预埋件，使幕墙与主体结构的连接措施不当，影响可靠的连接；还有些工程楼面外缘没有实体窗下墙，但没按要求设置防撞栏杆，所有这些都给幕墙留下了不同程度的质量和安全隐患。

    由于建筑幕墙设计对专业性要求较高，所以在设计过程中往往是建筑师先提出设计思路和设计效果图；其次，具体的设计则由建筑装饰公司实行组织设计，表现为不连续设计流程特点。现将结合实际工作经验将幕墙设计中比较常见的问题及改善措施总结如下。

    2.1幕墙整体上应注意的设计要点

    如前所述，幕墙为建筑物的外围护结构，其功能主要包括：承受自重及直接作用于其上的地震作用、风荷载等，由于其本身不分担主体结构承受的地震或荷载作用，所以幕墙在设计时要达到以下几个要求：（1）它要有一定的刚度、承载能力、稳定性和相对于主体结构的位移能力；（2）它的构件与立柱、横梁的连接能可靠地传递地震、风荷载作用及幕墙构件的自重；（3）连接部位主体结构混凝土强度等级不应低于C25，以确保其与主体结构的连接可靠性；（4）它与锚固的连接必须安全可靠，并适当留有余地，特别需要确定其承载力时宜进行实物试验；（5）幕墙与砌体结构连接时，在其主体结构上可作增设钢结构梁柱或钢筋混凝土，在这里不将轻质填充墙作为幕墙结构的支撑结构考虑，因为其变形能力和承载力都比较小；（6）幕墙设计应采取防雨水渗漏性能的措施，尤其是一些设计有百页窗及玻璃采光顶的幕墙工程，应特别重视其与周边联结、压顶等构造复杂部位的施工，发现密封不良、材料性能达不到要求时及时整改或更换，必要时应分层进行抗雨水渗漏性能的淋水试验，杜绝渗漏现象发生。

    2.2幕墙结构要注意的设计要点

    （1）幕墙结构一定要有足够的适应及吸收位移能力，这样才能有效防止因主体结构水平力产生的位移而损坏幕墙构件，也留有活动的余地给幕墙构件与立柱、横梁之间；     （2）要让幕墙在自身平面内能有变形能力，可在立柱每层设置活动接头，这样也使立柱上下有活动的可能；（3）上下柱接头空隙不要小于15mm，以达到立柱安装施工的误差、立柱的温度变形、主体结构柱子承受竖向荷载的轴向变形的需求；（4）应将立柱设计成轴心受拉或偏心受拉构件，其构造做法宜选取铰接节点在上端悬挂，下端选取可上下变形的节点形式，从而以减少立柱设计成完全受压工作状态时对安全的不利影响，同时也防止水平荷载会使其受弯。

    2.3幕墙防雷系统的设计要点

    为防止或减少雷击建筑幕墙所发生的人身伤害和文物、财产的损失，并做到安全可靠、技术先进、经济合理，固此，做好建筑幕墙的防雷措施也越来越重要，建筑幕墙防雷系统的设计已是当今一个重要问题。

    在建筑幕墙的防雷设计中，应充分利用建筑物的接闪器、引下线和接地装置，将建筑幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通，连成一个防雷整体，把建筑幕墙获得的巨大雷电能量，通过建筑幕墙的防雷系统，迅速地输送到地下，保护建筑幕墙免遭雷电破坏的作用。对于第一类防雷的建筑物，避雷网网格尺寸不大于5m×5m(或6m×4m)；第二类防雷的建筑物，避雷网网格尺寸不大于10m×10m(或12m×8m)；第三类防雷的建筑物，避雷网网格尺寸不大于20m×20m(或24m×16m)。幕墙防雷处的接地电阻应小于1欧。

    在建筑幕墙设计时，我门通常是将建筑幕墙顶部女儿墙的盖板部分，有目的地把它设计成幕墙接闪器，因为该部分处于建筑幕墙的顶部，常用3mm铝单板(或4mm铝塑板)做为盖板。这样，幕墙接闪器接受到的雷电流，就可以通过幕墙女儿墙的避雷均压环和防雷引下线，安全地把雷电流引到建筑物的防雷网，并导通到接地装置，达到避雷的作用。

    2.4幕墙要注意的设计要点

     （1）幕墙属于可更换结构，结构设计使用年限取不小于25年。预埋件不容易更换，宜按50年考虑。大跨度、大型支承钢结构的结构设计使用年限宜按主体结构考虑。

     （2）正确理解和执行标准规范。规范标准是成熟经验的总结，不是对新技术的展望。规范并不限制新技术的应用。

     （3）玻璃的安全选用是幕墙设计和结构设计的一个关键问题。安全玻璃种类不同，性能也不相同，应根据各个部位的不同要求选用不同的玻璃。

     （4）幕墙节能已成为我国建筑节能的重要一环。幕墙节能的设计要考虑在严寒地区、寒冷地区和温和地区进行冬季的保温设计，夏热冬冷地区和夏热冬暖地区要进行夏季的隔热设计。设计时要考虑到中空玻璃的节能效果远远大于单层玻璃。采用断热幕墙的结构形式是幕墙建筑节能的最有效的途径。 

     综上所述，幕墙工程的质量控制应选择具有资质较高、水平较强的设计和施工专业公司承接，并严格幕墙工程的设计审核，设计人员更要重视幕墙的相关计算及构造设计规范，确保幕墙工程的结构安全和重要使用功能。此外，幕墙制造是跨行业的综合性技术，所以无论是设计还是选用材料、制作和安装等方面，对幕墙生产全过程要进行严格质量控制，这样才能有力地保证幕墙工程的质量和安全。