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摘要：幕墙是一种由支撑结构和板组成的无支撑外围防护结构。它广泛应用于现代建筑中，随着居住者生活水平的提高，人们不仅对建筑设计提出了最基本的安全稳定要求，而且对建筑的美观也提出了许多要求，幕墙是现代建筑中一种具有代表性的结构形式，其功能的多样性逐渐得到体现。建筑幕墙的合理应用，能够有效地提高建筑物的整体美感。下面，我们就对建筑幕墙的主要类型以及其优化设计展开分析，以期给业界提供一点参考。
关键词：建筑幕墙；结构设计；优化措施
引言：建筑幕墙作为一个建筑的外壳，有很多不同的结构和分类。同时，建筑幕墙在进行结构设计的时候也会存在一些问题，这些问题会直接影响到整个结构的功能性和美观性，所以不断优化对幕墙的结构设计就是一个十分有意义的研究。在对幕墙进行设计的时候，要对功能性与安全性折中设计并且将各种性质综合考虑在内，以提高对建筑幕墙安全性、载荷、采光保温功能和结构经济性进行优化，以满足建筑行业日益发展的需求。
1、建筑幕墙的分类
为了更好地对建筑幕墙进行结构设计与优化，首先要对建筑幕墙的主要分类以及各自的特点进行一个归纳总结，在明确了这一点之后，再进行深入的分析与设计。
1.1单元式幕墙
单元式幕墙是当前该领域最具普及价值和发展潜力的一种幕墙形式，因为其是通过工厂统一生产组装的，采用了当前最为先进的技术标准，且生产十分快速，所以备受推崇。单元式幕墙的特点是从生产到组装全都是工业化进行，生产的精度较高，且生产周期较短，能够高效率地生产大批量的幕墙，有较强的社会经济效益。此外，单元之间是采用结构密封的，应用该幕墙不需要现场填注密封胶，在进行大胶的时候也不需要考虑到天气的因素，受制范围小。另外，其具有良好的气密性、水密性、风压变形等能力，因此十分符合当前节能环保的理念。
1.2全玻璃幕墙
全玻璃幕墙，是一种全透明的、全视野的玻璃幕墙。使用该幕墙的主要目的在于利用其透明性，能够将内外环境融合在一起，且人们可以透过玻璃直接看到整个结构系统，使得幕墙变得多样化，不再是单一的支撑结构，从而起到了美观的效果，使得整体建筑的设计更加富有艺术气息，让整个空间变得更加清新和立体。不仅如此，就全玻璃幕墙本身的特点来说，其具有重量轻、选材简单、施工快捷、维修方面和便于清洗等特点。运用其所起到的装饰效果是其他幕墙所不可比拟的，因此非常具有现代性和艺术气息。
2、建筑幕墙结构设计的主要内容
2.1选择最佳设计方案
建筑幕墙结构设计方案中，需要包含幕墙使用的结构形式、材料的应用以及施工方法等内容。幕墙结构与面板材料需要依据建筑工程整体的艺术效果、功能性以及美观性等方面来进行选择。幕墙的结构形式多种多样，主要有半隐式、全隐式、明框样式以及玻璃幕墙、金属板幕墙等，不同的建筑工程的使用性能也存在较大的差异性。因此，幕墙结构形式的选择需要依据建筑室内外的外观设计要求来进行决定。在选择幕墙的材料时，为提升幕墙的耐用性，通常选择铝合金材料，进而有效减轻幕墙自身的重量。在幕墙跨度较大的情况下，为提升幕墙的强度，就需要采用钢立柱或钢铝结合立柱。如果需要拓宽建筑使用者的视野，则可以采用支点结构设计方案，有效提升建筑幕墙使用的效果。
2.2受力分析
在建筑幕墙结构设计之前，需要通过受力分析来确定幕墙的承载力。在对幕墙的承载力以及方向进行计算的过程中，需要将风载荷、重力因素以及温度引起的应力等方面因素进行综合分析。像北方冬季雪天较多，就需要将雪载荷纳入考虑范围。在受力分析中，通常以其极限值作为有效的参考依据，进而充分了解建筑幕墙在使用过程中的弹性状态、风压变形情况以及平面变形情况，并将其控制在合理范围内，以保证幕墙使用过程中的安全性和稳定性。不同结构形式的幕墙其受力情况和强度存在较大差异性，因此，需要设计人员依据幕墙使用的材料来进行受力分析。
2.3材料的选择
随着国家科学技术水平的不断提高，建筑行业涌现了许多新兴材料，在很大程度上提升了建筑工程的功能性。幕墙的材料也在不断革新，常见的材料主要包括石材、陶瓷、玻璃、金属装饰保温板等。具体材料的选择需要依据建筑幕墙的结构设计方案、使用性能的要求以及美观效果进行确定。
3、建筑幕墙结构设计的优化措施
在幕墙进行优化设计时要充分考虑抗风压变形、水密性、气密性、抗震性、保温、节能性、环保吸音、安全等各方面的因素。
3.1安全性的优化
在幕墙设计时要特别注意垂直幕墙的刚度和结构稳定性，大多数幕墙脱落事故，都是发生在垂直幕墙上，因此要确保各结构关键节点连接的稳定性和可靠性，尤其是玻璃幕墙，受温度影响非常大，很容易出现爆裂。因此在玻璃幕墙节点设计时，要注意预留玻璃边缘与镶嵌槽底板间的配合间隙，防止玻璃因为挤压应力而破坏。在有条件的情况下，应尽量选用夹层玻璃，也可以采用贴膜玻璃。这样当玻璃发生破碎时，也会是一个整体固定在框架上，而不会短时间内脱落，能给维修更换提供一定的时间。
而对于玻璃采光顶，在确保采光的同时，要考虑其防雷性、耐火性和刚度，防止高空坠物破坏，还要在消防方面进行设计，防止火灾时发生爆裂、塌落。另外，开启窗的安全性设计也不容忽视，在各地均出现了由于设计缺陷和维护管理不善导致的窗户脱落现象，其事故率仅次于玻璃爆裂。由于开启窗结构复杂，设计人员往往由于理解不透彻，或者不重视，而造成设计上的缺陷。目前，开启窗设计上的缺陷主要有：顶框与横龙骨、扣板的连接传力不可靠，开启扇底部没有设计铝合金或不锈钢托条，框与龙骨连接处的螺钉设计间距过大，不符合规范要求。
选用摩擦式铰链时，要根据开启窗的重量和开启角度，并结合开启部位的风压来计算和合理选择铰链。在铰链连接处，要合理增加铝合金型材的厚度，必要时内部还可以增加钢衬以提高局部强度，并采用相应规格的不锈钢拉铆钉固定。采用挂钩式框扇连接时，由于开启扇上的横龙骨除了承受上玻璃板块的自重，还要承受开启扇自重，因此所需要的刚度要远大于其它位置处的横龙骨。所以，要单独对其刚度进行计算，可以采用加大横龙骨截面尺寸、增加厚度或，加装钢衬等措施以提高横龙骨刚度。
3.2幕墙承载力的优化设计
在对幕墙的结构设计进行优化设计过程中，需要保证幕墙较强的荷载力，能够对风载荷、雪载荷进行承载。通常情况下，采用较为轻便的新型材料作为结构主体材料，并依据局部面板所受风载荷的承载力情况选择加载筋肋的数量。针对玻璃幕墙的施工，需要严格控制硅酮结构胶的质量，并将其粘结厚度和宽度进行计算。同时，计算出横梁和立柱的承载力，还要依据具体数据来合理地选择施工材料。
3.3环保节能方面的优化
在保证幕墙的安全性和功能性基础上，还要考虑其长期的使用效益，通过采用新技术，可以大幅降低建筑的能耗。比如，近年来流行的双层幕墙结构，通过利用气压差和烟囱效应，在进风口、排风口作用下，可以实现双层幕墙之间的空气自然循环，从而有效地提高了幕墙的保温隔热性能。另外，通过自然的通风换气，就不需要增加额外的能源消耗，因此可以提高人们工作和生活环境的舒适性。
结束语：
综上所述，幕墙结构当前在建筑结构中被广泛应用，并且近年来发展较为迅速。但幕墙体系在实际工程应用中还存在比较多的问题，所以在建筑设计中必须重视其结构设计并不断优化和完善，从而充分发挥幕墙的功能和作用。
参考文献：
[1]王曙芬.建筑幕墙结构设计及优化措施探讨[J].河南建材,2019.
[2]井通.高层建筑幕墙设计控制要点探讨[J].门窗,2019.
[3]周振华.浅谈建筑幕墙结构设计及优化措施[J].中国住宅设施,2018.