幕墙结构设计

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幕墙结构设计范文第1篇

关键词玻璃；幕墙；工程；结构；设计；选型；原则；

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

引言

玻璃幕墙的应用发展十分迅速，已成为现代建筑的一个主要特征，也成为现代化大都市的标志和国家经济技术发展水平的一个代表。玻璃幕墙在国内被广泛使用也就是近几年的事。但由于其独特的建筑效果备受建筑师的青睐，发展势头正方兴未艾。相比之下，对幕墙的设计、制作、安装的管理工作则相对薄弱，有关的行业标准公布至今不过几年，此前更是“无法可依”，质量隐患比比皆是，需要统一认识，妥善处理。反之，有些方面由于缺乏经验或对规定理解不全面，又过于保守，存在一定的浪费。

一、概述

(一)玻璃幕墙的构成

玻璃幕墙最外面是玻璃或部分金属板材构件，它支承在铝合金横梁上，横梁连结在立柱上，立柱则悬挂在主体结构上。这些连结都允许一定的相对位移，以减少主体结构在水平力作用下位移对幕墙的影响.并允许幕墙各部分因温度变化而变形。此外.上、下层立柱也通过活动接头连接，可以相对移动以适应温度变形和楼层的轴向压缩变形(图1)。

按铝合金型材外露的情况，幕墙可分为明框、隐框和半隐框。当铝型材隐在玻璃板后时，铝型材与玻璃只能通过硅酮结构密封胶粘结，因此结构胶必须进行专门的承载力设计。

(二)结构设计的一般原则

1.幕墙主要构件应悬挂在主体结构上，斜墙和玻璃屋顶可悬挂或支承在主体结构上。幕墙应按围护结构设计，不承受主体结构的荷载和地震作用。

2.幕墙及其连接件应有足够的承载力、刚度和相对于主体结构的位移能力，避免在荷载、地震和温度作用下产生破坏和过大的变形，妨碍使用。

3.非抗震设计的幕墙，在风力作用下其玻璃不应破碎，且连接件应有足够的位移能力使幕墙不破损，不脱落。

4.抗震设计的幕墙在常遇地震作用下玻璃不应产生破损;在设防烈度地震下经修理后幕墙仍可使用;在罕遇地震作用下幕墙骨架不应脱落。

5.幕墙构件设计时，应考虑在重力荷载、风荷载、地震作用、温度作用和主体结构位移影响下的安全性。

二、玻璃幕墙结构设计若干问题探讨

2.1 如何选用合适玻璃幕墙型式。

采用玻璃幕墙的建筑，外观的效果非常重要。玻璃幕墙的选型是建筑设计的重要内容，设计者不仅要考虑立面的新颖、美观，而且要考虑建筑的使用功能、造价、环境、能耗、施工条件等诸多因素。如果仅从围护功能来说，不同类型的幕墙形式都是一样的，但要表达建筑师所追求的建筑手法、建筑风格来讲，不同形式的玻璃幕墙在外观上的效果相差非常大，往往不只是线条上的差别，更重要的是质感、体量感的差别。对于外立面的幕墙效果来说基本上可以三种。一种是追求坚向线条，主要体现建筑挺拔向上的，第二种是追求横向线条，主要体现建筑宽广、水平延伸的建筑思路，第三种是追求空间轮廓线条，主要体现建筑异形、多维空间变换思路。

2.2 如何确定玻璃幕墙分格尺寸。

玻璃幕墙的立面分格宜与室内空间组合相适应,不宜妨碍室内功能和视觉。在确定玻璃 板块尺寸时,应有效提高玻璃原片的利用率,同时适应钢化、镀膜、夹层等生产设备的加工能力。过大的面板分格不一定能满足强度及刚度的要求,同样也会增加工程的造价。在满足建筑效果的基础上,同时也要兼顾玻璃面板的承压能力。作为玻璃幕墙一定要结合门、窗的位置,尺寸大小进行合理分格。幕墙的开启窗的设置,应满足使用功能和立面效果要求,并应启闭方便,避免设置在梁、柱、隔墙等位置。例如:不能将横向分格设置在人的视线高度处,这样会破坏室内的视野效果,让人感觉很压抑。

2.3 怎样考虑保温节能的要求。

国家对公共建筑和民用建筑近年来均出台了相应的规范,对节能有严格的要求。有保温要求的玻璃幕墙应采用中空玻璃,必要时采用隔热铝合金型材;有隔热要求的玻璃幕墙宜设计适宜的遮阳装置或采用遮阳型玻璃。建筑师可根据外墙的窗墙比、体型系数,所用材料,按现行国家规范的规定计算出幕墙或窗的所要达到的K 值,并一般均应明确标示在建筑说明中。这里要强调的是,幕墙的K 值和所用玻璃的K值是不一样的。一般来说选用的玻璃K值要比玻璃幕墙的整体K 值要小。比如说幕墙(包括幕墙框及玻璃的整体护)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)。因为占整个幕墙的10～20%投影面积幕墙框的K值一般很大,所以与玻璃综合起来就会有所不同。选用LOW-E 玻璃是提高玻璃幕墙保温节能最效的途径之一。

2.4 如何避免光污染。

高层镀膜玻璃幕墙往往会对周围的建筑产生明显的炫光,长时间处于这种环境下,会明显

感到不适, 影响人们的正常工作和生活。夏天,玻璃幕墙强烈的反射光进入附近居民楼房内,增加了室内温度,影响正常的生活。有些玻璃幕墙是半圆形的,反射光汇聚还容易引起火灾。烈日下驾车行驶的司机会出其不意地遭到玻璃幕墙反射光的突然袭击,眼睛受到强烈刺激,很容易诱发车祸。现在很多大型商业建筑,底层裙楼大量采用倒外倾斜的镀膜玻璃幕墙,这种幕墙在强光下,会产生一定角度的面光反射,往往会影响行人和车辆的正常运行,很有可能让人造成短暂的“失明”,从而导致交通事故。建筑物的玻璃幕墙甚至可能造成城市消防安全隐患。建筑师主要从玻璃造型设计上可以避免大面积反光,另外玻璃幕墙建议采用反射比不大于0.30的玻璃等是较为实际的方式。

2.5 如何选用合适的玻璃幕墙材料。

幕墙材料选择是幕墙工程中极为重要的一环。它不仅决定整个工程的总造价,而且关系

到整个工程的档次、使用寿命、外观效果。合理地使用材料至关重要,好的材料堆砌在一起并不一定能产生好的效果,只有巧妙地、合理地发挥各种材料的特性,才能产生极佳地效益。因此,材料的选择应遵循以下几个原则:

2.5.1 满足一般功能要求的选用通用的材料。

如:铝型材的选用,型钢的选用,各种标准件的选用。其中龙骨一般为铝合金,也有钢框等其它材料。对于铝合金材料,常用的建筑铝合金有两种6063-T5和谐6063-T6,T6的强度比T5要强,选用哪种牌号一般由幕墙设计单位深化时,计算后确定。幕墙龙骨与主体结构之间连接件通常为钢材,常用的是Q235B 镀锌钢材。五金件现在也基本上全部采用不锈钢材料。

2.5.2 满足特殊要求的选用专用材料。

如:防火保温岩棉、硅胶、三元乙丙胶条等。幕墙所用胶一般分为两种,一种为结构胶,主要起将玻璃与铝合金副框相粘结的受力胶,常用于隐框玻璃、幕墙上悬窗开启扇中。因其长期受力,所以建议采用性能可靠的进口胶或国产优质产品。对于起嵌缝作的密封胶,也必须采用符合国家标准的合格产品,以免渗水情况发生。

2.5.3 满足建筑美学功能要求的选用新型的、高级的材料。如: 氟碳烤漆铝型材、LOW-E 玻璃、断热型材等。

2.5.4 满足经济性要求。在不降低材料品质的前提下,尽量采用国产优质产品。

三、结束语

长期以来，土建结构设计人员不承担幕墙结构的设计，幕墙由制造厂家自行设计，自行负责。由于厂家隶属不同行业，采用不同的标准，因而十分不统一，还会存在一些问题。为此，建设部已下达文件，要求建筑设计单位协同厂家共同承担起结构安全的责任。本文所叙述的玻璃幕墙结构设计方法反映了我国玻璃幕墙设计技术标准的要求，可供设计人员参考应用。

参考文献

［1］玻璃幕墙工程技术规范(JGJ102-2003).

幕墙结构设计范文第2篇

关键词：建筑幕墙；干挂；结构设计；施工

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

一、幕墙干挂技术的应用

近年来，我国逐渐对各个行业的发展都提出了绿色发展的理念。不仅要在科学技术水平提高的过程中遵循绿色原则，更要在社会经济发展的过程中坚守这一原则。建筑行业可以说是现代化建设的一个重要的主导产业，在该产业中贯彻实施的绿色理念以及节能措施等都有着重要的意义。从我国幕墙干挂技术在建筑行业里的应用现状来看，主要在以下几个方面显现出了其具有的优势：

1.1能够有效地降低工程项目的成本。在使用该项新技术的时候可以降低开采成本，降低施工过程中的作业难度。在这过程中还应该提高每个工作人员对该项技术的认识以及运用的水平。与此同时，企业还需要继续深入考虑如何开发出更多幕墙的装饰新技术。

1.2可以在一定程度上减少能源的消耗。虽然我国各种矿物资源的储量都较为庞大，但是如果在开采以及利用的过程中不够科学合理将会导致资源浪费现象严重，最终耗尽资源。在建筑方案中融入节能设计，能够在最大程度上提高资源的利用率，降低资源的浪费率。例如：在进行建筑物外墙装饰的施工过程中，可以选择一些能够保温的建筑材料，一定程度上改善建筑物的各项使用性能。

1.3我国在对经济体制进行彻底的改革之后，建筑行业也随之在建筑模式、生产技术以及使用器械等各个方面做出了相应的调整，从而改善了建筑行业的发展体制，确保其能够继续稳步持续的发展。在建筑方案中融入节能设计方案不仅要考虑到是否能够有效的节约能源的消耗，还需要顾及到能否确保建筑物的各项性能能够达到相关的要求，并且遵循一定的建设原则，例如经济以及性能原则等。

1.4可以提高建筑物的美观程度。该项技术的研发来源于石材幕墙干挂的原理，可以说是建筑行业当中一个全新的创新型技术。使用建筑幕墙干挂技术，不仅可以进一步改善建筑结构的各项使用性能，提升建筑防水抗渗的能力，还起到了美观的作用，成为目前为止乃至未来一段时期内建筑装饰当中的一个全新特色技术。

二、建筑幕墙干挂的结构设计

最近几年以来，我国在幕墙干挂技术的引用方面不断地深入，大大地提高了我国建筑外墙的施工工艺发展水平。幕墙干挂技术主要利用的材料是具有良好耐腐蚀性能的螺栓以及具有柔性的连接件，将具有各种使用性能的面板牢固的悬挂在建筑的外墙上，并且在材料之间保持大约45毫米的空间，确保面板结构能够具有良好的抗风、抗开裂以及抗震动等使用功能。到目前为止我们已经掌握并在实际施工中应用的幕墙干挂技术模式主要有以下几个：

2.1开槽式幕墙干挂设计。该项技术需要使用一些专业性比较强的机械施工设备，工作人员应该按照施工图纸上的具体要求进行开槽工作。一般情况下需要在瓷板的棱边上，按照规定的尺寸大小进行凹槽的加工，将相应的挂件在这些凹槽里扣紧，利用具有柔性的连接件将瓷板在龙骨上面进行最终的固定。这种技术的工艺流程较为固定明确，在施工过程中不需要利用过多机械设备就能够完工，不过该技术对面板的厚度却有严格的要求，一定要将瓷板的厚度保持在15毫米以上才可以，这就为具体的安装作业增加了较大的困难。

2.2插销式幕墙干挂设计。在利用该项技术进行具体的施工操作时需要利用到专业性较强的机械设备，确保施工过程中的开孔尺寸能够达到设计图纸的要求。具体的施工办法为：首先需要将瓷板棱边通过精确的加工将其改变成为一条圆孔，然后把销针放在相应的圆孔里面，通过使用具有柔性的连接件将瓷板在龙骨上面进行最终固定完成幕墙的巩固。该技术在操作过程中的流程方式也较为简单，施工的设备要求也不会太高，但是在对瓷板的棱边进行开孔的时候常常会导致面板边缘出现崩碎的现象，所以该技术一般会在比较传统的外墙施工当中应用。

2.3保温式幕墙干挂设计。该技术较前三种都先进一些，使用的施工材料以及工艺水平等都有较高的要求。在施工过程中使用的材料为具有保温以及装饰两种功能的成品板，然后再利用具有良好粘结性能的砂浆把成品板牢固到外墙上面。该技术不仅能够有效的节约能源，还具有环保的效果，有利于社会经济的可持续发展。我国以及其他发达国家目前都在大力倡导该技术的推广应用。

2.4背栓式幕墙干挂设计。该技术要求在开孔的时候一定要确保是圆孔呈锥形，然后在孔口里面放置锚栓，用螺杆进行固定，将锚栓和锥形圆孔紧密连接在一起，最后利用连接板将瓷板在龙骨上进行最后的安装。该技术由于孔口具有特殊的形式，所以能够在螺栓安装的过程中留下很大的空间，但是使用该技术的时候需要安装钢质的龙骨，因此建筑的自重要随之增加。

三、建筑幕墙干挂的施工

在建筑行业当中，对外墙进行装饰一直以来都是施工中的难点问题，主要是因为外墙是暴露在外面的，在施工过程中没有一定的支撑体系进行辅助，所以在施工中不能确保作业的安全性，无法保障建筑外墙的稳定性，因此，就需要在设计施工方案的时候充分考虑到各方面情况，做好各方面的施工措施。

3.1做好技术方面的准备工作。要在准备阶段对技术方面的图纸进行认真的分析。由于面板和外墙之间需要利用螺栓跟砼进行连接，所以一定要把握好连接技术上的调节。比如，预埋件安装时，预埋件在一次结构施工中依据外檐装修预埋件图纸进行预埋，外檐施工前，按图纸位置预先找到、清理埋件。

3.2做好材料方面的准备工作。根据具体的施工技术采购材料，与此同时将其他相关材料例如龙骨、螺栓等准备到位。在干挂幕墙的过程中准备好专门的机械设备，例如电锤、切割机等。在准备各种材料的时候应该按照设计图纸的要求，检查材料是否跟设计方案中规定的规格一致，如果材料存在一定的规格或者质量问题，一定要及时处理，确保其合格才可以在施工中使用。

3.3放线。外墙面水平线以设计轴线为基准。要求各面大墙的结构外墙面在剔除胀模墙体或修补凹进墙体后，使外墙面距设计轴线误差不大于1cm。放线的具体原则是：先弹出窗口井字线，并根据二次设计图纸弹出型钢龙骨位置线。每个大角下吊垂线，给出大角垂直控制线。放线完成后，进行自检复线，复线无误再进行正式检查，合格后方可进行下步工序。

3.4做好分布方面的工作。龙骨在施工过程中属于支撑、固定的材料。在进行施工准备的时候，工作人员一定要详细地说明龙骨的分布情况，并且将其提前布置到位。在竖龙骨的安装时，L形转接件与竖龙骨螺栓进行铰接。运用不锈钢对穿螺栓将竖龙骨固定在转接件上，通过墙面端线确定竖龙骨距墙体的距离，调节竖龙骨的垂直度。利用螺栓将转接件连接起来，用测试仪进行测试校正转接件安装要保证一定的平整度和紧固度，满足面板幕墙安装结构和强度要求。利用螺栓将转接件连接起来，用测试仪进行测试校正。

3.5面板的安装。待连接件和次龙骨焊接完成后，用不锈钢螺栓对不锈钢挂件进行连接。不锈钢销钉位置，T型不锈钢挂件位置通过挂件螺栓孔的自由度调整，板面垂直无误后，再拧紧螺栓，螺栓拧紧度以不锈钢弹垫完全压平为准，隐检合格后方可进行下道工序。挂板时缝宽按二次设计图要求进行调整，先试挂，每块板用靠尺找平后再正式挂板，安装T型挂件前应将结构胶灌入槽内。宽缝板处，不锈钢挂件与下方已安装完石材上口之间用高分子聚合物垫实。

参考文献：

幕墙结构设计范文第3篇

【关键词】幕墙设计 钢材 钢铝组合结构

1 引言

伴随着我国建筑幕墙技术的发展，幕墙技术以其性能安全可靠、结构形式丰富多样等特点迅速被应用于各种商业建筑、会展中心、体育文化场馆以及通廊或过街天桥中。随着人们开始不断追求具有独特外观样式与高性能的建筑物，各种大跨度、宏伟壮观且极具建筑特色的建筑层出不穷，幕墙技术开始被广泛地应用，在高速发展。幕墙技术的发展主要体现为不断更新、不断升级其所采用的新技术、新材料和新结构。在幕墙设计材料的选用上，钢铝组合结构比传统的铝材的成本更低，性能更可靠。本文就钢铝组合结构在幕墙设计中的应用技术优势以及存在的问题作了一些探讨。

2 钢铝组合结构的产生和发展

随着建筑幕墙技术的发展，幕墙被应用到越来越多的建筑中，铝合金结构已不能满足大跨度、大风压、地区（如深圳、厦门、上海等地区）的大分格玻璃幕墙对骨架结构刚度和强度的要求。于是有些设计师开始选用方钢、工字钢等钢材来作为受力构件。但在实际应用中，由于很难在生产加工过程中将钢材的精度控制在理想范围内，装饰效果就会很差，而且由于受材料本身性能和表面处理的局限性影响，钢材也极易褪色、出现漆膜脱落，甚至锈迹斑斑等现象。针对这些问题，有的设计师想出了在钢结构外包饰一层铝塑复合板的办法，但是又出现了新的问题。由于铝塑复合板需要在工地现场折弯，且很难控制折弯的角度，就会出现立柱不直、横梁不平的现象，同样难以保证装饰效果。有的设计师又想到在铝型材内部插入钢加强芯，由于安装工艺的限制，钢铝是会不可避免的直接接触，但是，这是绝对不允许出现的，因为钢铝直接接触会导致电化腐蚀。似乎束手无策了，然而在实践中不断地总结经验教训，钢铝组合结构这一理想方案终于应运而生。把钢铝组合结构作为立柱和横梁，弥补了以上各种结构型式的不足，有效解决了大跨度、大风压、大分格玻璃幕墙给结构带来的各种问题。

3 钢铝组合结构应用于幕墙设计中的技术优势

3.1 钢铝组合结构的重量轻。

相比于传统的使用陶瓷墙、玻璃墙、混凝土墙、千思板墙等结构的幕墙，在使用相同设计面积情况下，钢铝组合结构幕墙在重量上相对更轻，这样在安装的时候就更容易，也减轻了建筑物承受的重量，有效提高施工质量。

3.2 钢铝组合结构的强度大。

幕墙安装很多都是安装在较高的楼层的顶部，受到较大的风荷载的冲击，而应用传统的铝型材结构进行幕墙设计，往往由于铝型材本质强度不高，设计出的幕墙往往不能满足实际的要求。相比于铝型材，钢材在强度上性能更高，基本可以达到铝型材的三倍左右，所以说，使用钢铝组合机构进行幕墙设计有效保证了幕墙的承载能力，使其承载力得到强化。

3.3 钢铝组合结构设计灵活。

应用钢铝组合结构进行幕墙结构设计，是利用钢材和铝材的优点，使其进行有机的结合。在实际的应用中，由于钢材具有高强度、高弹性、价格低的特点，主要起到承担负载的作用，而铝材具有抗腐蚀性和美化效果，主要起到装饰幕墙的作用，这样设计出来的幕墙就具有很高的可靠性和经济性等特点，使幕墙设计更趋灵活。

3.4 钢铝组合结构设计的防火性能较强。

传统的铝型材承载能力较弱，尤其是在高温下，它的强度损失是很严重的，而且随着温度的升高，其强度会逐渐消失。但是钢材却不会受到高温的影响，因为钢材本身就是典型的不可燃材料，随着温度的升高，其强度会增加。所以使用钢铝组合结构进行幕墙的设计，有效的提高了幕墙的承重性能，使整个幕墙的耐火性能得到改善。

4 钢铝组合结构应用于幕墙设计中存在的问题

就幕墙设计而言，钢铝结合结构缺少相对合理的规范。伴随着建筑幕墙在我国市场发展来看，其市场价值非常高，该行业内部出了自己的标准，国家对幕墙设计也出台了相应的政策。但在幕墙设计中钢铝组合结构的应用还处于初期的初期探索阶段，规程、各项标准、规范还没有形成一个合理的基本体系。

5 解决措施

首先，要增强质量意识、选好设计人员、重视设计审核、提高质量管理水平。幕墙工程涉及安全性，是一项要求十分严格而又细致的工作，百年大计质量第一。要建立一套完整的企业幕墙工程质保体系，包括制定工作奖罚条例、织机构人员、规定职责和检查细则等，让

创建优质工程活动变成企业全体员工的自觉行动，全面提升企业的质量管理水平。

其次就是质量要把好关，合适选用原材料。整个工程的关键就是原材料的选取，原材料好坏对幕墙工程的设计起着决定性作用。所以，对于相关部门而言一定要把好质量关。同时，为了避免发生化学反应一些列反应，需要新技术新开发，材料选取要合理。例如，为了避免发生电化反应，可以把尼龙垫等惰性材料放置在铝性材料内，防止两电极直接接触，可以很好的避免了电化反应，整体稳固钢铝结构，坚实幕墙结构。

再者，可以研发新的技术，不断加强铝和钢的强度，使其坚固幕墙结构、更耐高温。不断研发新材料，作为铝制材料。还要不断地发展幕墙结构，我们应该通过不断的学习将幕墙结构断地创新，不断地改进，不，应该多向先进发达国家学习新技术、新方法、新思想，推动幕墙技术进一步地向前发展。更重要的是，国家相关部门也应该为幕墙结构的发展推动做出努力，尽快加强并成熟相关的法律法规，对有关的技术检测部门制定相关的技术标准和行业规范。

6 钢铝组合结构在幕墙设计中应用计算机辅助计算

6.1 计算机辅助计算方法的假条件的设定。

在钢铝结合的结构中，这两种材料是结合在一起的，所以对于垂直于结构的承载力可以认为是相同的，而在平面结构的时候，则可以认为二者的挠度相等。还有一个因素是轴向力，因为其引起的力是非常小的，所以在进行计算的时候可以忽略不计，认为其为零。

6.2 钢铝组合结构的计算机辅助计算方法。

进行计算的时候，首先要求出等效形心轴，之后才可以对钢铝结合的整体结构部分分步骤进行计算。在进行计算的时候钢铝的复合结构作为一个整体，可以计算出整体的弯曲刚性，得出弯度后，就可以计算出挠度。在大跨度的钢铝结构的幕墙设计中，主要考虑的技术参数就是挠度。在得到挠度数值后，在采用计算机辅助计算。目前在实际工作中，这种方法经验证还是比较准确的。

7 结束语

钢铝组合结构在幕墙设计的应用经过实践的检验是切实可行的。该技术的推广将能提高我国幕墙结构设计技术水平，能够推动建筑物外表装饰技术水平的不断前进。

【参考文献】

[1] 尚新峰. 玻璃幕墙与建筑节能[J]. 黑龙江科技信息. 2010 （05）.

幕墙结构设计范文第4篇

关键词:玻璃幕墙；系统门窗；可靠度设计

中图分类号：S611文献标识码： A

一、前言

玻璃幕墙与门窗产业的不断壮大，其发展过程依然存在一些问题和不足需要改进，在科技不断进步的新时期，加强对玻璃幕墙与系统门窗结构可靠度设计问题探讨，对确保人们生活的有序进行有着重要意义。

二、玻璃幕墙与门窗可靠度设计的必要性

玻璃幕墙有着许多其他装饰方法无法取代的优点，在建筑领域中有着十分重要的地位。鉴于这一点，在实际的建筑设计施工中应该适宜地采用玻璃幕墙结构，同时要不断地改善其缺点，完善其中的不足之处，使其能够更好地为建筑行业的发展推波助澜。由于许多玻璃幕墙结构都是应用在高层建筑中，而高层建筑又受自然环境的影响比较大，所以要保证玻璃幕墙与门窗设计施工的可靠性。提高玻璃幕墙与门窗设计的可靠度，完善设计理念，对于建筑物的风格表现有十分重要的促进作用，能够凸显出玻璃幕墙结构在我国建筑行业发展中的重要地位，具有十分显著的时代特征，对于美化城市环境，改善人们的生活环境都具有十分重要的作用。

三、幕墙与门窗所受的荷载与作用

1、直接作用(施加在结构上的一组集中力或分布力)

（1）自重荷载：由地球引力产生的组成幕墙与门窗结构的构件材料重力，其标准值按设计尺寸与材料重力密度标准值计算。它是一种在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的永久作用。工程设计时是将自重转化为按面积分布的平均面积恒载(N/m2)标准值。

（2）风荷载：是垂直作用于建筑幕墙、门窗表面的水平方向风的速度压力，在设计基准期内量值随时间变化，或其变化与平均值相比不可忽略不计的可变作用。幕墙与门窗的风荷载代表值有二种：1)标准值按《建筑荷载规范》(GB50009)计算的围护结构风荷载标准值，它是幕墙、门窗在其设计使用期间内可能出现的最大风荷载，其按设计基准期50a一遇出现的概率为2％，即风荷载不超过该最大值的概率(保证率)为98％。2)频遇值Wd：是幕墙、门窗在其设计使用期间内时而出现的较大风荷载值Wd=0．4Wk，风荷载超越频遇值的总持续时间T1与设计基准期的比值为T1/T≤O．1，即概率为10％，相当于10a一遇。

2、间接作用(引起结构外加变形或约束变形的原因)

（1）地震作用：是由地震动引起的结构动态作用，根据《建筑抗震设计规范》(GB5001卜2001)规定，非结构构件的地震作用只考虑由其自身重力产生的水平方向地震作用和支座间相对位移产生的附加作用(a)常遇地震：属于可变作用，其地震烈度50a内超越概率约为63％，重现期为50a。(b)设防烈度地震：其地震烈度50a内超越概率约为10％，重现期为475a。(c)罕遇地震：属于偶然作用，其地震烈度50a内超越概率2~3％，重现期约2000a。

（2）温度作用：环境温度的变化使构件产生热胀冷缩的长度变化，当这种变化受到约束时会产生应力。对这种可变作用，工程中根据经验采用构造方法处理时应按其最大值考虑。《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99―98)对幕墙构件的温度作用按其最大作用计入，即组合值系数和分项系数均取1．0，温度作用效应的标准值按当地一年内的最大温差计算。

图1为单面幕墙建筑窗墙比对人体热舒适温度影响曲线，该图反映了北京、上海、广州3个地区Re=0．30，0．50，0．65，0．854种情况。图1表明，在相同条件下，随着窗墙比的增大，满足人体舒适的温度下降约1-3℃。

图1窗墙比对tt的影响

四、幕墙与门窗的结构特点与可靠度分析要点

1、幕墙与门窗的结构特点

幕墙与门窗分别是悬挂和镶嵌在建筑主体结构框架上的连续性的墙体结

构和局部性的启闭部件，都是由脆性的玻璃面板和延性的金属构件组成的完整的非承重结构体系。幕墙与门窗传递自重及外部荷载作用的路径基本是一样的：玻璃面板――横框架――竖框架――主体结构。所不同的是幕墙的荷载作用最终是由竖框架的锚固点以点传递方式传至主体结构，而门窗的荷载作用最终是由四周边框锚固点近似以线传递方式传至洞口结构。

2、幕墙与门窗结构可靠度分析要点

（1）考虑幕墙与门窗结构整体体系的可靠度、构件的可靠度二个层次，

宜按结构体系进行可靠度设计，根据结构破坏特点选定主要破坏模式，控制和调整关键构件的失效概率，提高整个结构可靠度设计的合理性。

（2）脆性构件(玻璃面板)的可靠度应高于延性构件(金属框架)的可靠度。

（3）构件的抗力或承载力由低到高的顺序应是：玻璃：玻璃与框架的连

接；框架；框架构件连接(门窗框与扇的配件连接)；框架与主体结构的锚固连接；支承幕墙的结构构件和门窗洞口结构构件。

（4）非结构构件的设计使用年限、安全等级、重要性及可靠度不应高于结构构件。

五、玻璃幕墙和门窗的结构设计要点

1、幕墙和门窗设计的一般要求

目前建筑幕墙类型繁多，构造形式多变，无法对其连接构造做出十分具体的规定，因此在设计原则上要求建筑幕墙与门窗应有足够的承载力、刚度、稳定性和相对于主体结构的位移能力。其中，相对于主体结构的位移能力通过胶缝、构件间的缝隙、可微动连接(如长圆孔螺栓等)、可动连接(如铰支座、滑动连接、摇臂机构、弹簧机构等)来实现，不一定要求处处连接均为螺栓连接。因此，规定所有连接均采用螺栓是不尽合理的。只要满足幕墙与主体结构间有一定位移能力的要求，部分节点采用焊接是可以的。主要原因是玻璃受力不均匀，例如两个吊夹松紧不一致，拉力不一致；两个吊夹不在一个平面上，玻璃受平面外剪力和弯曲；玻璃下端支承橡胶垫块厚薄高低不同等。要防止玻璃开裂，就要加强施工中的管理，消除上列各种因素。

2、防止玻璃肋失稳的措施。玻璃肋厚度小板面宽，形成的薄腹梁在风吸力作用下，自由边缘受压，易丧失稳定。当肋高超过12m时，宜采取防止失稳的措施，例如设置固定于自由边缘的水平不锈钢拉杆、设置水平玻璃肋等。在风荷载标准值作用下，玻璃肋的挠度不宜大于跨度的1/200。

3、点支承玻璃

（1）面板。在支承点附近，玻璃面板会产生很大的应力，面板应采用钢化玻璃、钢化夹层玻璃或钢化中空玻璃。采用有限元方法精确分析点支承玻璃的应力在理论上是可行的，但在工程中应用有一定的难度：在孔洞或夹片支承处边界条件难以准确给出，若约束条件稍有差异，其应力计算结果因相差很大难以应用，因此在工程设计中仍多采用公式计算。采用弹性小挠度计算公式时，应考虑折减系数。点支承面板的挠度值由风荷载标准值或重力荷载标准值计算得出，其限值取支承点问沿长边距离的1/60。

（2）支承装置。采用带球铰支承头的钢爪支承装置是目前应用最多、最

为成熟的支承方式。由于支承头穿过玻璃，必须注意密封防渗；中空玻璃还要采用多道密封措施防止漏气。采用夹片式支承装置，玻璃可以不用开孔，不存在漏气问题，在广州会展中心、天津泰丰植物园中应用效果很好。夹片中应设置水平托板和柔性垫片支承玻璃自重。背栓式支承在国内已有应用，背部开锥孔，用锥形锚栓固定的方式可以避免出现冷桥，板面美观。背栓式连接对设备、支承装置和施工工艺有较高的技术要求，要总结经验，推广应用。

六、建议与展望

1、建议我国的各种建筑幕墙与门窗技术规范，明确规定各类幕墙与门窗的设计使用年限、设计基准期和结构重要性系数、正常使用极限状态和承载能力(抗力)极限状态的标志和设计限值、各种极限状态设计所对应的荷载和作用效应组合，合理规定各类幕墙与门窗的正常使用极限状态和承载能力(抗力)极限状态的物理性能及力学性能验证检测具体要求。

2、作为一种新型的建筑装饰手段，玻璃幕墙的使用给我国建筑行业的发展注入了新的血液，赋予了新的活力，极大地推动了我国建筑行业的发展，在建筑发展的历史进程中具有划时代的意义。通过对玻璃幕墙与门窗结构可靠度设计过程中所应注意的问题进行探讨和分析，并采取相应的措施进行纠正，可以有效地完善设计工作，减少失误的出现，实现玻璃幕墙与门窗结构设计的合理化，提高其可靠性和建筑的安全系数，提升建筑的艺术价值，为人们的生活提供更为舒适的外界环境，同时对我国社会主义现代化建设事业的发展也具有一定的推动作用。

结束语

随着玻璃幕墙与系统门窗的不断完善，可靠度设计将会得到更多设计者的重视，在建筑业不断发展的时期下，玻璃幕墙与系统门窗结构可靠度将会发挥着越来越重要的作用。

参考文献

[1]张敏，楼文娟.双层玻璃幕墙风荷载特性的试验研究[J].第十三届全国结构风工程学术会议论文集（上册），2010(04):89-91.

[2]彦启森，赵庆珠.建筑热过程[J].建筑工业出版社，2009，(4):31-35.

幕墙结构设计范文第5篇

关键词：铝合金框架；玻璃幕墙设计；受力

中图分类号：TH161文献标识码： A

一、引言

铝合金玻璃幕墙是一种综合性技术，是安装在建筑主体结构外侧的围护结构，幕墙自身质量荷载和风荷载均传给铝合金框架上，具备了一般幕墙垂直和水平承力构件，同时该幕墙又是完全依靠结构胶把热反射镀膜玻璃粘结在铝框上，大多数情况下不再加金属连接件，把铝合金框体全部隐蔽在玻璃的后面形成连续的大面积玻璃墙面。由于镀膜玻璃无法看到里面，且大部分具有热反射功能，映射周围环境，如蓝天、白云、街景等自然景象。

二、什么叫铝合金玻璃幕墙

在建筑墙体以外，玻璃框格悬挂在铝合金结构框架上。这种铝合金和玻璃组成的墙称为铝合金玻璃幕墙，幕墙的自重和风荷载均传给铝合金框架上，幕墙由于设计型式和分格不一样，可以得到各种不同立面效果。

铝合金固定窗是在建筑墙体中间用铝材和玻璃组合而成的铝合金玻璃体，称为铝合金固定窗。它和铝合金玻璃幕墙在用材，结构、制造和安装没有相同之处，幕墙比固定窗用料多，设计制作复杂成本要高一倍多。有的厂商给固定窗起名为"简易铝合金玻璃幕墙"，纯系骗人。不少用户图价钱便宜固定窗代替了幕墙。

三、铝合金玻璃幕墙的分类

铝合金玻璃幕墙一般代表有框的铝合金幕墙，玻璃周围有铝合金框格，也就是玻璃嵌在铝合金框格内，玻璃自重和风荷载由嵌玻璃的铝框格承受再传给铝合金框架。铝合金玻璃幕墙即没有嵌玻璃的铝合金框格，而是用结构胶粘在铝合金框格上。玻璃自重和风荷载由胶把玻璃传给铝合金框格。隐框幕墙又分全隐、半隐两种，半隐又分竖隐横不隐和横隐竖不隐两种。

四、铝合玻璃幕墙的设计注意要点

铝合金玻璃幕墙比一般幕墙复杂度要高，并且玻璃幕墙土建设计的形状复杂，技术难度就更大，施工前幕墙的设计者要进行以下几个方面设计计算：

1、收集该工程项目的建筑设计以及土建结构计算的有关资料；

2、选取建筑型材系列玻璃类型并计算出几种特性参数；

3、计算非抗震时，重力荷载和风荷载效应抗震设计时,计算重力荷载\风荷载和地震作用效应；

4、对铝型材和玻璃进行受力分析及内应力计算；

5、作用效应组合计算，取最大值；

6、玻璃自重、强度、变形、计算、满足要求；

7、主体结构与结构件连接部分设计、计算；

8、进行铝合金型材温度作用下计算，确定铝合金型材构造以及截面尺寸；

9、硅硐结构密封胶设计，以及胶逢厚度计算通过以上计算，确定铝合金型材型号，截面尺寸以及预埋位置及埋板、锚筋尺寸等。

五、铝合金框架结构玻璃幕墙的受力分析

框支承幕墙玻璃在风荷载作用下，受力状态类同四边支承板，可按四边支承板计算其跨中最大弯矩和最大应力。此应力与其他作用产生的应力考虑分项系数进行组合后，不应大于玻璃强度设计值fg。

玻璃板材的内力和变形采用弹性力学方法计算较为妥当，目前也有相应的有限元计算软件可供选择使用。但作为规范，为方便使用，也应提供简单、易行且计算精度可满足工程设计要求的简化设计方法。因此，本条对四边支承玻璃面板采用了弹性小挠度计算公式，并考虑与大挠度分析方法计算结果的差异，将应力与挠度计算值予以折减。

原规范JGJ102一％中，在风荷载作用下玻璃面板的应力计算公式为：

公式(5．1)是在弹性小挠度情况下推导出来的，它假定玻璃扳只产生弯曲变形和弯曲应力，而面内薄膜应力则忽略不计。弹性小变形理论的适用范围是：挠度df不大于玻璃板厚度t。

当玻璃板的挠度df大于板厚时，按(5．1)式计算的应力比实际的大，而且随着挠度与板厚之比加大，计算的应力和挠度偏大较多。由于计算的应力比实际大得多，计算结果不能反映玻璃面板的实际受力和变形状态，也会增加材料用量，而且规范规定的应力控制条件也失去了意义。

在原规范JGJ 102--96中，没有规定玻璃面板的挠度要求。实际上，与承载力设计一样．幕墙玻璃的变形设计也是幕墙设计的一个重要方面，因此，本次修订增加了该项内容。通常玻璃板的挠度允许值可达到跨度的1／60，对于跨度为1000mm、厚度为8mm的玻璃板．挠度允许值可达16mm，已为玻璃厚度的2倍．此时，按弹性小变形薄板理论计算的应力、挠度值会比实际值约大30％-50％。依此计算结果控制承载力和挠度，比实际情况偏严较多。

为此，对玻璃板进行计算时．应对原规范JGJ 102―96的弹性小变形理论的计算公式，考虑一个折减系数η予以修。

大挠度玻璃板的计算是比较复杂的非线性弹性力学问题，难以用简单公式表达，一般要用到专门的计算软件，针对具体问题进行具体计算分析。显然这对于常规幕墙设计是不方便的。

英国B．Aalami和D．C．Williams对不同边界的矩形板进行了系统汁算，发表于《Thin Plate Design For Tramverse Loading》一书中。根据其大量计算结果，适当简化、归并以利于实际应用，选择了与挠度直接相关的参量θ为主要参数。

按计算结果，η数值随θ下降很快，即按小挠度公式计算的应力和挠度可以折减较多，

从试验结果来看，玻璃破损是由强度控制的，钢化玻璃破坏时，其挠度甚至可达到跨度的1／30-1／40。因此，在满足基本构造要求的前提下，玻璃挠度控制条件不宜过严，以免限制了其承载力的发挥。对于四边支承的玻璃板，采用其短边边长(挠度)的1／60作为控制条件是合适的。由于在计算挠度时，采用风荷载标准值，同时又考虑大挠度影响对计算值加以折减，所以只要合理选用玻璃种类和厚度，应当是可以满足挠度限值要求的。

夹层玻璃由两片玻璃夹胶合片而成，在垂直于板面的风荷载和地震作用下，两片玻璃的挠度是相等的，即：

因此，两片玻璃分配的荷载按其厚度立方的比例分配。

由于夹层玻璃的等效刚度可近似表示为两片玻璃弯曲刚度之和：

D=D1+D2 （5.6）

所以计算夹层玻璃的挠度时，其等效厚度tc。可按两片玻璃厚度的立方和的立方根取用。当然，也可分别按单片玻璃分配的荷载及相应的单片玻璃弯曲刚度计算挠度，所得结果是相同的。

本条规定与美国ASTM E1300标准有关规定相同，并和上海市建筑科学研究院的试验结果比较一致。

五、结束语

由于当代的建筑对建筑功能及外观的要求日益提高，我国的玻璃幕墙蝉翼也取得了长足的进步。玻璃幕墙以它独有的特点吸引了人们的视线。幕墙早在 100年前就已经在建筑工程中应用，由于当时的材质及加工工艺的限制，无法解决建筑物对幕墙的功能要求。但近二三十年来，在改革开放的大趋势下，由于先进材料及加工工艺的迅速发展，玻璃的类型得到了极大的丰富：各种密封胶、结构胶的成功研制和技术的逐步成熟；隔音防火填充材料等出现了。从而解决了幕墙的功能要求的各项指标。使幕墙成为了建筑产业一道靓丽的风景线。

参考文献

（1）张忠军，浅谈玻璃幕墙建筑的防火设计与施工[J]，建材与装饰，2012（25）；