前言：中文期刊网精心挑选了幕墙结构设计范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
幕墙结构设计范文1
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、场馆类建筑玻璃幕墙的概述
随着我国国民经济的快速发展, 近年来在我国大中城市中涌现出了一大批场馆类建筑，如大型的机场、会展中心、体育场馆等。该类建筑大都具有恢宏磅礴的气势、独具匠心的造型和时尚现代的外观, 成为当地的地标性建筑。建筑玻璃幕墙作为一种新兴的建筑外装饰技术，具有现代感强烈、轻盈通透、节能环保等诸多优点，受到了建筑师的青睐，被广泛应用于场馆类建筑外维护结构中。
目前我国场馆类建筑玻璃幕墙特点主要表现在：
1. 幕墙位于建筑中人流密集的区域，要求具有通透的视野和良好的采光性能，玻璃面板建筑分格尺寸较大，安全节能性能要求高。
2. 玻璃幕墙支承结构跨度较大，采用的多是造型别致、构造轻巧、观感性强的新型结构。
3. 连接节点功能性要求高，且一般为可见结构，要求外观美观，以衬托建筑幕墙的时代质感。
二、天津滨海国际机场二期扩建工程项目机场工程T2航站楼幕墙工程概况
天津滨海国际机场T2航站楼位于机场T1航站楼东侧，总体呈工字型，由主楼与指廊组成，建筑面积约为24.8万平方米。其中主楼地上两层、局部四层结构，主楼地下一层、局部两层结构；指廊为地上两层结构；主楼和指廊局部设有夹层。二层主要为出发大厅、安检、办票、候机区域；一层主要为行李提取大厅、迎客大厅、远机位候机区、贵宾候机室和办公区；夹层主要为旅客到达走廊。整个航站楼长度方向约700m，宽度方向约402m，为超长结构。
图1 机场工程T2航站楼幕墙工程总体效果
三、玻璃幕墙支承结构设计
1. 幕墙支承结构
该幕墙采用不锈钢拉杆框架式玻璃幕墙系统，横梁采用宽体式遮阳设计，突出玻璃面450mm。幕墙承受的风荷载通过大尺寸截面横梁传递到后面空间桁架钢结构上，空间桁架钢结构再通过二连杆机构将水平风荷载传给网架下弦结构，屋面系统只承受作用于幕墙的水平风荷载；幕墙的自重荷载通过隐藏在玻璃分格间胶缝内的不锈钢拉杆承受，最终通过空间桁架钢结构将自重荷载传递到楼层结构上。
幕墙龙骨采用6063-T6铝合金型材和6063-T5铝合金型材，铝型材室内外外露部分表面均采用氟碳喷涂处理，三涂两烤，膜层厚度不低于45um。支撑玻璃幕墙的空间桁架钢结构采用国产优质Q345B钢材，外表面采用氟碳喷涂处理。
隐藏胶缝内的不锈钢拉杆材质为S630，幕墙不锈钢拉杆高度大于16m时，采用直径为Ф20mm的不锈钢拉杆；当幕墙不锈钢拉杆高度小于等于16m时,采用直径为Ф16mm的不锈钢拉杆；高低跨部分玻璃幕墙不锈钢拉杆采用直径为Ф14mm的不锈钢拉杆。
根据天津滨海国际机场主体建筑要求，幕墙标准分格为1800mm×3000mm，最大标高37.1m．顶部钢横梁采用280×400×15 mm钢管，幕墙的玻璃、横梁等的自重由拉杆承担，拉杆将所受的力传递给钢梁，钢横梁再将荷载通过桁架顶部的钢梁传给三角空腹桁架，水平方向荷载由顶部铝合金横梁传递给钢梁，双向受力，属于双弯构件。三角空腹桁架采用Q345钢，分别采用3种截面：①、圆钢管Φ245-16 mm，②、圆钢管Φ168-10 mm，③、矩形钢管80×140×12×12 mm。具体节点及三维图详见下图。
图2 标准单元横剖节点图
图3 标准单元纵剖节点图
图4 玻璃幕墙层间连接纵剖节点图
图5 玻璃幕墙与屋面系统连接纵剖节点图
图6 标准单元内视三维大样图
图7 标准单元伸缩缝三维大样图
2. 荷载确定
在作用于幕墙上的各种荷载中，主要有风荷载、地震作用、幕墙结构自重和由环境温度变化引起的作用效应等等。
在进行幕墙构件、连接件和预埋件承载力计算时，必须考虑各种荷载和作用效应的分项系数，即采用其设计值；进行位移和挠度计算时采用其标准值。
根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102 计算，幕墙计算单元的荷载如下。
钢横梁承受组合荷载设计值
水平方向荷载设计值 q水平=q·h1·B1 =2.482×1800×7.5=33507 N
竖直方向荷载设计值q竖直=w·h2 ·B2=0.96×1800×3.0=5184 N
顶部钢梁传递竖向荷载F= 109440×1.5=164160 N
钢横梁承受荷载标准值
水平方向风荷载标准值 qk水平=wK·h1·B1 =1.55×1800×7.5=20925 N
竖直方向自重荷载标准值qk竖直=qk·h2 ·B2 =0.8×1800×3.0=4320 N
顶部钢梁传递竖向荷载Fk= 91200×1.5=136800 N
3. 支承钢结构的强度、刚度设计
本受力体系采用SAP2000 结构计算软件进行计算，标准幕墙计算单元如图8。
图8 幕墙计算单元
2）钢桁架应力结果，见图9
图9 应力比结果
对于圆钢管Φ245-16 mm 最大应力比为0.92＜1.0。
对于圆钢管Φ168-10 mm最大应力比为0.514＜1.0。
对于矩形钢管80×140×12×12 mm最大应力比为0.791＜1.0。
结论：结构强度满足要求。
3）钢桁架挠度结果
挠度最大值fmax=71.7 mm＜28000/250=112 mm
结论：结构挠度满足要求。
四、结语
目前, 国内已有许多大型公共建筑( 如会展中心，机场、体育馆等) 采用大跨度幕墙支承体系，天津滨海国际机场二期扩建工程项目机场工程T2航站楼幕墙工程，该幕墙系统采用了一种大跨度无立柱的幕墙体系，整体结构采用框支撑玻璃幕墙结构和拉杆玻璃幕墙结构相结合的方式。在玻璃面板的每一道横向拼接缝之间都安装有横梁，横梁一端与横梁支撑结构连接，另一端通过芯套与相邻横梁插接，横梁支撑结构上下分别与上顶结构和下底结构连接。上顶结构向下吊装有吊杆系统，在玻璃的自重作用下，横梁始终保持水平状态或处于挠度范围内。吊杆系统在与横梁相交处均穿插于横梁上的预开孔中，并在预开孔下部安装有承重调节螺母，横梁架于承重调节螺母上。玻璃面板并固定在上下横梁的玻璃安装槽口内。本套 幕墙系统实现了大跨度的水平通透空间，在采光及视觉效果上起到积极的作用。
天津滨海国际机场作为“大型门户枢纽机场和北方国际航空物流中心”，它的建成将成为天津机场最为重要的基础设施建设工程，同时充实和完善京津冀都市圈整体功能，提升天津区域综合服务功能中发挥重要促进作用。
随着国内建筑市场的国际化，建筑设计与国际的接轨必然导致幕墙设计向国际惯例靠拢。随着对建筑幕墙认识的深入，对幕墙设计的新要求会促进幕墙设计工作的新变化。中国必将成为全世界超高层建筑幕墙高端研发福地。
参考文献：
[1]《建筑结构荷载规范》GB50009.
[2]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102.
[3]《公共建筑节能设计标准》GB50189.
[4] 李亚峰 浅谈玻璃幕墙工程存在问题及质量控制的要点 安徽建筑 2004
[5] 于春玲 玻璃幕墙工程施工工艺及常见问题防治措施 科技资讯 2005
幕墙结构设计范文2
这是一处玻璃和石材造型相结合的幕墙，因为这种石材造型比原来的不带有凹凸的平面幕墙更具有立体感，而且由于混凝土工程目前的凹凸植模施工费用高且精度很难保证，所以设计院更多的要求幕墙公司来完成各种造型的设计工作。当然还有各种铝的、或玻璃的装饰条，这些都给幕墙设计师在结构构造设计方面带来很大的难题，由于玻璃幕墙的造型日趋复杂，由平面结构向空间结构发展，其受力情况越来越复杂，考虑的受力因素多，材料的性能及组织结构的复杂，大大加大了设计的难度。由于近几年，我国一些大型建筑幕墙在施工时不慎失火而造成了重大损失，譬如：2007年8月14日下午4时34分，在建的环球金融中心大厦53层发生大火；2009年2月9日元宵节晚上21点发生的中央电视台新大楼北配楼的大火，等等，因此现在的施工工地对现场焊接的数量多少进行了严格的控制，而且为了节省人工成本，大量的幕墙系统都采用了单元式幕墙系统，如下图所示：
如图所示，单元式幕墙系统的立柱为闭口料，抵抗侧向荷载靠公、母料发生轻微的变形后嵌合在一起。
下面举例说明：湖北省武汉市某工程立柱,采用如上图所示型材,计算跨度L=3400mm,计算宽度B=1200mm,B1=500mm(造型外挑尺寸),幕墙所处立面高度100米,墙角区域,C类地区,采用简支梁力学模型。
解: 高度变化系数 μCZ=0.616(Z/10)0.44=0.616×(100/10)0.44=1.70
脉动系数 μCf=0.734(Z/10) - 0.22=0.734×(100/10)- 0.22=0.442
阵风系数 βgz=0.85×(1+2ufC)=0.85×(1+2×0.442)=1.60
支承结构从属面积 0.5m×3.4m =1.7m2 log1.7=0.23
体型系数 μS1（1.7）= -1.8+［0.8×(-1.8)-(-1.8)］×0.23= -1.72
μS1= -1.72+（-0.2）= -1.92
风荷载标准值 WK=βgzμZ1μS1W0 =1.6×1.92×1.7×0.35=1.83kN/m2
风荷载设计值 W=1.4WK=1.4×1.83=2.56 kN/m2
风荷载线荷载标准值 qk1=BWK =1.83×1.2=2.196 kN/m=2.196 N/mm
qk2=B1WK =1.83×0.5=0.915 kN/m=0.915 N/mm
风荷载线荷载设计值 q1=BW =2.56×1.2=3.072 kN/m=3.072 N/mm
q2=B1W =2.56×0.5=1.28 kN/m=1.28 N/mm
立柱截面特性如下：（6063-T5铝）
由上图可知: A=2181 mm^2 Iy=1872110mm^4 Wy=38495 mm^3
幕墙立柱的强度校核:
N/A+M/γ/W ≤fa= 90 N/mm^2
立柱的弯矩设计值 Mx=q1*L^2/8 = 3.072*3400^2/8= 4439040 N.mm
My=q2*L^2/8 = 1.28*3400^2/8= 1849600 N.mm
立柱的轴力设计值 (幕墙自重取Gak=0.5 kN/m^2)
N1= 1.2*L*Gak*B
= 1.2*0.5*3400*1.2
= 2448 N
N2=1.2*L*Gak*B1
= 1.2*0.5*3400*0.5
= 612 N
立柱的最大承载力
公料截面(因为轴力对应力的影响较小,忽略分配)
σ1x= N1 / A1 + (Mx*Ix1/Ix)/γ/Wx1
= 2448/1143+(4439040*1780070/3448020)/1.05/27411
= 81.77 N/mm^2 < 90 N/mm^2
母料截面(因为轴力对应力的影响较小,忽略分配)
σ2x= N1 / A2 + (Mx*Ix2/Ix)/γ/Wx2
= 2448/1038+(4439040*1667950/3448020)/1.05/26617
= 79.19 N/mm^2 < 90 N/mm^2
σy= N2 / A + My /γ/Wy
= 612/2181+1849600/1.05/38495
= 46.04 N/mm^2 < 90 N/mm^2
(σ1x^2+σy^2)^0.5= 93.84 N/mm^2 〉 90 N/mm^2
强度不满足要求.
幕墙立柱的挠度校核Umax≤L/180 = 19.44 mm
立柱的最大变形
Ux= 5*qk1*L^4/(384*E*Ix)
= 5*2.196*3400^4/(384*70000*3448020)
= 15.83 mm < 19.44 mm
Uy= 5*qk2*L^4/(384*E*Iy)
= 5*0.915*3400^4/(384*70000*1872110)
= 12.15 mm < 19.44 mm
Umax= (Ux^2+Uy^2)^0.5
= (15.83^2+12.15^2)^0.5
= 19.95mm 〉 19.44 mm 挠度不满足要求.
通过上面的例子可以看出，正立面受荷宽度与侧立面受荷宽度比为1200/500=2.4，应力比为81.77/46.04=1.78,挠度比为15.83/12.15=1.3,从数据上来看,侧向受荷对单元式幕墙的立柱影响还是很大的。而且比例悬殊大的侧向受荷面也会导致在正立面受荷面承载满足的立柱失效。
而且对各种悬在外部的会产生各种安全隐患的石材造型还需在石材表面进行处理防止坠落，对于高度大于100米的石材造型幕墙需适当的提高石材强度，还需进行专家论证。
通常情况下建筑师从美学的角度出发对点、线、面的考虑都会要求幕墙设计师对立柱的看线宽度不太宽，一般都是80~100mm，这也就意味着立柱的侧向惯性矩及抵抗矩的值都不会太大。所以在构造时需尽可能的做成闭口腔体，且每层层高中间需有横梁，这是出于侧向受荷的考虑，因为幕墙立柱在杆件平面外的回转半径一般较小，如果侧向没有支撑点，立柱的侧向长细比会很大，很多时候造成侧向整体矢稳。而且在《玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003》第8.3.1条中提出玻璃不宜兼做支撑结构的一部分。
我们再来看下面这张图：
这是一处以半钢化夹胶玻璃(平整度较好,有哈哈镜的效果,夹胶玻璃属于安全玻璃)为装饰条的玻璃幕墙系统，从图上看隔热型材的螺栓连接处的壁厚比较厚，这是考虑螺栓受拉的结果，因为在《玻璃幕墙工程技术规范JGJ102-2003》第6.2.1.2条中黑体显示型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹受力连接时,其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径。除了上述构造要求外，还需计算：①夹胶玻璃嵌框铝型材与立柱的挂钩连接位强度;②夹胶玻璃承自重用的螺栓抗剪;③夹胶玻璃嵌框铝型材与隔热条接触部分的抗剪;④隔热型材前后铝料螺栓连接处的螺纹抗拉等等,这里就不再一一举例进行计算说明了。
有了这种凹凸造型，对支座的影响也是相当大的，在设计支座的时候一定不要忽略了侧向荷载对支座的影响，万丈高楼平地起，意喻着再高的大楼都要从平地修建起，要把基础打牢。那么幕墙系统的基础是什么呢，就是连接支座，只有有了牢固的支座系统，什么造型，什么装饰才有了后续的设计意义。从连接螺栓，码件(铁或铝)，埋件(预埋或后埋)，每一处都要认真仔细的进行验算，各种不同类型的荷载影响都要有考虑。现在各种类型的结构计算软件也有很多，一些恰当的结构模拟加上一定的经验判断，一定可以设计出更为经济、合适的幕墙系统。在设计的过程中也要多和建筑师、设计院多方面沟通以期能设计出更为合理的幕墙系统。
总之细节决定成败，只有各方面考虑周全，认真仔细的设计每一个环节，才会设计出更多、更好的幕墙系统。
参考文献
［1］玻璃幕墙工程技术规范（JGJ102-2003）［S］.
［2］建筑幕墙（GB/T21086-2007）［S］.
［3］金属与石材幕墙工程技术规范（JGJ133-2001）［S］.
［4］建筑结构荷载规范（GB50009-2001 (2006年版)）［S］.
［5］铝合金结构设计规范（GB50429-2007）［S］.
［6］建筑结构静力计算手册 (第二版)［S］.
幕墙结构设计范文3
关键词：钢铝组合结构；幕墙设计；优点
中图分类号：TU391文献标识码： A
一、引言
钢铝组合结构以其质量轻、强度大、抗火性能好、造价低等优势已成功应用于诸多建筑工程上，不可否认，将钢铝组合结构应用于幕墙设计中可能还存在一些问题，但是，只要不断完善相应的技术与管理规范，并通过计算机辅助计算，对结构进行合理的设计，就能充分发挥钢材与铝材的性能特点，让这项技术在幕墙设计中得以推广与应用。
二、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，而对于大分格、大跨度、大风压地区（如大连、厦门、深圳等）的玻璃幕墙，采用铝合金结构已不能满足幕墙对骨架结构强度和刚度的要求。于是有设计师开始选用工字钢、方钢通等钢型材来做为受力构件。但实际使用中，由于生产加工过程中其精度难以控制在理想范围，导致装饰效果差，而且由于受表面处理的局限性和材料本身性能的影响，极易出现褪色、漆膜脱落等现象，严重者甚至锈迹斑斑。似乎山穷水尽，然而不断地总结经验教训，终于得出了一个比较理想的方案――钢铝组合结构。通过采用一种全新的钢型材―铝型材组合结构作为横梁和立柱，将以上各种结构型式的不足一一弥补，从而有效解决大分格、大跨度、大风压玻璃幕墙给结构所带来的种种问题。
三、钢铝组合结构的优点
1、钢铝组合结构的质量轻
相同面积下，将钢铝组合的立柱型材应用于幕墙结构中，同陶板幕墙、瓷板幕墙、微晶玻璃幕墙、混凝土板幕墙、千思板幕墙相比，能够减轻幕墙的质量，也就减轻了建筑物的质量。
2、钢铝组合结构的强度大
同铝合金立柱型材在幕墙结构设计中的应用相比，铝合金弹性模量是0.7×105MPa，强度设计值85.5MPa，在风荷载较大或楼层数较多的建筑物上，往往不能达到幕墙的使用要求；而钢材的弹性模量是2.1×105MPa，强度设计值为215Mpa，其弹性模量是铝合金的3倍，而强度是铝材的2.5倍，所以，在幕墙设计中应用钢铝组合，其荷载承重力将得到加强。
3、钢铝组合结构设计灵活
钢铝组合结构应用于幕墙结构设计中是将钢材与铝材这两种建筑物的材料有机结合起来，钢材主要承担幕墙荷载，而铝材主要重外表的装饰效果，这种设计既发挥了钢材的高强度、高弹性、价格低的优势，又发挥了铝材好的装饰效果和高耐腐蚀性能的特点，使整个幕墙结构具有高可靠性且经济性良的特点。
4、钢铝组合结构设计的防火性能较强
铝合金在幕墙结构中不能用于承重，因为其强度在高温情况下损失得十分严重，当温度达到250℃时，其强度就会降为原来的1/2，在370℃时，其强度会全部丧失。钢材是典型的建筑不燃材料，它的强度在100℃时会有所降低，但随着温度的升高，其强度又会不断增加。所以，将钢材用于幕墙的承重结构中，整个幕墙的防火性能能够得到提高。
5、防火性能较强
铝材料在250℃下，其强度会降低到原来的一半，而当温度达到370℃时其强度将会丧失，这也正是铝材料不能应用于承重材料的主要原因之一。而钢材料却具有很强的耐热性能，虽然钢材料在100℃时材料的强度会有所降低，但是其强度在100℃之后不但不会随着温度的上升而降低，而且还会有所升高，这正是钢材料可以作为高温下承重材料的一个重要条件。将两种材料组合在一起，恰恰中和了两种材料的优点，使幕墙结构更坚固和稳定。在实际应用中将会更具有材料优势和技术优势。
四、钢铝组合结构应用于幕墙设计中存在的问题
钢铝组合结构在幕墙设计中的应用缺少相应的标准规范。伴随着建筑幕墙技术在国内建筑物上的广泛应用，其市场前景十分广阔，国家对幕墙技术的使用也制订了相关的法规性政策，其行业内部监管部门也出台了技术标准，但钢铝组合结构在幕墙设计中的应用还处于初期的探索阶段，各项规范、规程、标准还没有形成基本配套的体系，这就缺少对这种技术的监管依据，对工程质量的可靠性产生影响。
五、解决措施
上述问题的存在，不利于幕墙的健康发展，甚至构成了隐患。为了防止此类问题的发生，有关部门要相应的提出解决措施。
首先，要增强质量意识、提高质量管理水平、重视设计审核、选好设计人员。幕墙工程是一项要求十分严格而又细致的工作，幕墙工程涉及安全性，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，包括组织机构人员或部门职责、工程全过程的实施和检查细则、质量工作奖罚条例等，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，就是把好质量关，选用合适的原材料。原材料的好坏直接决定着钢铝结构幕墙质量好坏，原材料的选取便是整个工程的关键。所以，相关部门一定要把好质量关。同时，开发新技术，选取更合理的材料，避免出现材料之间发生化学反应等一系列问题的出现。例如，防止原电池反应的发生，可以在钢铝结构之间添加惰性的介质材料，不让两种原材料之间接触，可以良好的避免原电池反应的发生，钢铝结构整体也就更加稳固，幕墙结构更加坚实。再如，可以不断开发新的材料作为钢铝结构中的材料，或者研究新技术，使铝和钢的强度加强，在幕墙结构中更坚固、更耐高温。幕墙结构还在不断地发展中，我们应该通过不断的学习将幕墙结构不断地改进，不断地创新，推动幕墙一步一步的向前发展。多向先进发达国家学习新技术、新方法、新思想，学习研究永无止境。
重要的是国家相关部门也应该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，为幕墙结构的发展推动做出努力。
六、钢铝组合结构幕墙设计的发展方向
随着国内建筑市场的国际化，建筑设计与国际的接轨必然导致钢铝组合结构幕墙设计向国际惯例靠拢。随着对建筑幕墙认识的深入，对幕墙设计的新要求会促进幕墙设计工作的新变化。
超高层建筑的快速发展必将推动建筑钢铝组合结构幕墙技术的进一步创新。大量摩天大楼的建设，必将引领世界超高层幕墙设计和施工水平的发展，包括诸如超高层建筑的风环境理论研究、超高层建筑“风阻尼”――建筑“舒适度”的研究、超高层建筑幕墙抗震安全性的研究、超高层建筑幕墙水密性――等压腔原理的研究、超高层建筑幕墙防火性能的研究、超高层建筑幕墙防雷性能的研究超高层建筑幕墙中“冷弯玻璃的初始压力如何发展”研究、超高层建筑幕墙中“石材使用限高100m”突破的理论研究、超高层建筑幕墙中双层热通道内空气有序流动的研究、超高层建筑幕墙维修更换技术的研究等等，随着这些问题研究不断深入和完美解决，中国必将成为全世界超高层建筑幕墙高端研发福地。
结语
选取合适的建筑材料是建筑设计师们的首要责任。在幕墙设计中，钢铝组合结构的形式将会更受幕墙设计者的青睐，会被广泛的运用于各式各样的建筑当中，会充分发挥出这一特殊材料组合的优越性。改变幕墙设计行业的格局，使我们身边的建筑物更加绚丽多彩。建筑行业将会达到一个新的层次和新的高度。但是钢铝组合当中会存在很多问题，就不一一列举。只要我们能充分的了解材料的特性，再运用计算机这一强大的工具进行模拟的测验，就能得到一些只有在实际操作中才能得到的数据，利用这些难得的数据，再进行分析和计算，就会巧妙的将钢铝这两种材料结合起来，避免很多问题，发挥出这一组合的优越性。
参考文献
[1]刘瑞，探析钢铝组合结构幕墙设计的应用，城市建设理论研究，2014年3期；
[2]胡慧玲，钢铝组合结构在幕墙中的应用，城市建设理论研究，2013年15期；
幕墙结构设计范文4
1 防渗漏构造
假如图1是根据建筑特点及构造尺寸要求所做出的构造设计，并且经过荷载结构计算满足相关规范的要求。这个时候就需要开始考虑安装方式，是计划左右插接还是上下插接，因为在设计EPDM胶条的时候，需要根据安装的方式去考虑胶条的形状，否则统一使用常规的胶条将有可能在系统上带来构造失效而产生漏风、漏水的隐患。
爪型胶条是单元体左右安装插接方式的合理选择，它可以根据不同的左右插接顺序扭转单爪的方向，而且安装位置确定后，单爪将发挥胶条自身的弹性特点紧密与铝合金结构面接触。如果改变插接方式用于上下插接安装，将会使单爪胶条在板块插接时发生扭曲现象，由此就可能出项胶条与铝合金结构面不能够完全充分接触，从而会出现漏风、漏水问题。
柱型空心胶条左右、上下插接方式都可以使用，比较适宜使用在上下插接的安装方式，柱型空心胶条用于单元体幕墙的弹性比其它构件式幕墙要高一些，要求具有合理的弹性压缩量，满足构造空间的压缩、安装要求。有时候会遇到由于胶条在固定槽口内的搭结量不是特充分或者在槽口内的固定不是特别牢固，当使用左右插接安装后，穿过主受力构造立柱会发现胶条有的脱离安装槽口。
2 安全构造设计
2.1 防雷构造设计
由于单元体幕墙主要用于高层建筑、甚至超高层建筑上，有些是用在建筑地标比较高的地理位置上，这些建筑都是以商业性为主，综合这些分析，对于整体建筑的安全性要求也会提高，幕墙在设计时也应从构造上去做好安全设计。
通过主立柱的插接示意图及上下层间位置的插接示意图，不难看出，单元体板块的四周边都具有EPDM胶条构造材料，造成单元体板块之间均是弹性插接构造，板块之间无论是上下还是左右均是不具有互相传递热能、电能的功能，单从密封构造考虑满足了要求，但是从安全的防雷角度分析，确具有一定的防雷安全隐患，所以单元体幕墙在防雷区域内，所有板块都要互相连接，让所有板块都具有防雷安全构造。
2.2 抗震构造设计
图9是一个单元式幕墙局部立面大样图。从外表面上可以看出，单元式幕墙同常规的构件式幕墙具有几乎同样的建筑效果，都具有竖向分格效果、横向水平分格装饰效果，都具有竖向主受力龙骨构件、横向水平龙骨构件。
单元式幕墙与常规构件式幕墙，在龙骨体系上具有以下不同之处，常规构件式幕墙的主受力竖向龙骨是一支单独的竖向龙骨，采用简支梁的体系悬挂在建筑主体结构上，也就是一支独立的立柱同时承受立柱两侧的所可能发生存在的荷载组合，立柱的上端采用简支梁的原理安装，通常是通过转接钢构建悬挂在建筑结构的外侧，在施工安装的时候采用垂直于建筑结构墙面的长圆孔钢构建，在主体结构龙骨全部调整到符合设计要求后将所有的转接钢构建与安装转接钢板（预埋板）有效焊接牢固，下端采用内插芯套保证立柱下端可移动伸缩；中间水平分格效果单元体幕墙与常规构建式幕墙几乎类同，都是由一支独立的水平横梁承受上下所可能发生存在的荷载组合，正常状态下常规构建式幕墙在竖向主立柱伸缩接口处没有水平横梁结构构建，上下主受力立柱的接口处恰好是设立在建筑层间梁的位置，一般都是在层间梁的上下适当位置设置水平横梁。根据常规构建式幕墙的安装构造可以看到，该系统构造如果用在高层建筑结构上，由于高层建筑在地震环境影响下，将会出现沿着纵波、横波较大的变形及位移，这种构造体系难以满足变形及位移的要求。
单元式幕墙的组合结构构造完全不同，它的竖向主受力构造立柱是由左右2支立柱采用插接的机械构造组合成一体，一个单元体板块的左右两支立柱共同承担一个板块的荷载组合，在安装结构体系上充分考虑完全简支体系，满足了在地震环境影响下的不同方向的变形及位移要求。
由图12-13我们可以清楚的看出，单元式幕墙无论是主受力立柱构件还是水平插接的横梁构件都有满足变形、位移要求的缝隙构造，单元式幕墙相比常规构建式幕墙而言，极大的满足了幕墙结构在温度、抗震方面不同方向的位移，满足了建筑高层、甚至超高层幕墙的安全使用需要。
但是在满足变形、位移的同时，我们还需要考虑单元式幕墙在变形、位移的同时不允许脱落的构造措施，充分考虑无论单元式幕墙板块如何变化都不能从安装构造上脱落，只有解决这个技术问题，才能真正意义上设计出满足使用安全要求的单元式幕墙结构。
如图14-15所示以安全构造措施，既保证了单元式幕墙的安装三维调节要求，同时又在单元式幕墙的安装构件上增加了防脱落构造的构件，在铝合金转接构件上设计出限位构造孔，插入限位构件控制单元板块的位移位置，这样设计的目的在于让所有的单元板块都完全简支，给出在不同的方向满足变形、位移的量，控制板块在变形、震动位移的的时候脱离挂装钢构件，保证了单元式幕墙在使用过程中的安全构造要求。
2.3 玻璃安全封边的构造设计
回想一下我们做过或看到的单元式幕墙，一般都是用于建筑高层甚至超高层建筑，当然有的是用于建筑重点项目，总之采用单元式幕墙做为建筑护构造的这类建筑都或多或少具有一定的影响力，因此单元式幕墙前段内容主要分享关于构造、安全的内部设计。
对于单元式幕墙而言，我们不但要仔细分析、研究它的构造性设计、安全性设计，我们还应该研究单元式幕墙在内部构造设计分析清楚后，如何去研究、分析保证使用过程中的构造安全性。这里要说明的是，单元式幕墙不同于常规的构件式幕墙，一旦有玻璃等类似的装饰面板损坏可以从建筑外墙采取措施进行更换，然而对于单元式幕墙来说，装饰面板的更换的确是有一定的难度，而且还不是一般的难度，也就是我们在构造设计的时候就注意保证面板不容易被损坏，而且要研究如何去做到从生产——安装完成的安全保护，这就是这里所提出的面板的“安全保护”构造。
对于明框的单元式建筑幕墙而言，因为在幕墙的外侧已经设计出外漏金属边框，这些构造要求都已经存在。从外表面来看，他们起到一定的装饰作用、满足了建筑师的外观效果要求；从安全构造来看，他们沿着所有板块玻璃的周边加以封边，起到保护玻璃的作用。以上两点综合单元式幕墙从开始组装生产到整个安装的全过程，都加以对玻璃板块给予保护，因为单元板块无论是工厂组装还是现场安装，都需要经过几次的搬运过程，这些过程如果措施不当，都将可能磕碰到玻璃板块的边部，所以明框效果的单元式幕墙一般是不会由于玻璃边部受到外力磕碰而损坏。
然而对于目前常见的隐框单元式幕墙而言，建筑师想要达到的是外饰面整体玻璃的效果，要想满足建筑师的这个概念要求，作为一个专业的建筑幕墙设计师就应该充分考虑，构建式建筑幕墙无论明框、隐框都是框架与装饰面板分开阶段实施安装，而单元式幕墙目前基本上都是整体构建实施安装。
通过以上示意图，主要是告诉大家在设计隐框单元式幕墙的时候，由于单元式幕墙目前基本上都是整体构建，所以也需要考虑玻璃板块的安全构造体系，在玻璃的周边都需要进行安全封边设计，确保单元板块在工厂生产及现场实施安装过程以及所涉及的搬运过程，避免由于玻璃的边部受到磕碰而损坏的问题。
3 开启窗扇的构造设计
一般状态下，一提到开启窗都会认为只是起到通风的作用，其实不是那么简单的通风作用，还与隔声有着一定的联系，如果开启窗扇的构造不恰当，就会使得开启窗扇的密闭性受到影响，由此也会给隔声带来一定的影响，所以开启窗扇的体系设计，从开启构造上而言一定要充分考虑，既要保证通风、隔声的要求，同时还需要满足构造安全的要求，而且必须把构造的安全放在第一位。
普通构件式幕墙的开启窗所有构件都是在施工现场组织实施安装，通常状态下都是采用金属铰链来固定安装开启窗扇，但是由于开启金属铰链质量不统一造成在使用过程中存在着或多或少的质量问题，过去在受某建设单位单位的邀请处理开启窗扇脱落的问题时，就遇到由于开启金属铰链的质量问题而断裂，开启窗扇在使用过程中突然脱落。
对于单元式幕墙而言，因为它本身的品质就比较高，所以在考虑单元式幕墙开启窗构造设计时需要充分考虑构造的安全性，假如是选用金属铰链固定安装开启窗扇的话，就一定多方考察、综合评审它的结构安全性、开启使用的稳定性。
以上是单元式幕墙从构造上进行剖析的简单示意。首先是开启构件上，由于常用的开启五金经常碰到由于开启合页、铰链等会出现质量问题，给幕墙的开启带来使用上的弊端，这里还是建议在设计构造上采用挂钩是设计，当然在挂钩的结构上建议采用内挂钩的构造进行考虑，避免由于使用挂钩给带来的挂钩是用脱落的隐患。
不知大家看上面的图注意到没有，这里的开启扇构造与常规的开启有部分区别，就是在开启密封、排水构造上。在开启上的上部采用隐蔽式密封EPDM胶条，阻止雨水的正常流入；在开启扇边框的构造上设计出一圈闭合的有组织水槽，因为我们考虑的在合理都是理论的，还要考虑超出理论的事情出现，所以水槽的构造上是闭合的，而且阻止水通过开启扇而流入开启窗内的；假如出现理论之外的事情，那么雨水也会沿着我给它们设计好的排水线路，从上进入——分别流入两侧竖向线路——沿着竖向进入下部，最后沿着下部扇的构造底部流出。
4 单元式幕墙值得我们继续从事构造研究
根据建筑市场的发展趋势，会出现越来越多的高层建筑、甚至是超高层建筑，根据单元式幕墙的施工周期短的特点，会越来越受到建筑行业的喜爱，这就要求我们从事建筑幕墙的专业人士不断总结经验，总结施工技术难题，逐步设计出符合社会需要的建筑幕墙新产品。
通过幕墙行业刊物，我这里只是从安全、抗震、防雷、防水等角度对单元式幕墙做了简单的构造设计需要注意的问题进行分析，其实还有许多构造上需要注意的部位，这里不再一一进行分析。
幕墙结构设计范文5
中图分类号：S611文献标识码： A
关键词：幕墙技术；钢铝组合；结构；优势；问题
当前，在我国建筑行业中幕墙技术的应用越来越广泛，发展速度越来越快，受到人们的广泛青睐。幕墙技术的优点主要表现在环保节能、性能稳定、形式多样、安全可靠等方面，通过利用钢铝组合结构，使幕墙技术得到了进一步的发展，更是兼具了质量轻、强度高、成本低等优势。现代人们的审美理念、审美的角度都有了很大转变，对建筑的外观质量、整体性能以及独特性都有了更高的要求，因此，出现了极具特色的大跨度建筑体系。为了应对建筑发展的新趋势，幕墙的新要求将会层出不穷，从而使幕墙设计趋向于运用新材料、新技术以及新结构。本文将在钢铝组合结构在幕墙设计中的应用和可能存在的问题进行深入的研究和探讨。
1幕墙设计中选用钢铝组合结构的优势
1.1重量轻
由于铝的密度与其他金属材料相比相对较小，钢结构也是密度小的金属混合物，所以同样大小面积的横梁（立柱）型材应用于幕墙之中，钢铝组合的重量最轻，而混凝土板幕墙、瓷板幕墙、千思板幕墙、微晶玻璃幕墙、陶板幕墙显得更重一些。钢铝组合使得建筑物重量减小。
1.2强度较高
铝合金强度设计值是85.5MPa，弹性模量是70000MPa，因而其性质不能满足楼层数多等风载荷较大的建筑物的设计要求，时常达不到幕墙的使用要求。然而钢材的弹性模量是210000MPa，强度设计是215MPa。从数据可以得知，钢的强度大，这是钢铝组合中最需要的地方，它的弹性能模量约为铝合金的3倍，强度约为2.5倍，因此，钢铝巧妙的结合运用到幕墙设计中，荷载承重会大幅度的加强，强度将会得到很大的提高。
1.3设计多变而又灵活
钢铝组合结构在幕墙设计中，将钢的强度大、弹性好以及价格低的优势和铝的耐腐蚀、装饰效果好等优势有机而又巧妙的结合起来，结合的形式各种各样。这样充分发挥出他们的各自优势，将材料运用到极限，从而使幕墙结构有较高的安全性和经济优势。钢铝组合结构其具有独特的光影和色彩以及良好的建筑艺术效果和建筑风格的造型，因而它具有良好的发展前景。
1.4防火性能较强
铝材料在250℃下，其强度会降低到原来的一半，而当温度达到370℃时其强度将会丧失，这也正是铝材料不能应用于承重材料的主要原因之一。而钢材料却具有很强的耐热性能，虽然钢材料在100℃时材料的强度会有所降低，但是其强度在100℃之后不但不会随着温度的上升而降低，而且还会有所升高，这正是钢材料可以作为高温下承重材料的一个重要条件。将两种材料组合在一起，恰恰中和了两种材料的优点，使幕墙结构更坚固和稳定。在实际应用中将会更具有材料优势和技术优势。
2存在的问题
玻璃幕墙在现代建筑中被广泛使用，是因为具有独特的光影效果与色彩以及造型，因此应用前景广阔。但在实际工程使用中，我们仍然发现很多不足之处，比如：铝合金立柱型材，其在幕墙结构中本应用最多，但目前，其薄弱环节却越来越明显。其原因可能是铝合金的强度低，弹性模量小所致，若其应用在楼层数较多或风荷载较大的幕墙中恐难以为任。
再者，在实际运用中由于所运用的材质的原因，铝和钢在某些介质中还有可能形成化学上所谓的原电池，这对整个幕墙的安全性和可靠性有着极大的影响。如果能选用一些其他非原电池原料的材料将铝合金与钢隔开或避免其与原电池介质接触，可以避免这一缺点，这也是幕墙设计材料中需要改进的部分。
目前，在幕墙设计中应用钢铝组合结构还缺少与之相关的明确的标准和良好的行业规范。幕墙技术在建筑领域的大量应用和开阔的市场前景的背景下，即使国家出台了与之相关的政策法规，以及有关行业的监管部门制定了技术标准，但是钢铝组合结构在幕墙中的运用还处在探索的早期阶段，标准规范还没有形成最基本的体系与之配套，进而使得监管缺乏依据，工程质量也受到相应的影响。
3钢铝组合结构中计算机技术的应用
在运用钢铝组合结构时需要对其性能进行分析与计算，使结构的承载力达到设计要求。就需要利用计算机技术对组合截面进行模拟计算，具有一定的难度。
3.1计算机辅助计算方法的假设条件的设定
1）由于在钢铝组合结构中，钢材和铝型材紧密地结合成一体，其在垂直于结构的承载作用可以认为二者是相同的，所以，假设在水平荷载作用下，钢材和铝型材的挠度相等，即等挠度原理；
2）除此之外，轴向力所引起的应力极小，所以可以不予考虑，假设轴向力所引起的应力为0。
3.2钢铝组合结构的计算机辅助计算方法
求出等效形心轴，就可以对已经形成整体面域的钢铝组合结构的截面图形使用“炸开”命令，而后，再执行“面域”步骤和“布尔运算差集”步骤，之后再对钢材和铝型材截面图形执行“质量特性”命令，就可以求出基于等效形心轴的和值。
由于对于大跨度幕墙结构中钢铝组合结构的应用最重要的数据就是挠数，所以其计算结构最终得到钢铝结构的挠度，这种借助于计算机辅助技术进行的计算，虽然和实际值有些偏离，但基本上不影响其应用于实际工程设计中，因为其计算结果的实施偏差小于3。
4解决措施
上述问题的存在，不利于幕墙的健康发展，甚至构成了隐患。为了防止此类问题的发生，有关部门要相应的提出解决措施。
首先，要增强质量意识、提高质量管理水平、重视设计审核、选好设计人员。幕墙工程是一项要求十分严格而又细致的工作，幕墙工程涉及安全性，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，包括组织机构人员或部门职责、工程全过程的实施和检查细则、质量工作奖罚条例等，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，就是把好质量关，选用合适的原材料。原材料的好坏直接决定着钢铝结构幕墙质量好坏，原材料的选取便是整个工程的关键。所以，相关部门一定要把好质量关。同时，开发新技术，选取更合理的材料，避免出现材料之间发生化学反应等一系列问题的出现。例如，防止原电池反应的发生，可以在钢铝结构之间添加惰性的介质材料，不让两种原材料之间接触，可以良好的避免原电池反应的发生，钢铝结构整体也就更加稳固，幕墙结构更加坚实。再如，可以不断开发新的材料作为钢铝结构中的材料，或者研究新技术，使铝和钢的强度加强，在幕墙结构中更坚固、更耐高温。幕墙结构还在不断地发展中，我们应该通过不断的学习将幕墙结构不断地改进，不断地创新，推动幕墙一步一步的向前发展。多向先进发达国家学习新技术、新方法、新思想，学习研究永无止境。
重要的是国家相关部门也应该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，为幕墙结构的发展推动做出努力。
4结语
选取合适的建筑材料是建筑设计师们的首要责任。在幕墙设计中，钢铝组合结构的形式将会更受幕墙设计者的青睐，会被广泛的运用于各式各样的建筑当中，会充分发挥出这一特殊材料组合的优越性。改变幕墙设计行业的格局，使我们身边的建筑物更加绚丽多彩。建筑行业将会达到一个新的层次和新的高度。但是钢铝组合当中会存在很多问题，就不一一列举。只要我们能充分的了解材料的特性，再运用计算机这一强大的工具进行模拟的测验，就能得到一些只有在实际操作中才能得到的数据，利用这些难得的数据，再进行分析和计算，就会巧妙的将钢铝这两种材料结合起来，避免很多问题，发挥出这一组合的优越性。
参考文献
[1]陈卫群，吴树甜，梁隽，陈中.技术与艺术的完美结合―广州塔幕墙设计[J].建筑技艺，2011（3）.
幕墙结构设计范文6
1 工程概况
上海中心大厦工程位于上海市银城中路501 号，上海浦东新区陆家嘴金融中心区Z3-1，Z3-2 地块。建成后的上海中心将成为上海新的制高点，同时，与金茂大厦、上海环球金融中心组成“品”字形关系的建筑群，构成陆家嘴金融商业贸易区新的天际线。
2 建筑设计
2.1 建筑布置与功能划分
上海中心为一多功能的摩天大楼，主要用于办公用途，同时配有酒店、商业、观光等其他公共设施。塔楼地上124 层，地下5 层，建筑高度为632m，裙房地上7 层，建筑高度为38m，整个建筑地上总面积约38万m2，地下总面积约14 万m2。塔楼地上部分沿竖向共分为9 个区，其中，1区（包括裙房）是高档商场、餐饮以及大型会议厅，2~6区为办公楼，7区和8 区为五星级的酒店，9区为观光层。
上海中心建筑组成包括以下几部分：内部主体楼层、内层玻璃幕墙、外层玻璃幕墙和柔性支撑体系。其中，塔楼内部主体标准楼层呈圆形，圆心沿高度方向对齐，楼面半径逐渐收缩。在每个区段的顶部外侧与内侧玻璃幕墙之间，布置有一个空中大堂。
上海中心突出了“垂直城市”的高层建筑设计理念，采用了创新的中庭解决方案，在每个区布置了空中花园，类似于城市中的广场，这些中庭为建筑提供了互动交往的空间，内部布置有餐厅、咖啡厅、商店等，同时，中庭内种植了大量的绿色植物，提高了交流的品质。这种新型中庭的布置方式对传统的层叠式功能结构理念提出了新的挑战，从而将高质量的空中城市生活概念引入到高层建筑中，打造了一座立体城市。
2.2 建筑外立面造型设计
上海中心建筑设计的一个重要思考内容是如何与金茂大厦的节节宝塔、环球金融中心的锐利边角造型形成完整而和谐的关系。建筑师采用旋转上升的建筑造型，这一构思来源于哲学中“螺旋式发展”的逻辑概念。在此理念的基础上，上海中心与金茂大厦、环球金融中心形成了“过去、现在、未来”的时空联系。
建筑外立面的基本几何图形为倒圆角的三角形，通过改变三角形沿竖向的旋转角度和缩放比例实现整个外立面的变化，因此，如何确定三角形的旋转角度成为参数化设计的关键。
由于上海地区的风荷载较大，同时，风荷载对超高层建筑结构设计的影响巨大，所以建筑师与风工程专家对上海中心外立面幕墙进行了多方案的对比。比较发现，当外幕墙采用120°的旋转角度时，整个塔楼不仅具有动态的美感，而且相比普通的方形塔楼，旋转塔楼承担的风荷载减小了24%，从而大大降低了塔楼的结构造价。
3 结构设计
3.1 结构体系选型
上海中心独特的建筑造型、超高的建筑高度、复杂的建筑环境给塔楼的结构设计带来了巨大的挑战，许多结构设计问题没有现成的答案可寻。同时，上海中心结构设计不仅要保证其安全性，而且需要综合考虑结构造价以及施工的可行性，更重要的是如何满足建筑理念以及使用功能的要求，真正成就建筑之美。
上海中心建筑高度632m，结构高度580m，底部外圈直径83m，结构高宽比7.0，内部核心筒尺寸为30m×30m，核心筒高宽比19.3，核心筒占底层平面面积的16.6%。经过对国内外多个超高层建筑进行分析，发现对于超高层建筑来说，结构整体高宽比、核心筒高宽比和核心筒所占面积比例是影响超高层建筑的关键因素。对于上海中心来说，由于核心筒尺寸较小，导致核心筒的抗侧刚度较弱，因此，如何有效提高外部框架结构参与塔楼整体工作，成为了结构体系选型的一个关键问题。
通过对多方案的比较，上海中心采用了“巨型框架-核心筒-伸臂桁架”结构体系，该结构体系突出的优点是一方面结构效率很高，可以充分利用结构材料抵抗重力和水平荷载，从而降低结构造价，另一方面，该体系为建筑创造了外立面大空间的感觉，从而最大限度地提高建筑外立面的通透度。
结合建筑“垂直城市”的概念，结构设计从下到上也分为9 个相同区段。塔楼内部的核心筒与的巨型框架柱通过结构加强层（建筑设备层、避难层）中的伸臂桁架有效地联系在一起，从而形成了完整的结构体系。
设计过程中采用BIM 技术将结构设计与建筑设计以及机电设计结合起来，从而大大提高了多个专业之间沟通的效率，降低了出错率。
4 外幕墙支撑结构设计
4.1 外幕墙支撑体系选型
如何实现上海中心扭转上升的外立面幕墙是整个塔楼设计的一个关键，该幕墙突出的特点是几何造型非常复杂，同时，幕墙的视觉效果要求很高。在幕墙支撑体系的比选阶段，结构曾提出了刚性三向网格支撑方案，该方案的优点是结构变形小，施工难度较低，但是，该方案对建筑外立面影响较大。
基于建筑幕墙轻盈的要求，最终采用了柔性吊挂支撑结构体系。幕墙支撑结构体系采用分区吊挂的形式，分设底部1 区幕墙、中部2~8 区幕墙（典型区）、顶部塔冠幕墙共三个独立区段。采用分区布置后，可有效降低幕墙支撑结构与主体结构的相互作用，从而减小结构构件内力，优化构件截面与形式。
各区幕墙支撑体系均为独立的基本单元，并且采用相同的结构体系，具体为“悬挂钢结构+ 径向撑杆+ 水平斜撑”的幕墙支撑体系。根据建筑平面扭转形态，支撑结构为相应在平面尺寸向上逐步缩小并每层旋转1°的径向支撑，并通过环梁与吊杆悬挂于各区的设备层。
4.2 关键节点设计
该方案的优点是结构支撑构件布置与建筑幕墙分隔合二为一，结构与建筑协调统一，但是，该方案对结构设计以及施工提出了巨大的挑战。由于采用柔性体系，幕墙结构与主体结构之间在重力荷载以及水平荷载作用下会产生变形差，如果不能有效地释放该变形差，将会导致幕墙结构与主体结构发生碰撞，最终导致玻璃幕墙发生破坏。
为解决变形差问题，结构设计在幕墙水平支撑以及吊杆底部采用了伸缩支座，该支座有效地释放了幕墙支撑结构与主体结构之间的变形差，从而保护了幕墙支撑结构自身的结构安全性。为了准确确定该伸缩支座的滑移量，结构分析过程中综合考虑了外幕墙在重力荷载、风荷载、地震作用、温度变形以及施工过程中的内力和变形情况，经过大量的分析与试验研究，最终完成了伸缩支座的设计，从而保证了上海中心外幕墙的安全性。
