建筑幕墙结构设计
建筑幕墙是指由金属框架和金属板组成的建筑物的外部围护结构,不承受荷载和功能。一般由面板和框架结构组成。在幕墙设计中,预埋件、幕墙与主体的连接、柱与梁的连接、板的固定位置、防火、防烟、防雷等部位的设置是常见的问题。在设计中,在充分掌握总体设计、结构设计、防火、防烟、防雷设计要点的同时,及时总结设计中常见问题,有效解决,以提高设计质量。
设计 幕墙设计是幕墙施工的首要任务。随着建筑幕墙设计技术的不断发展,板结构的轻量化、安全环保的性能是现代建筑幕墙设计的新要求。建筑幕墙设计不仅要充分发挥建筑幕墙的保护功能,还要传达精美的设计理念、工艺精神和城市形象,处理好建筑幕墙设计中的关键问题。
1、建筑幕墙概念设计的重要性
概念设计在幕墙设计中往往起着决定性的作用。概念设计的主要任务是利用特定建筑空间的总体设计方案和概念,完成结构的总体方案设计,处理结构之间的关系和位置。在设计初期,很多设计的实际操作都无法使用计算机等辅助设备,这往往需要有经验的工程师反复核算,选择效果好的结构设计方案,保证施工质量。在目前的幕墙设计中,大多数设计都是遵循规则,没有创新。即使设计有亮点和差异,但在实际投入生产时,往往会因成本和成本问题而被人们忽视和消除,使这些结构方案无法实现,而继续采用一些传统的方式和方法。因此,我们需要逐步利用好概念设计并积极推广,以发挥概念设计的优势。
2、建筑幕墙结构概念设计的意义
2.1、相关概念 概念设计需要结合当地实际地形、个人设计经验、区域发展趋势和建筑实际使用情况,合理设计幕墙。大多数概念设计不涉及复杂的计算问题,特别是在一些规范性很强的方面,设计师往往根据整体与局部的关系来获得整体设计思路,从整体的角度对幕墙的使用性能进行宏观控制。在幕墙设计过程中,近似边界估计法是一种常用的方法。通过比较和选择,可以快速有效地掌握结构,获得好方案。对设计概念和方案框架的全面把握,可以有效减少今后设计过程中繁琐的内容,准确控制后期数据,从而保证结构的安全性和合理性。
2.2、设计内容
在幕墙结构设计过程中,必须选择合理的承重体系和材料,其中连接方式的选择是关键。幕墙结构设计涉及的技术文件包括设计图纸和技术要求。设计内容概括如下:(1)合理选择结构方案;(2)选择合适的计算图;(3)正确分析计算结果;(4)采取相应的结构措施。在早期选择结构方案的过程中,有必要合理地考虑结构的承载力、造价和适用范围。确保结构安全是设计方案的必要条件,这需要有经验的结构设计师进行特殊设计。计算机分析结果的评估在设计过程中非常重要。事实上,由于计算模型与实际工程不一致,存在许多盲目相信计算软件结果存在重大偏差的例子。因此,计算结果的正确性往往需要有丰富知识和经验的设计师来判断。
3、建筑幕墙设计的基本原则
3.1、安全可靠原则 首先,幕墙设计必须与建筑高度一致。幕墙作为一种围护结构,其安全性是工程设计的重点。相关法律法规明确规定幕墙设计必须以相关法律法规为依据,确保设计水平,提高施工质量,满足市场要求。
3.2、建筑幕墙设计的经济原则 建筑幕墙不仅要考虑其结构安全性,还要考虑经济需求,以保证业主投资的合理性,并利用经济的投资,达到更安全、美观的建筑外观。
3.3、美观原则
建筑幕墙通常是一种建筑装饰,因此建筑幕墙的设计形式对建筑外观的装饰性有着非常重要的影响。建筑幕墙是建筑的外围护结构,是建筑的外部美,是建筑整体形象的直接表达。它对建筑物的整体外部形象有着特别重要的影响。它是建筑设计理念和建筑设计风格的重要体现。因此,在设计建筑幕墙时,应充分理解建筑的设计理念,遵循原有建筑的设计,并注意与整体建筑设计的一致性。同时,建筑工程的出现也是建筑设计师或团队设计理念和风格的展示。因此,在幕墙设计过程中,首先要了解建筑本身的设计要求和概念,注意与之相一致,突出整个建筑工程的艺术性。
4、连接器的设计
幕墙柱与主体结构的连接按其受力方式主要分为拉压连接。由于在压力作用下容易失去稳定性,为了保证幕墙的连接更加可靠,一般设计多采用张拉形式将幕墙挂在主体结构上。 在水平地震和风荷载作用下,主体结构容易发生侧向位移,幕墙构件本身的变形能力相对较小。为了避免主体结构的水平位移对幕墙造成破坏,连接件需要设计成具有一定的位移能力。一般做法是在连接器上开一个横向长圆孔。 此外,由于幕墙的损伤往往首先反映在连接点上,因此应通过计算严格选择连接件的尺寸。一旦连接点出现问题,整个幕墙将陷入安全隐患。因此,连接器必须严格计算,不能忽视。
5、隐框幕墙结构胶设计
在隐框幕墙的设计过程中,很多人经常误解隐框幕墙的所有荷载都是由结构胶承担的。实际上,结构胶属于弹性材料,在重力作用下容易脱落,存在安全隐患。事实上,幕墙规范中提到“对于隐框或水平半隐框玻璃幕墙,应在每个玻璃的下端设置两条铝合金或不锈钢支撑条,支撑条应能承受分格玻璃的重力荷载”。可以看出,重力方向上的载荷由玻璃支撑条承担,而不是由结构粘合剂承担。
6、幕墙的防火设计
对于高层建筑来说,防火设计是非常重要的。一旦发生火灾,将带来严重后果。然而,在高层建筑中,容易发生火灾事故。因此,在幕墙设计过程中,应注意防火设计,幕墙与楼板之间的缝隙和连接一般应采取精细处理措施,幕墙与楼板之间的缝隙用防火岩棉或其他厚度不小于100mm的不可燃材料填充,以防止火灾时火焰和烟雾向上移动,从而隔离火灾。背衬岩棉为厚度不小于1.5mm的镀锌钢板。许多图纸中都使用铝板,这是不允许的,因为铝板的耐火极限不能满足要求。同时,同一块玻璃板不得穿过两个防火分区,因为一旦玻璃被加热和破碎,两个防火分区就会连接起来,导致火灾蔓延。
7、幕墙的防雷设计
在设计防雷节点时,应优先考虑建筑物本身的防雷设备。幕墙柱、梁与建筑物本身的防雷系统应有效连接,确保幕墙防雷系统与建筑物形成系统的防雷网络。设计时应注意以下几点:第一,幕墙的金属柱应与建筑物主体的防雷系统可靠、有效地连接,保证导通通畅。第二,当建筑物的主楼层上有水平均压环时,必须将均压环从上到下与避雷引下线连接。避雷针安装前,应清除接触面表面的非导电保护涂层,并焊接与导电路径对应的柱埋件或固定件,通过圆钢或扁钢与水平均压环连接,形成光滑的防雷路径,并在焊缝和连接线上涂防锈漆。
随着我国建筑工程的不断发展,建筑幕墙工程的施工技术也取得了一定的进步,但建筑幕墙工程设计中存在许多难点,这就增加了建筑幕墙工程设计的难度。因此,应加强建筑幕墙工程设计水平的不断提高,严格控制建筑幕墙工程的设计质量,防止建筑幕墙工程设计中的质量安全事故。同时,在设计过程中,科学合理地选择建筑幕墙,充分发挥建筑幕墙的作用,满足人们对建筑幕墙的功能和审美要求,从而促进建筑幕墙工程的不断发展。因此,笔者认为应加强对建筑幕墙设计的深入探讨,以促进我国建筑的长期可持续发展。
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