横向钢龙骨受力幕墙体系的设计要点应用分析

崔磊

摘要：现代建筑幕墙的广泛应用有效推动了幕墙体系的发展与进步，同时也使得更多先进的施工技术与新型功能材料在幕墙建设体系中得到了广阔的应用平台。其中横向钢龙骨受力幕墙体系便是一种结合了先进技术与新型材料的先进幕墙结构的典型，该幕墙体系在未来的建筑幕墙领域中会占据主要的地位，因此具有极高的研究价值与优化价值。本文重点就横向钢龙骨受力幕墙体系的设计要点进行了分析探讨。

关键词：幕墙；钢龙骨；横向受力体系；设计要点

引言：幕墙形式的不断推陈出新以及幕墙功能性特征的进一步丰富，使得新型幕墙施工技术和更加先进的幕墙受力体系获得了广阔的市场空间，而对设计单位而言掌握高水平幕墙设计的方法与理论极为重要。以钢龙骨作为幕墙受力体系的连接关键部分，通过对横向龙骨特色与吊杆受力体系的科学组合与合理应用，能够大幅度提高幕墙整体结构的抗压强度与抗变形能力。因此，基于横向钢龙骨受力体系的设计理念对相关设计要点以及设计问题的优化措施进行了有效探讨。

1  幕墙设计的原则以及要点分析

现代幕墙在建筑体系中的主要作用集中体现在对建筑外围的安全防护以及建筑外部景观的美化方面，因此其本身结构应具备良好的稳定性、轻巧的结构特征以及透光控制性能等特殊的功能特点[1]。因此在进行幕墙结构与功能设计的过程中，应将其功能需要作为设计理念的核心，围绕幕墙功能的实现以及实际应用价值的体现进行相应设计内容的补充与完善。为了能够更好的保障幕墙设计方案的可行性以及提高幕墙结构的施工质量与建设效果，应在设计幕墙时遵循以下几方面原则。

1.1 安全性原则

幕墙结构对于建筑体系的安全防护功能发挥着一定的补充作用，具有良好质量和稳定性的幕墙能够更有效的保障建筑使用者的生命安全。因此，在进行幕墙结构设计时应遵循的首要原则，便是要确保幕墙结构的安全性能与可靠性达到标准的设计要求。而对于现代建筑幕墙结构和受力体系而言，安全性与可靠性主要表现为抗压强度性能、自重荷载能力水平以及抗风阻能力和温度应变控制性能等几个关键参数方面。幕墙设计方案中对于这些性能参数的标准应具有严格的要求和误差限度，同时更要确保在设计过程中对相关要求具有充分的体现。除此之外，由于受到地域性自然灾害以及气候变化特征的影响，很多幕墙的结构设计还要考虑到地震、强风等灾害问题可能对幕墙受力结构造成的破坏以及影响到幕墙体系的使用安全[2]。

1.2 造型美观性原则

建筑幕墙结构的功能和应用价值不仅仅体现在安全防护方面，同时随着现代化建筑物功能水平以及设计形式的不断更新和丰富，幕墙结构自身的造型美观性和其结构与建筑设计体系之间的融合搭配效果都是至关重要的。美观轻巧的幕墙体系能够更好的提高建筑整体的设计感和高级感，有利于商品建筑的销售和广泛推行，因此在设计幕墙时遵循和保证对造型美观性原则的体现，能够进一步提高幕墙设计的经济价值和社会价值。通常情况下幕墙体系的造型美观性特点，主要与设计人员的自身审美观念、专业水平和设计工作经验有着密切关联，并且新的创意设计思想和新型功能材料的应用也至关重要，这些因素的综合影响能够决定幕墙设计的水平与效果能否满足社会建设的发展要求。

1.3 结构稳定轻巧性原则

由于钢结构幕墙本身施工原材料物理性质的影响，导致幕墙结构体系的自重较大的问题，一直以来都是在设计幕墙受力体系时需要重点关注的对象。在实际建筑工程领域中，幕墙结构的应用范围包括低层建筑与高层建筑等，尤其对于长期处于高空环境的幕墙结构，其自身结构的自重和稳定性特点对于保障幕墙的使用安全是尤为关键的影响因素[3]。因此，在进行相应幕墙受力体系设计时有必要充分参考和有效遵循结构轻巧稳定性的原则，通过科学的零部件衔接技术和先进的创新设计理念，将传统幕墙结构体系中不必要的部分进行优化与替换，使得能够获得整体结构轻巧、安装便捷以及受力体系更加稳定的幕墙设计方案。在此基础上，可以通过合理应用新型轻质材料来代替一些传统金属材料，在保障结构力学性能与工作性能达到安全建设标准的前提下，对部分非关键性结构零部件进行合理改进，从而达到更高的设计创新水平和结构自重控制效果。

1.4 环保节能性原则

现代钢结构幕墙的节能环保设计问题，越来越受到专业设计工作人员和有关管理部门的充分重视，这是由于幕墙结构在建筑体系的功能发挥方面具有重要地位，同时其自身的维护与保养也会造成一定程度的能源和物质资源的消耗。因此，要在设计幕墙受力体系和功能结构时更加注重对环保与节能性能的体现，不能忽略对环保节能设计原则的参考与借鉴。通常情况下为了能够有效提高幕墙体系的节能效果，需要在设计理念的形成过程中结合幕墙装饰建筑自身的节能体系进行综合分析，旨在通过科学的创新设计手段使得幕墙体系与建筑节能体系之间形成良好的协调配合效果，从而显著提高幕墙结构的节能性能水平。除此之外，对于新型环保材料的广泛应用，也是幕墙设计过程中应该着重关注的问题，只有通过有效的技术创新和设计理念创新，才能够真正提高我国幕墙设计的整体水平与能力。

1.5 提高先进技术应用占比的原则

传统老旧的幕墙设计方法与设计理念，在新的发展体系下难以获得更加优越的应用平台，因此要在设计工作中更加注重对新技术和先进理念的挖掘与应用，通过提高先进技术在设计方案中的占比来保障幕墙体系设计的更加科学化、高水平化以及合理化。设计人员应对新技术为代表的新设计理念进行深入充分的了解，设计理念的更新与发展依赖于不断地对创新思维的开拓和研究，同时要抱有开放性的思想来接纳新技术和相关的新材料，依靠技术更新所带来的巨大推动力努力提高全行业的设计水平与专业发展眼光。同时，也要对新技术的成型体系和未来发展应用价值做出有效的探寻，将幕墙设计的发展眼光放长远，提高对该行业未来发展高度和发展前景的充分重视，这样才会有更多的动力来保障幕墙设计工作的稳步推进。

1.6 经济性原则

经济性原则往往是幕墙结构体系设计人员最容易忽略的一项内容，但却是在幕墙工程的实际施工建设过程中，对成本控制和企业发展影响最大的一个因素。优质的幕墙设计方案既要保障好质量与设计水平达标，同时也要兼顾经济性发展和保障原则，在设计幕墙结构与受力体系时应充分参考经济市场所能够提供的各类真实数据信息。尤其对于钢结构幕墙工程的设计而言，幕墙施工原材料的采购与管理成本需要大量的资金供应并占据了相当一部分的成本空间，因此只有充分认识到经济性原则在幕墙设计过程中起到的关键性影响并加以重视，才能够有效提高幕墙设计方案的可行性与可靠性。

2  横向钢龙骨受力幕墙体系设计的方案分析

横向主钢梁龙骨设计类型与传统的竖向主梁设计理念是有很大差别的，横向梁的设计难度主要表现在，由于主钢梁自重的影响而导致横向梁在重力方向上，更容易出现弯折以及结构受损问题。因此，必须要确保在横向梁设计时具有足够的力学性能，才能够保证幕墙体系的实际应用安全不受影响，不会由于长期的受压荷载而造成横向梁翻转等不良现象的产生。因此，结合横向钢龙骨受力幕墙体系的设计要求与实际应用需求，可采用以下三种方案进行科学设计。

（1）横向钢梁的存在作为主要受力杆结构，并将竖向的吊杆作为重力荷载的主要承担者。通过选用具有良好抗弯刚度的材料作为竖向钢梁杆件的基本构成材料，能够显著提高竖向吊杆的承载能力以及对重力的长期抵抗能力，因此可以有效避免幕墙的横向钢龙骨在重力作用下出现翻转的问题。同时，竖向的抗弯刚性吊杆与横向的钢龙骨之间，也能够形成较为稳定的刚性抗压结构体系，这两者之间的协同作用可以显著改善由于钢梁自重问题，而引起的幕墙受力体系受力不均、主体结构不稳定等不良现象。

（2）可以通过设置两道吊杆的方案来有效抵抗重心偏移造成的横向钢梁翻转问题，在两道拉索中起主要稳定作用的是竖向拉索，可以通过对动能的转化来调节幕墙横向钢梁的重心偏移率，使得横梁重心能够在拉索作用下恢复到稳定的动态平衡状态。除此之外，两道拉索方案的设计优点更在于能够使得幕墙受力体系中的各个方向力偶达到平衡水平，从而提高幕墙受力体系的稳定性与可靠性，更好的保障横向钢龙骨结构在一定的外力影响作用下，也能够保持较高的稳固效果与承载性能。

（3）以重力的传递理念作为设计方案的核心，可以通过科学灵活的应用拉杆所具备的力的传导作用，将横向钢龙骨的自重影响转移和分散到相应的受力位置，这样便能够实现对整个幕墙受力体系稳定性的良好把控。通过将钢托板与吊杆两种结构进行合理的结合，通过设置在玻璃缝隙中的吊杆来传递玻璃的重力至主要受力钢梁结构处，让钢梁来承担相应的重力影响，同时又通过另一端的吊杆将横向钢龙骨的自重受力传递到主承载结构处，这样便有效实现了对重力影响的合理分配和调节作用，更好地保障了幕墙横向梁受力体系的稳定运行效果。双吊杆方案设计图如图1所示。

图1  双吊杆方案设计图

3  玻璃设计要点及分析

通过采用上述的幕墙受力体系设计方案，可以将玻璃受到的重力载荷传递至钢梁承载结构中，从而能够减少幕墙玻璃的载荷压力，更好的提高幕墙受力体系稳定性。通常情况下根据长期的设计经验可以发现，在玻璃边长的1/4处具有最大的受力位置，因此为了有效避免幕墙玻璃受压过大而出现安全隐患问题，可以通过将钢托板设置在玻璃边缘处。这样也可以满足幕墙玻璃受到风载荷、地震载荷等方面因素的影响控制标准，并且有效分散了玻璃自重载荷对于受力体系的施压作用。在此过程中，钢托板对于玻璃的保障作用是至关重要的，因此设计要点应集中在对钢托板自身刚度、强度以及承托重力水平的参数标准设定方面，可以通过模拟组合载荷作用的实验形式，来计算出相应的玻璃托板的性能参数设计指标，从而更好地指导幕墙受力体系设计的方案拟定和效果实现工作。

结束语：综上所述，横向梁钢龙骨幕墙受力体系的设计对于工作人员的专业性理解水平和创新设计思维的考察非常全面，设计方案的制定也要充分考虑到不同材料的性能和受力结构的特点，这样才能综合性的把握横向梁幕墙受力体系的设计要点和管控标准。要集中力量对先进技术的引进、新材料的应用和新设计理念的学习进行探究，以此为基础更有效的提高我国幕墙设计领域的整体发展水平与能力。

参考文献：

[1]陈锦华.建筑幕墙设计及施工质量控制[J].石材,2022(11):115-118.

[2]恽燕春,蔡一栋,徐爽.参数化幕墙设计在高品质绿色建筑中的应用[J].建筑科技,2022,6(05):3-6.

[3]邬四.高层建筑玻璃幕墙设计与施工技术探究[J].散装水泥,2022(05):180-182.