建筑幕墙设计中优化问题分析

 摘要：建筑幕墙作为一种具有装饰效果的轻质墙体其设计对于中立面、节点系统、以及幕墙
支撑结构都有着非常严格的要求，为了使建筑幕墙在确保其质量的同时使生产成本降到最
低，就要对其设计方案进一步优化。因此本文就建筑幕墙设计中优化问题进行浅析。

 

　　

 关键词：建筑幕墙；优化设计；分析 

　　

 

　　

 一、建筑幕墙的概念 

　　

 建筑幕墙是指由玻璃、石板、铝板等材料和支撑装置以及支撑结构共同组成的，并且其

自身具有一定适应主体结构变形能力、不承担主体结构所受荷载的外墙护围。作为建筑物的
外墙护围它也目前是现代大型建筑以及高层住宅常用的一种具有装饰效果的轻质墙体。主要
是由结构框架和镶嵌饰面板材组成，材质轻盈并且美观。建筑幕墙目前普遍采用陶瓷板、高
压层板、金属板、玻璃等材料制作。由于建筑幕墙是用来起装饰效果的轻质墙体，因此在设计
当中具有很大的灵活性，除了要求墙体美观大方以外，还要考虑到成本控制等一些因素，
总之就是要做到将幕墙结构与建筑外观相匹配的同时并达到功能的标准化以及施工操作的
简约化。幕墙施工是幕墙工程的重要环节，施工质量的优劣程度都直接影响着幕墙性能的实
现。由此不难看出在进行进行建筑幕墙施工之前必须要对设计方案进行严格审核，对于建筑
幕墙设计中所遇到的一些问题进行分析论证，最终确保施工的质量。因此这也就对建筑幕墙
的优化设计提出了要求，严格按照标准的执行下，最大限度的成本以及提升材料使用效率。

 

　　

 

　　

 二、建筑幕墙的结构设计 

　　

 幕墙作为一种建筑结构，如果一味的强调其安全性和结构强度，在材料的选择上就不

可避免的会进入到一个误区，即选用将材料的截面尺寸加大等等保守的措施，就也就意味
着加大了幕墙结构的重量，并且以为的使用优质材料也是必会增加施工成本在某种程度上
也造成了材料的浪费，从而导致建筑幕墙施工经济上的损失和效益的低下。但如果片面地、
盲目地为了追求经济效益和利润，而忽视了对材料质量的要求有些甚至偷工减料，那么就
影响了幕墙结构的安全性，一些潜在的不安全因素甚至还会造成更为严重的质量事故。

 

　　

 建筑幕墙设计就是为了解决施工安全与企业经济效益之间矛盾，在两者之间选找一个

最佳的结合点，也就是在确保施工安全可靠的前提下，获取极大的经济效益。在设计建筑墙
幕时，具体是将实际的工程问题转化为数学模型，通过建立的数学模型进行计算，得出的
结论就是设计的最终目标，并且用来检测具体施工的效果。这其中所建立的数学模型则主要
有目标函数、设计变量以及约束条件这三个基本要素组成。

 

　　

 （一）目标函数 

　　

 目标函数就是指在设计过程当中所追求的目标，它是用来衡量设计方案优劣的主要目

标。进行建筑幕墙设计可以是进一步明确其结构形式、确定幕墙的截面尺寸，并且能够有效
地降低成本、提高生产率等等。根据目标的数量目标函数可以分为单目标函数和多目标函数。
其中单目标函数的求解相对比较简单明确，而多目标函数的求解过程十分繁琐复杂。

 

　　

 （二）设计变量 

　　

 作为建筑幕墙的一个设计方案，一般可用一组参数来表示，在这些参数中有些是已经

预先确定好的，即在整个设计过程中始终保持不变的的量，即设计常量，如材料的弹性模
量

E、材料的泊松比 γ、材料的线膨胀系数 α 以及用来制作幕墙材料的强度设计值等等。而有

些参数在设计过程中并不是一成不变的，只有在某些特定的环境中可以看成常量，例如风
荷载，它是与建筑物的高度以及建筑物所处的环境、建筑物周边的地面粗糙度、建筑物的体
型等有关的变量，但有的时候在一些特定的情况下可以作为常量进行设计计算。另一类是在