建筑幕墻設(shè)計中的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

【摘要】幕墻的抗震能力就是要完全吸收消化主體結(jié)構(gòu)當(dāng)遇到地震時的形變量，建筑抗震設(shè)計必須是在建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互配合協(xié)作共同考慮抗震的設(shè)計基礎(chǔ)上完成。因此，要十分的重視結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑設(shè)計中的重要性，在建筑抗震設(shè)計中更好的發(fā)揮作用。

【關(guān)鍵詞】建筑幕墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震

現(xiàn)代建筑對于建筑的抗震功能有著較高的要求，因此建筑中幕墻設(shè)計中結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計也是重點所在，同時也是提高建筑抗震性能的重要途徑。地質(zhì)自然災(zāi)害的發(fā)生是不可避免的，在當(dāng)前的建筑設(shè)計中，人們對于建筑抗震的性能要求也越來越高，而建筑幕墻的設(shè)計的建筑設(shè)計中的重點內(nèi)容，為了更好的提高建筑的抗震性能，還需要采用科學(xué)的方法來做好建筑幕墻的設(shè)計。

1、建筑幕墻概述

1.1 建筑幕墻的定義

建筑幕墻是指建筑外圍不承重的幕墻，建筑幕墻在本質(zhì)上是金屬、玻璃、石材等建筑材料借助鋼筋框架鑲嵌或懸掛在主體建筑外圍的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，既是主體建筑在外整體形象的代表，也是主體建筑對外的防守墻，對主體建筑起到美化和防護(hù)的作用。

1.2 建筑幕墻的分類

按照密封形式可分為：封閉式幕墻和開放式幕墻。按照支撐結(jié)構(gòu)形式可分為：全玻璃式幕墻、單元式幕墻、構(gòu)件式幕墻、雙層幕墻。要根據(jù)幕墻種類的不同、性能的不同而分別設(shè)計達(dá)到抗震結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和有效性。

2、同抗震相關(guān)的建筑幕墻安全技術(shù)要求

對建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是否滿足設(shè)計要求，除了要確定其是否具有可靠性之外，還要對建筑幕墻是否具備安全技術(shù)要求進(jìn)行了解。首先，對于建筑幕墻來說，其在設(shè)計過程中一定要對使用材料的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定，要能夠滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求，并且要符合工程建設(shè)設(shè)計上的要求。其次，建筑幕墻要使用大量玻璃，所以對玻璃使用上是否存在不合理或者不安全因素，就要及時進(jìn)行解決，以免弱化結(jié)構(gòu)抗震效果。再次，幕墻以輕質(zhì)鑲嵌板材與結(jié)構(gòu)框架所組成，所以對于銜接處就要非常注意，如果在縫隙或者幕墻的框架中出現(xiàn)縫隙，那么就需要及時進(jìn)行粘接和固定。其中，不可使用一些與建筑設(shè)計要求不符的粘接材料，對建筑幕墻今后的維護(hù)必然會產(chǎn)生不利影響，而應(yīng)選擇耐久性較好的粘接材料，以此保證建筑幕墻安全性和穩(wěn)定性。復(fù)次，因建筑幕墻中采取大量玻璃作為幕墻的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，所以幕墻建設(shè)過程中就要注意玻璃密封的問題?，F(xiàn)今，大多幕墻建筑在設(shè)計過程中都會以硅酮密封膠作為密封玻璃，以此滿足幕墻玻璃使用要求。但是，在使用過程中要根據(jù)玻璃的大小選擇不同尺寸的密封膠，以此滿足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要求。最后，幕墻結(jié)構(gòu)框架應(yīng)以不銹鋼材質(zhì)作為首要選擇，因考慮到建筑幕墻在外部環(huán)境中裸露，所以考慮框架腐朽問題時，應(yīng)以不銹鋼材質(zhì)為主，否則會影響幕墻使用的年限和抗震性。所用幕墻材料要根據(jù)幕墻結(jié)構(gòu)抗震安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，與此同時還要根據(jù)建筑工程設(shè)計的實際要求實施。在幕墻建設(shè)竣工之后，要對幕墻建設(shè)情況進(jìn)行反復(fù)檢查，對其玻璃縫隙問題、墻壁厚度問題、所使用密封膠情況、不銹鋼材硬度等都要進(jìn)行檢查，以保證其達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求。

3、建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

3.1 滿足不同幕墻體系的構(gòu)造要求

幕墻可以分為多種形式，對幕墻結(jié)構(gòu)抗震進(jìn)行設(shè)計時要結(jié)合不同幕墻體系的構(gòu)造要求進(jìn)行設(shè)計。首先，針對鋁合金玻璃幕墻的設(shè)計。鋁合金玻璃幕墻的抗震性能很大程度上取決于自身的抗震構(gòu)造以及主框架的抗震能力。因而在對鋁合金玻璃幕墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計時，要充分考慮這兩個要素，在多發(fā)地震地帶進(jìn)行設(shè)計時，一般要保證最大彈性層間位移角不能大于100°。在罕遇地震地帶，設(shè)計時要對結(jié)構(gòu)薄弱層進(jìn)行專門地彈塑變形試驗。設(shè)計人員在進(jìn)行抗震設(shè)計時要重視兩個指標(biāo)，抗震能力指標(biāo)值和主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角控制值，在設(shè)計過程中一般要把抗震能力指標(biāo)值控制在主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角控制值的3倍左右。對高層鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，鋼結(jié)構(gòu)的抗震能力一般保持在非鋼結(jié)構(gòu)抗震力的2倍左右。這樣做是為了更好地適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)的變動能力。其次，石材幕墻設(shè)計。在石材幕墻之中，石材面板一般是通過插件和掛件連接在一起。在結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計時重點是要防止插件從插槽中脫離出來。針對掛件與插件的設(shè)計，國家有明確的法規(guī)予以規(guī)范。GB/T21086專門規(guī)定了掛裝系統(tǒng)允許偏差，插件與插槽搭接深度偏差。在進(jìn)行科學(xué)設(shè)計時設(shè)計人員要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范來對各種偏差進(jìn)行適當(dāng)控制，從而使得幕墻抗震性能最優(yōu)化。最后，明框、半隱框幕墻的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計。針對明框、半隱框幕墻的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要高度重視彈性材料的使用。設(shè)計人員在設(shè)計時，一般要對明框、半隱框幕墻板塊間膠縫寬度進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般要把膠縫寬度控制在12mm左右。

3.2 滿足不同連接部位的構(gòu)造要求

連接部位的設(shè)計是幕墻結(jié)構(gòu)抗震涉及到的又一個重要內(nèi)容。一般意義上不同部位的設(shè)計主要包含三個部位的設(shè)計，一是立柱和橫梁之間連接部位的設(shè)計；二是立柱與立柱之間伸縮縫的設(shè)計；三是對變形縫的處理。第一，立柱與橫梁之間的連接。立柱與橫梁之間主要是通過角碼、螺栓進(jìn)行連接，在進(jìn)行設(shè)計時重點要控制角碼厚度，角碼厚度一般都要在3mm以上，這樣做是為了保證立柱能夠承受住橫梁的剪力。立柱與橫梁之間應(yīng)保持1mm的距離。第二，立柱與立柱之間的連接。立柱與立柱之間連接部位的選擇主要是對伸縮縫的設(shè)計。在幕墻設(shè)計中，兩根立柱之間的縫隙距離一般要保持在15mm左右。兩者連接時，芯柱與立柱要緊密配合。第三，對變形縫的處理。地震時建筑物主框架變形縫處主框架變位是必然的（主框架變形縫大小由主體結(jié)構(gòu)決定），對于幕墻要正確處理主框架變形縫部位幕墻的構(gòu)造。在建筑物主框架變形縫處的幕墻采用可伸縮構(gòu)造（如采用風(fēng)琴板構(gòu)造等），使變形縫處兩側(cè)面板分屬不同兩個獨立的單元。變形縫抗震作用大，門窗幕墻應(yīng)重視變形縫節(jié)點設(shè)計，按照建筑抗震設(shè)計規(guī)范要求，設(shè)計變形縫時起碼龍骨間的距離要和土建變形縫大小一致，滿足第三水準(zhǔn)要求；易擠壓破碎掉落的面板間距離可以根據(jù)第二水準(zhǔn)計算確定；中間過渡材料可采用彈性材料（比如橡膠）或采用較薄的金屬板材，最好可以水平滑動。

結(jié)語：

近年來，世界多地發(fā)生強烈的地震，國內(nèi)四川、甘肅等地的地震給國家和人民的生命和財產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害。所以，在建筑設(shè)計過程中給人們敲響了警鐘，能夠通過建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震性上的設(shè)計，減小地震所帶來的危害，已經(jīng)成為大眾所關(guān)注的重點問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要根據(jù)科學(xué)的方法進(jìn)行設(shè)計，既要能夠滿足幕墻設(shè)計的基本要求，又要在此基礎(chǔ)上確保幕墻結(jié)構(gòu)達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震要求。所以，在幕墻建設(shè)過程中幕墻的質(zhì)量是結(jié)構(gòu)抗震效果的關(guān)鍵。

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作者簡介：

何旭陽，廣東省建筑設(shè)計研究院，廣東廣州。