現(xiàn)代建筑幕墻設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

趙喜武

【摘要】我國位于環(huán)太平洋和地中海-喜馬拉雅兩大地震帶上，尤其是近年來地震多發(fā)。為避免造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，建筑就要具有良性的抗震結(jié)構(gòu)。而在現(xiàn)代建筑中，幕墻結(jié)構(gòu)使用的越來越廣泛，幕墻設(shè)計(jì)中的抗震性能也越來越受到人們的重視，尤其是超高層建筑的幕墻抗震性能。

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

從建筑學(xué)的角度來說，幕墻對建筑既具有美化作用，也具有加固作用，它是建筑的外圍，直接影響建筑的質(zhì)量和形象。同時(shí)，幕墻的抗震性能的提高也是增強(qiáng)建筑抗震能力的關(guān)鍵。本文就從建筑幕墻設(shè)計(jì)的角度探討如何提高建筑的抗震性能。

一、建筑幕墻相關(guān)資料介紹

隨著我國城市化、市場化、商業(yè)化的迅猛發(fā)展，人們對于建筑的要求標(biāo)準(zhǔn)也逐漸提高，建筑不僅要堅(jiān)固抗震、功能完備、還要具有人文精神和藝術(shù)品位。建筑幕墻也隨之越來越普及，幕墻設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)也成為重點(diǎn)關(guān)注的對象，科學(xué)的幕墻設(shè)計(jì)是可以有效提高幕墻抗震的性能。如何在建筑幕墻的設(shè)計(jì)中增強(qiáng)建筑的結(jié)構(gòu)抗震性能，首先就要了解幕墻的定義、功能、特點(diǎn)、分類等基本概況，只有在詳細(xì)掌握這些基本資料的基礎(chǔ)上才有能力進(jìn)行科學(xué)合理的幕墻設(shè)計(jì)。

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]。

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(jì)達(dá)到抗震結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和有效性。

1.3建筑幕墻的優(yōu)點(diǎn)

（1）使建筑形象更美觀。美觀是建筑幕墻設(shè)計(jì)的基本要求，幕墻在建筑的最外圍，是主體建筑與外界接觸的橋梁，外圍幕墻的美觀與否直接關(guān)系到整個(gè)建筑的形象。所以得體的幕墻設(shè)計(jì)就是給建筑穿上漂亮的衣裙，使建筑更美觀。（2）使建筑更容易清潔管理。幕墻使得建筑的維護(hù)和保養(yǎng)變得簡單，很實(shí)用很方便。（3）使建筑工程更節(jié)能高效。相應(yīng)國家政策的號召，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，節(jié)能環(huán)保也已經(jīng)成為建筑業(yè)里的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。建筑幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)有利于整個(gè)建筑的節(jié)能，有利于精簡成本，節(jié)約資源，提高效益[2]。

二、目前建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1對于幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不重視

由于本身建筑幕墻設(shè)計(jì)在我國的歷史就較短，人們對于建筑幕墻也不了解也不關(guān)注自然也不重視。幕墻設(shè)計(jì)工作基本上都是在主體建筑工程完成后才開始設(shè)計(jì)并施工的，由此看出在早先的建筑業(yè)中幕墻設(shè)計(jì)和施工基本上排在建筑工程的末期，同時(shí)也客觀的反應(yīng)出建筑施工隊(duì)伍對幕墻的認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致建筑幕墻的設(shè)計(jì)滯后，發(fā)展緩慢，所以就更不用說幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)了。

2.2建筑幕墻圖紙審核時(shí)間長、設(shè)計(jì)不規(guī)范

目前我國的建筑幕墻公司較少且實(shí)力不如國外的幕墻公司，一些建筑幕墻設(shè)計(jì)就采用國外的幕墻公司，但是由于國內(nèi)外信息傳遞交流存在一些障礙，這就造成幕墻設(shè)計(jì)的期限過長或翻譯的誤差。另外，在我國施工單位進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，審核并不嚴(yán)謹(jǐn)，部分沒有進(jìn)行深入審核便一帶而過，這是施工中一種非常不負(fù)責(zé)任的行為。另外，也沒有對幕墻設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行相關(guān)的檢測和審查，不能保障幕墻的抗震效果是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2.3幕墻抗震性能評價(jià)指標(biāo)不高

建筑建設(shè)的工作面、建筑建設(shè)的設(shè)防烈度、建筑的結(jié)構(gòu)類型、建筑高度及體型等因素都會(huì)影響加速度放大系數(shù)、層問位移角限值這兩個(gè)抗震性能評價(jià)指標(biāo)。

三、建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的具體措施

3.1 建筑幕墻多使用砌混結(jié)構(gòu)

設(shè)置圈梁、設(shè)置構(gòu)造柱、加固墻體是幕墻工程施工時(shí)常用的提高抗震性能的方法。將圈梁和構(gòu)造柱相連接形成一個(gè)封閉的骨架，并將構(gòu)造柱設(shè)置在幕墻的轉(zhuǎn)角處，以及內(nèi)外墻的間隙處和樓梯間的四角位置等地，再將幕墻上原有的抹灰除去，用水泥砂漿抹灰，增強(qiáng)建筑幕墻的硬度和強(qiáng)度，使整個(gè)建筑的抗震性能大大提高。

3.2幕墻建設(shè)選地避免危險(xiǎn)地帶

盡量避免在地震多發(fā)帶或地質(zhì)活動(dòng)相對比較活躍的地方進(jìn)行建筑建設(shè)，從根本上遠(yuǎn)離這些地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)地。若條件實(shí)在不允許，就在工程施工前對工作地進(jìn)行詳細(xì)地勘探，掌握地質(zhì)情況，這樣在進(jìn)行建筑建設(shè)和幕墻建設(shè)時(shí)才能做到趨利避害。選擇堅(jiān)硬土或地勢平坦的硬土地上建設(shè)，避免沙土、軟土、粘土等土質(zhì)不利于建設(shè)的地段，打地基時(shí)也要注意加固地基[4]。

3.3科學(xué)的建筑幕墻布局。

在建筑的布局上要簡單、科學(xué)、合理，布局要符合抗震的原則，從而提高建筑幕墻的抗震性能。幕墻建筑宜簡潔明了，對稱有序，受力均勻，高度和寬度也要嚴(yán)格的計(jì)算，確保建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，抗震性能的提升。

3.4針對鋁合金玻璃幕墻的設(shè)計(jì)。

鋁合金玻璃幕墻要保證最大彈性層間位移要控制在100度的范圍內(nèi)，對于幕墻結(jié)構(gòu)薄弱之地要進(jìn)行彈塑變形試驗(yàn)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)要抗震能力指標(biāo)值、主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角控制值，其中抗震能力指標(biāo)值大概是主體結(jié)構(gòu)彈性層間位移角控制值的三倍左右。

3.5石材幕墻和明框、半隱框幕墻的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

由于石材面板是由插件和掛件銜接在一起構(gòu)成的，所以在石材幕墻設(shè)計(jì)中要提高結(jié)構(gòu)抗震性能首先要防止掛件與插件脫離。這就要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行具體的安裝計(jì)算時(shí)要盡量把偏差縮小，由此增強(qiáng)幕墻的穩(wěn)定性和抗震性能。針對明框、半隱框幕墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注意使用彈性材料，并嚴(yán)格控制板塊間膠縫寬度。

3.6高層建筑幕墻

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要有科學(xué)性和規(guī)則性。在主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向上，要?jiǎng)偠认嘟芰鶆?，剛度均勻，避免剛度過大從而造成延性過大。建筑結(jié)構(gòu)體系選擇科學(xué)化，計(jì)算簡圖要精準(zhǔn)明了，在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)多道抗震防線。鋼筋混凝土框架應(yīng)“強(qiáng)柱弱梁”。鋼筋混凝土框架的梁柱應(yīng)“強(qiáng)剪弱彎”。綜合考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能，幕墻是否具有合理的剛度、承載力、延性使其是否具有良好抗震性能的關(guān)鍵[5]。要使建筑幕墻具有很強(qiáng)的抗震性能，那么最好是幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的構(gòu)件都具有很高的延性。但是實(shí)際上是很難做到這一點(diǎn)的，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的辦法就是在重要的幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件上使用延性較高的構(gòu)件。所以，幕墻結(jié)構(gòu)的剛度、承載力、延性等是幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的重點(diǎn)。

結(jié)束語

眾所周知，近年來的汶川地震、玉樹地震、云南盈江地震、雅安地震等等一系列的地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的傷害和損失，建筑物的安全質(zhì)量和抗震性能也隨之受到廣泛地重視，建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)作為建筑抗震設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也受到越來越多的關(guān)注。建筑隊(duì)伍要從全局出發(fā)，從整體上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，把握建筑幕墻的特點(diǎn)，結(jié)合建筑幕墻的類型，考慮幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度、承載力和延性等方面，科學(xué)的進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，提高建筑幕墻結(jié)構(gòu)抗震性能，同時(shí)也增強(qiáng)建筑整體的抗震性能。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉子嚴(yán)，褚文雅. 淺析現(xiàn)代建筑幕墻設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J]. 門窗，2013，12：225+227.

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