抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)的建筑幕墻設(shè)計(jì)

董 彪

(中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610042)

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抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)的建筑幕墻設(shè)計(jì)

董 彪

(中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610042)

針對(duì)國(guó)內(nèi)抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)的建筑幕墻設(shè)計(jì)提出不宜盲目放開抗震設(shè)防烈度規(guī)范適用范圍的觀點(diǎn)，指出此類地區(qū)幕墻發(fā)展現(xiàn)狀及未來可能面臨的情況，并對(duì)9度及以上地區(qū)建筑幕墻設(shè)計(jì)須重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)要點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法及措施進(jìn)行了分析和闡述。

抗震； 9度； 幕墻； 設(shè)計(jì)

1 建筑幕墻在地震中的表現(xiàn)

我國(guó)地震多發(fā)，是地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，特點(diǎn)是分布廣、成災(zāi)比例高。近代中國(guó)的幾次大地震，如唐山地震、汶川地震、玉樹地震、蘆山地震等，都給人民生命及財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。在這些生命及財(cái)產(chǎn)損失中，因建筑物倒塌、破壞、墜落等造成的損害占了很大的比例。因此建筑房屋抗震設(shè)計(jì)的重要性越來越受到國(guó)家、社會(huì)及行業(yè)的重視，在房屋抗震性能及措施的研究、抗震規(guī)范的完善與修訂等方面也取得了重大的進(jìn)步。

建筑幕墻在我國(guó)應(yīng)用與實(shí)踐已經(jīng)有30多年的時(shí)間。作為現(xiàn)代城市建筑的標(biāo)志性外裝形式，幕墻已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在建筑工程中，且技術(shù)發(fā)展很快。我國(guó)已經(jīng)成為世界第一的建筑幕墻使用大國(guó)。在現(xiàn)行頒布的幕墻相關(guān)國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中，玻璃幕墻、石材幕墻、采光頂?shù)饶粔π问降目拐鹪O(shè)防烈度的適用范圍均是不大于8度。

從2008年汶川地震及以后的幾次地震進(jìn)行分析來看，地震以后，玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻的完整度非常好，一般只有個(gè)別局部破損，在主體結(jié)構(gòu)沒有倒塌的情況下，幕墻整體垮塌現(xiàn)象極其罕見。地震后經(jīng)過調(diào)研，幕墻行業(yè)內(nèi)部認(rèn)為，現(xiàn)有的幕墻設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造具備了優(yōu)良的抗震性能，在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)，幕墻的結(jié)構(gòu)抗震性能完全可以滿足幕墻本身的安全要求。所以一種觀點(diǎn)開始在建筑行業(yè)內(nèi)頻繁出現(xiàn)，那就是幕墻相關(guān)的國(guó)家規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該把幕墻的抗震設(shè)防烈度適用范圍提高到9度及以上地區(qū)。但筆者認(rèn)為，對(duì)抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)幕墻使用的必要性、設(shè)計(jì)方法、計(jì)算分析及構(gòu)造設(shè)計(jì)，須進(jìn)一步研究和探討。盲目放開抗震設(shè)防烈度適用范圍的做法不可取，是盲目樂觀的表現(xiàn)，具有很大的隱患，甚至是危險(xiǎn)的，須幕墻行業(yè)從業(yè)者慎重對(duì)待。

2 在當(dāng)前情況下，幕墻相關(guān)規(guī)范不應(yīng)該放開抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)使用幕墻的限制

為什么不應(yīng)該放開抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)使用幕墻的限制呢？我們首先要問：放開的目的及意義是什么、在抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)使用幕墻是否具備了理論及實(shí)踐的基礎(chǔ)、是否全面考慮了由此所帶來的后果、制定政策時(shí)是否把人民生命財(cái)產(chǎn)的安全放到第一位，這些都需要建筑行業(yè)從業(yè)者慎重思考。

2.1 區(qū)域分析

GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，我國(guó)“抗震設(shè)防烈度不低于9度，設(shè)計(jì)基本地震加速度不下于0.4g”的地區(qū)，包括：四川省康定、西昌；云南省尋甸、昆明(東川)、瀾滄；西藏自治區(qū)當(dāng)雄、墨脫；甘肅省古浪；新疆維吾爾自治區(qū)烏恰、塔什庫(kù)爾干；臺(tái)灣臺(tái)中、苗栗、云林、嘉義、花蓮。

從以上地區(qū)可以看出，絕大部分地區(qū)處于邊遠(yuǎn)地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后、建筑市場(chǎng)相對(duì)不發(fā)達(dá)，以前建筑幕墻在這些地區(qū)應(yīng)用較少。僅從汶川地震現(xiàn)場(chǎng)勘查來看，也可發(fā)現(xiàn)在汶川及周邊地區(qū)幕墻也只是在建筑局部使用情況較多，大面積采用情況較少。那么幕墻在9度及以上地區(qū)建筑物上使用的可靠經(jīng)驗(yàn)也就談不上有多豐富，僅從這些少量的應(yīng)用案例，就斷定幕墻在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)能夠安全使用，未免有些武斷。

2.2 規(guī)范規(guī)定分析

從《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)我國(guó)主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度的規(guī)定可以看出，沒有抗震設(shè)防烈度9度這個(gè)概念，只有“不低于9度”。就是說在設(shè)計(jì)這些地區(qū)建筑物時(shí)，9度的抗震設(shè)防只是最低標(biāo)準(zhǔn)，只按9度的抗震設(shè)防來設(shè)計(jì)是不能保證建筑物安全的。行業(yè)內(nèi)的很多設(shè)計(jì)思維恰恰忽略了此概念，往往只以9度抗震設(shè)防的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析，這種做法從根本上是錯(cuò)誤的，是不能在技術(shù)源頭上解決抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)幕墻使用的安全的，會(huì)帶來極大的安全隱患。

2.3 未來發(fā)展分析

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的“抗震設(shè)防烈度不低于9度”的絕大部分地區(qū)以前經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，建筑業(yè)關(guān)注較少。但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活意識(shí)的改變，有一個(gè)因素使這種情況產(chǎn)生了翻天覆地的變化，那就是旅游業(yè)。這些地區(qū)雖然偏遠(yuǎn)，但恰恰風(fēng)景優(yōu)美、氣候宜人，是現(xiàn)代都市人度假的好場(chǎng)所。就以四川省西昌市為例，近些年，來西昌度假的人群趨之若鶩，年年假期西昌人滿為患。這就催生了度假酒店、旅游設(shè)施、療養(yǎng)場(chǎng)所的快速建設(shè)。因?yàn)槁糜蔚陌l(fā)展還帶動(dòng)了金融服務(wù)、行政辦公、商務(wù)接待等相關(guān)建筑的建設(shè)。而現(xiàn)代建筑幕墻獨(dú)有的魅力，使項(xiàng)目建設(shè)方、建筑師會(huì)優(yōu)先考慮在建筑上使用幕墻來實(shí)現(xiàn)建筑效果和提高建筑檔次的定位，因此今后建筑幕墻在抗震設(shè)防烈度不低于9度的地區(qū)的使用將不再是個(gè)案，會(huì)迅速發(fā)展。

2.4 地震危害分析

有些幕墻從業(yè)者關(guān)于幕墻在地震中的危害還有一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為在大地震情況下，幕墻主支承系統(tǒng)不脫落就是保證了安全，這種思想從建筑安全角度來看也是錯(cuò)誤的。因?yàn)榻ㄖ粔λ褂玫牟Ａ?、石材等面材，都是脆性材料。在發(fā)生大地震的情況下，主體結(jié)構(gòu)變形會(huì)非常大，有可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重破壞。脆性的幕墻面材在復(fù)雜作用力的影響下，會(huì)不同程度發(fā)生破壞。當(dāng)尖銳的破碎飛濺物向馬路及周邊傾瀉時(shí)，會(huì)對(duì)周邊的人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。極端情況下會(huì)影響逃生通道，從而造成更嚴(yán)重后果。特別是周邊建筑都是玻璃或石材幕墻等脆性材料的情況下，大地震發(fā)生時(shí)，即使沒有出現(xiàn)房屋倒塌的情況，幕墻的碎片也會(huì)對(duì)室內(nèi)外的人群造成致命的傷害，這也是不可接受的。

2.5 后果分析

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)及規(guī)劃的需要，幕墻在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)的使用迅速增多。僅從西昌地區(qū)來看，筆者參與審查的超限設(shè)計(jì)幕墻工程，在2012～2014年3年間，合計(jì)12項(xiàng)工程，而2015年，達(dá)到了13項(xiàng)，2016年前6個(gè)月已經(jīng)有8項(xiàng)。而且幕墻使用范圍也發(fā)生了變化，以前幕墻在西昌地區(qū)工程項(xiàng)目上僅是局部、小范圍的采用，而近兩年建筑外表皮全部采用幕墻的建筑工程也開始出現(xiàn)了。幕墻在抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)的使用正迅猛的發(fā)展，必須認(rèn)識(shí)到局面的嚴(yán)重性及緊迫感。正因?yàn)檫@些可以預(yù)見的未來，在沒有充分的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、完善的設(shè)計(jì)方法、完備的施工技術(shù)保障措施之前，堅(jiān)決不能放開幕墻相關(guān)規(guī)范關(guān)于抗震設(shè)計(jì)適用范圍的限制。否則缺少了規(guī)范的限制，也就缺少了有效的專門研究和監(jiān)督。在利益的驅(qū)使下，必要或不必要的幕墻項(xiàng)目將在這些地區(qū)會(huì)大量的涌現(xiàn)。且由于地區(qū)偏遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)施工水平不能充分保障，有效的監(jiān)督又不能實(shí)施的情況下，帶來的社會(huì)安全隱患將是災(zāi)難性的。

通過以上分析可以看出，放寬在抗震設(shè)防烈度不低于9度地區(qū)的幕墻使用限制，在現(xiàn)有的實(shí)際條件下，是冒險(xiǎn)行為，無實(shí)際意義，也無必要。因此建議行業(yè)相關(guān)研究部門謹(jǐn)慎對(duì)待。

3 因需要，在抗震設(shè)防烈度不低于9度地區(qū)使用幕墻時(shí)，設(shè)計(jì)需注意的要點(diǎn)

3.1 建筑工程采用幕墻的必要性問題

在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)的一些建筑有無必要一定要使用幕墻呢？這就牽涉到項(xiàng)目論證中的必要性問題。有些幕墻設(shè)計(jì)師往往會(huì)說，是否使用幕墻是業(yè)主、建筑師定的，我們只是把幕墻設(shè)計(jì)出來。這就道出了管理中的一個(gè)問題：在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)幕墻的使用必要性和可行性需在哪一個(gè)設(shè)計(jì)階段引起重視并確定？現(xiàn)實(shí)情況是：幕墻的使用在前期規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)階段很少有人重視，往往直到幕墻設(shè)計(jì)階段才暴露出來，甚至有些建筑結(jié)構(gòu)的主體都施工了，才想起幕墻設(shè)計(jì)來。就是使幕墻是否使用及怎么使用問題變得選項(xiàng)較少，在工程中后期來變更外裝飾形式，所產(chǎn)生的影響及成本較大，各方都不易承受。所以說傳統(tǒng)的事后管理，不利于管理的有效性及規(guī)范性。因此從設(shè)計(jì)角度考慮，至少應(yīng)在建筑初步設(shè)計(jì)階段，提前將幕墻在項(xiàng)目上使用的必要性做出論證，做到事前管理，才能解決根本性問題。

3.2 荷載取值及作用效應(yīng)組合問題

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.4.1條有這樣一個(gè)規(guī)定：“結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合……ψw——風(fēng)荷載組合值系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)取0.0，風(fēng)荷載起控制作用的建筑應(yīng)采用0.2。”。因此幕墻行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了一種思路：在風(fēng)荷載起控制作用的幕墻設(shè)計(jì)里，地震作用不參與組合；而在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，風(fēng)荷載組合值系數(shù)以上述條款為依據(jù)取0.2即可。這種幕墻設(shè)計(jì)荷載組合的設(shè)計(jì)方法可以說根本上改變傳統(tǒng)的幕墻設(shè)計(jì)計(jì)算荷載取值方式，會(huì)在一定程度上減小了幕墻設(shè)計(jì)時(shí)的荷載組合值，弱化了抗震設(shè)計(jì)在幕墻設(shè)計(jì)中的重要性。先不論這種荷載組合方法是否科學(xué)，是否能充分保證地震中幕墻結(jié)構(gòu)的安全，但筆者認(rèn)為這種荷載組合的設(shè)計(jì)方法在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)是不適宜的。

幕墻設(shè)計(jì)與主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是不同的。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》更關(guān)注于主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與安全。由于主體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量很大，在地震設(shè)計(jì)情況下所產(chǎn)生的破壞力是非常巨大的，因此風(fēng)荷載的重要性就沒有地震力嚴(yán)重，往往不起控制作用。但幕墻的特點(diǎn)與主體結(jié)構(gòu)完全不一樣。一般情況下幕墻的質(zhì)量相對(duì)較小，地震作用常常不起控制作用，且幕墻是建筑物首先承受風(fēng)荷載的構(gòu)件，因此風(fēng)荷載的破壞情況及程度會(huì)更加突出，所以幕墻設(shè)計(jì)更重視風(fēng)荷載對(duì)幕墻結(jié)構(gòu)的影響，風(fēng)荷載作用在幕墻抗震設(shè)計(jì)中不應(yīng)該被弱化。

一般情況下，地震發(fā)生前后及余震過程中常伴隨大風(fēng)降雨天氣，不能排除地震作用與風(fēng)荷載作用同時(shí)發(fā)生的情況。若生硬性為符合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的內(nèi)容，在抗震設(shè)計(jì)情況下大幅度減弱風(fēng)荷載對(duì)幕墻的影響，筆者覺得荷載組合值偏小，在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)是不安全的，不利于建筑在地震周期內(nèi)的安全，極可能造成二次災(zāi)害的發(fā)生。且抗震設(shè)防9度及以上地區(qū)的幕墻結(jié)構(gòu)分析往往采用烈度9度的相關(guān)數(shù)據(jù)，本身標(biāo)準(zhǔn)就很低，再將風(fēng)荷載的組合系數(shù)降低，建筑的安全保障能力就更不足了。

所以筆者認(rèn)為，在抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，風(fēng)荷載作為第二可變荷載，組合值系數(shù)采用《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定的0.6為宜。

3.3 建筑體型是否有利于抗震，及其對(duì)建筑的影響

在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，很多建筑師喜歡用曲線、凹凸、懸挑來表現(xiàn)自己作品的特色及達(dá)到新穎的目的。但建筑體型是否有利于抗震一般會(huì)有以下三個(gè)原則。

(1)建筑平面外形規(guī)則，無過大凹進(jìn)凸出部位。

(2)建筑立面平整規(guī)則，無立面收進(jìn)，突出部位。

(3)建筑功能分區(qū)劃分規(guī)則，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置規(guī)則對(duì)稱，荷載均勻?qū)ΨQ。

以上三原則主要考慮的是建筑物在受地震作用時(shí)，無明顯受力集中及薄弱點(diǎn)，因?yàn)橐话銟?gòu)件的受力破壞是先從薄弱點(diǎn)破壞。因此在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)的建筑設(shè)計(jì)，應(yīng)要求遵循以上原則。同時(shí)，建筑表皮的造型直接受到建筑體型的影響，因此表皮的設(shè)計(jì)也應(yīng)符合以上三個(gè)原則。在安全面前，一切花哨的概念都不能作為必要存在的理由。

3.4 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否為幕墻構(gòu)造提供了充分的支承

從國(guó)內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、幕墻設(shè)計(jì)三者之間的關(guān)系來看，很多建筑的設(shè)計(jì)過程，往往是建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，幕墻設(shè)計(jì)才介入，有的甚至是主體結(jié)構(gòu)都已經(jīng)施工的情況下，幕墻設(shè)計(jì)才介入。而絕大多數(shù)建筑師、結(jié)構(gòu)師對(duì)幕墻構(gòu)造、作用原理不甚理解。這就造成了原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否能滿足幕墻結(jié)構(gòu)所施加的荷載，在一些情況下成為了問題。特別是一些幕墻形式、造型、構(gòu)造復(fù)雜的情況下，例如大跨度、大懸挑的幕墻構(gòu)造、邊角區(qū)、邊棱處的幕墻構(gòu)造、索幕墻、肋駁接幕墻、出屋面與女兒墻或附加鋼結(jié)構(gòu)連接的幕墻等，在這些部位，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)梁柱時(shí)常常考慮不到復(fù)雜的狀況，特別是在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)，地震作用對(duì)這些幕墻形式、構(gòu)造也是很敏感的，施加到主體結(jié)構(gòu)的力會(huì)超出一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的想象。因此主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否為幕墻構(gòu)造提供了充分的支承也是保證建筑安全的重要環(huán)節(jié)。

3.5 幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接是否使用預(yù)埋件

幕墻與主體結(jié)構(gòu)連接使用預(yù)埋件已經(jīng)被建筑行業(yè)普遍接受，但還是有些項(xiàng)目由于組織、管理、分工、意識(shí)等的原因，在主體施工過程中沒有把幕墻所需的預(yù)埋件與主體結(jié)構(gòu)同時(shí)施工，這就造成了需要后補(bǔ)埋件。一般來說對(duì)于受力結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、力的大小對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響不大、施工條件允許的情況下，正確的設(shè)計(jì)及施工后補(bǔ)埋件并不影響結(jié)構(gòu)安全。但抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)使用后補(bǔ)埋件也會(huì)面臨規(guī)范適用性的問題。幕墻后補(bǔ)埋件采用的錨固件一般使用后擴(kuò)底錨栓或化學(xué)錨栓，但在《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》中明確規(guī)定了后擴(kuò)底錨栓和化學(xué)錨栓的適用范圍，在抗震設(shè)防烈度9度及以上地區(qū)是不適用的。因此在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)幕墻埋件須采用預(yù)埋件，并能夠落實(shí)到施工過程中為宜。若必須采用后補(bǔ)埋件，也應(yīng)采取必要的安全保障措施。

3.6 幕墻構(gòu)造本身是否充分考慮了抗震技術(shù)措施

幕墻設(shè)計(jì)關(guān)鍵是接縫設(shè)計(jì)。幕墻構(gòu)件之間變位能力的實(shí)現(xiàn)就是依靠各構(gòu)件之間的接縫來實(shí)現(xiàn)的，而幕墻這種外裝形式之所以具備優(yōu)良的抗震性能，就是因?yàn)槟粔Ρ旧淼臉?gòu)造具備優(yōu)良的變位能力。所以在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)的幕墻設(shè)計(jì)一定對(duì)幕墻構(gòu)造本身的抗震技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析及論證，可對(duì)以下幾點(diǎn)特別關(guān)注。

(1)幕墻與主體結(jié)構(gòu)的連接采用的方式，盡量簡(jiǎn)化幕墻傳遞給主體結(jié)構(gòu)的反力。

(2)幕墻龍骨材料應(yīng)選用具備優(yōu)良彈性性能的材料，同時(shí)該材料應(yīng)在發(fā)生塑性變形時(shí)，具備一定延展性，并繼續(xù)維持一定的強(qiáng)度及剛度，不出現(xiàn)彈塑轉(zhuǎn)換瞬間斷裂的情況。

(3)幕墻龍骨之間的連接首選螺栓連接，并保持龍骨之間的變形、滑動(dòng)能力。

(4)幕墻面材與龍骨之間連接應(yīng)具備一定的彈性，不出現(xiàn)硬碰硬的狀況。

(5)面板連接方式須選用抗震性能優(yōu)的形式。例如石材幕墻優(yōu)選背栓連接，盡量不采用短槽連接方式。

(6)幕墻面材優(yōu)先選用延展性好的材料，不可避免采用脆性材料的情況下，應(yīng)采取防碎裂墜落措施。

(7)各構(gòu)件之間連接，特別是依靠材料自重進(jìn)行掛接的連接形式。例如石材背栓掛件、單元幕墻掛接等，一定要設(shè)計(jì)并確保實(shí)施防脫措施，防幕墻板塊上下、左右滑動(dòng)而墜落。

3.7 幕墻結(jié)構(gòu)計(jì)算是否準(zhǔn)確且與實(shí)際工程相符

當(dāng)前幕墻設(shè)計(jì)行業(yè)普遍存在這樣一個(gè)設(shè)計(jì)分工：施工圖設(shè)計(jì)師只畫圖不計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師只計(jì)算不畫圖，這種現(xiàn)象在設(shè)計(jì)與施工一體的企業(yè)尤其明顯。設(shè)計(jì)師的素質(zhì)及能力直接決定了設(shè)計(jì)質(zhì)量，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的水平及與施工圖設(shè)計(jì)師的配合就決定了幕墻的計(jì)算分析結(jié)果是否與實(shí)際工程情況相符。筆者在審查超限設(shè)計(jì)幕墻工程的過程中，結(jié)構(gòu)計(jì)算與施工圖設(shè)計(jì)不一致，從而產(chǎn)生安全問題的情況非常普遍。因此在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)的幕墻設(shè)計(jì)尤其要注意這一點(diǎn)。

3.8 豎向地震對(duì)幕墻的影響，特別關(guān)注雨篷和采光頂?shù)陌踩?/p>

在傳統(tǒng)的幕墻設(shè)計(jì)中，豎向地震作用往往不參與結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算，但在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)豎向地震的影響不能忽略。特別是在懸挑結(jié)構(gòu)、水平結(jié)構(gòu)上，例如雨篷、采光頂。在這樣的結(jié)構(gòu)上豎向地震作用會(huì)對(duì)龍骨系統(tǒng)、連接系統(tǒng)帶來非常大的負(fù)擔(dān)，所以豎向地震作用應(yīng)參與荷載組合。

3.9 表皮的復(fù)雜程度及材料的多樣性問題，裝飾構(gòu)件不宜采用脆性材料

現(xiàn)代建筑表皮設(shè)計(jì)中，往往采用多種材料、多個(gè)層次、多變?cè)煨偷冉M合結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)建筑的創(chuàng)意。幕墻結(jié)構(gòu)及面材的形式更趨多樣化，建筑形體的不規(guī)則及變化程度加大。因此幕墻構(gòu)造體系就往往不是簡(jiǎn)單的力學(xué)受力模型，附加彎矩、附加扭矩、空間受力、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)等復(fù)雜情況都要引起重視。同時(shí)新材料在幕墻上使用時(shí)，關(guān)于材料的特性也應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)研究后，方可實(shí)施。不應(yīng)只追求表面觀感，而盲目將性質(zhì)不明的產(chǎn)品應(yīng)用到幕墻上，特別是在高抗震設(shè)防烈度這種存在發(fā)生劇烈災(zāi)難隱患的地區(qū)。

同樣由于表皮的多樣性，為了體現(xiàn)表皮的新穎及特色，建筑師喜歡在建筑外面增加一些純裝飾構(gòu)件，而這種裝飾構(gòu)件往往處于建筑的外沿及遠(yuǎn)端、為實(shí)現(xiàn)建筑效果連接也會(huì)比較輕薄。有些幕墻設(shè)計(jì)對(duì)這些構(gòu)件的分析不夠重視，因此在地震中受損的危險(xiǎn)性會(huì)更大，所以在高抗震設(shè)防烈度地區(qū)應(yīng)限制采用脆性材料作為裝飾構(gòu)件，并要求進(jìn)行必要的分析和驗(yàn)證其，來保障其使用安全。

4 幕墻在抗震設(shè)防烈度不低于9度地區(qū)使用，需要提示的其它事項(xiàng)

4.1 管理

行業(yè)的自律是企業(yè)本身的問題，因此這里所說的管理主要是職能部門的管理。地方建筑主管部門應(yīng)對(duì)本地區(qū)抗震設(shè)防烈度不低于9度的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，從設(shè)計(jì)源頭上及時(shí)做好引導(dǎo)、防范、糾正的作用，發(fā)揮職能部門統(tǒng)籌安排的優(yōu)勢(shì)。若能夠從規(guī)劃開始，直到建筑設(shè)計(jì)、幕墻設(shè)計(jì)都能把好關(guān)，工程質(zhì)量及工程安全在項(xiàng)目前段就得到了保障。

4.2 監(jiān)督

社會(huì)、行業(yè)、業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)都是監(jiān)督的來源，而抗震設(shè)防烈度不低于9度地區(qū)的建筑工程質(zhì)量監(jiān)督作用更需要各個(gè)環(huán)節(jié)的努力。能否進(jìn)行有效的監(jiān)督，必要條件之一是做好這方面的宣傳教育工作，讓各方都能認(rèn)識(shí)到高抗震設(shè)防烈度地區(qū)建筑安全的重要性，使監(jiān)督從組織到自覺，才能充分達(dá)到監(jiān)督的目的。

4.3 論證

在幕墻規(guī)范抗震適用范圍不放開的情況下，所有抗震設(shè)防烈度不低于9度地區(qū)的非金屬板幕墻都應(yīng)進(jìn)行超限設(shè)計(jì)專項(xiàng)論證，這是保障設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)工程安全的必要手段之一。在我國(guó)很大部分設(shè)計(jì)師的幕墻設(shè)計(jì)水平還處于初級(jí)階段，因此超限設(shè)計(jì)論證不應(yīng)放松。即使將來在幕墻規(guī)范中把抗震適用范圍放寬到抗震設(shè)防烈度9度，也應(yīng)該對(duì)抗震設(shè)防烈度不低于9度地區(qū)的幕墻工程進(jìn)行超限設(shè)計(jì)論證。不應(yīng)該混淆“抗震設(shè)防烈度不低于9度”和“抗震設(shè)防烈度9度”這兩個(gè)不同的概念。

4.4 設(shè)計(jì)提前

新建、改建建筑幕墻設(shè)計(jì)原則上應(yīng)與主體設(shè)計(jì)同步進(jìn)行。當(dāng)建筑幕墻設(shè)計(jì)非主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，業(yè)主應(yīng)采取措施，使建筑幕墻設(shè)計(jì)應(yīng)及早介入，并在主體設(shè)計(jì)的初步設(shè)計(jì)階段確定幕墻設(shè)計(jì)方案。應(yīng)依據(jù)國(guó)家相關(guān)的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加強(qiáng)建筑幕墻方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)和施工組織方案的安全技術(shù)論證。

5 結(jié)束語

地震災(zāi)害有目共睹，并且教訓(xùn)深刻，怎么樣預(yù)防及減少地震帶來的損失一直是業(yè)界研究的重點(diǎn)。從思想上重視，從標(biāo)準(zhǔn)上完善，從技術(shù)上保障，從管理上提高，都是保障建筑物在地震中安全的必要條件。我們作為建筑設(shè)計(jì)工作者，需認(rèn)真的思考，首先做好我們的本職崗位——設(shè)計(jì)師該做的必要工作，用技術(shù)保障我們的設(shè)計(jì)作品能在地震中安然度過危機(jī)。特別是抗震設(shè)防烈度不低于9度地區(qū)的建筑物設(shè)計(jì)，更應(yīng)足夠重視，科學(xué)研究與細(xì)致分析。

地震帶來的危害，不能承受之重，謹(jǐn)慎比樂觀更負(fù)責(zé)任。

[1] 吳智勇.關(guān)于四川、成都地區(qū)建筑幕墻在“5·12汶川地震”中的情況及其初步分析[M/OL].中國(guó)幕墻網(wǎng) [2008-06-23].http://www.alwindoor.com/info/2008-6-23/10378-1.htm.

董彪(1973～)，男, 滿族，本科，高級(jí)工程師。

TU352.11

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[定稿日期]2016-10-30