建筑幕墻設計中的結構抗震設計

【摘要】幕墻的抗震能力就是要完全吸收消化主體結構當遇到地震時的形變量，建筑抗震設計必須是在建筑設計與結構設計相互配合協作共同考慮抗震的設計基礎上完成。因此，要十分的重視結構設計在建筑設計中的重要性，在建筑抗震設計中更好的發揮作用。

【關鍵詞】建筑幕墻；結構設計；抗震

現代建筑對于建筑的抗震功能有著較高的要求，因此建筑中幕墻設計中結構抗震的設計也是重點所在，同時也是提高建筑抗震性能的重要途徑。地質自然災害的發生是不可避免的，在當前的建筑設計中，人們對于建筑抗震的性能要求也越來越高，而建筑幕墻的設計的建筑設計中的重點內容，為了更好的提高建筑的抗震性能，還需要采用科學的方法來做好建筑幕墻的設計。

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結構，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。按照支撐結構形式可分為：全玻璃式幕墻、單元式幕墻、構件式幕墻、雙層幕墻。要根據幕墻種類的不同、性能的不同而分別設計達到抗震結構的科學性和有效性。

2、同抗震相關的建筑幕墻安全技術要求

對建筑幕墻結構抗震設計是否滿足設計要求，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要求進行了解。首先，對于建筑幕墻來說，其在設計過程中一定要對使用材料的標準進行確定，要能夠滿足結構抗震設計要求，并且要符合工程建設設計上的要求。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，就要及時進行解決，以免弱化結構抗震效果。再次，幕墻以輕質鑲嵌板材與結構框架所組成，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縫隙，那么就需要及時進行粘接和固定。其中，不可使用一些與建筑設計要求不符的粘接材料，對建筑幕墻今后的維護必然會產生不利影響，而應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定性。復次，因建筑幕墻中采取大量玻璃作為幕墻的基礎結構，所以幕墻建設過程中就要注意玻璃密封的問題。現今，大多幕墻建筑在設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玻璃的大小選擇不同尺寸的密封膠，以此滿足結構抗震設計的要求。最后，幕墻結構框架應以不銹鋼材質作為首要選擇，因考慮到建筑幕墻在外部環境中裸露，所以考慮框架腐朽問題時，應以不銹鋼材質為主，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幕墻結構抗震安全系數標準進行選擇，與此同時還要根據建筑工程設計的實際要求實施。在幕墻建設竣工之后，要對幕墻建設情況進行反復檢查，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行檢查，以保證其達到結構抗震設計要求。

3、建筑幕墻結構抗震設計

3.1 滿足不同幕墻體系的構造要求

幕墻可以分為多種形式，對幕墻結構抗震進行設計時要結合不同幕墻體系的構造要求進行設計。首先，針對鋁合金玻璃幕墻的設計。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造以及主框架的抗震能力。因而在對鋁合金玻璃幕墻的結構進行抗震設計時，要充分考慮這兩個要素，在多發地震地帶進行設計時，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，設計時要對結構薄弱層進行專門地彈塑變形試驗。設計人員在進行抗震設計時要重視兩個指標，抗震能力指標值和主體結構彈性層間位移角控制值，在設計過程中一般要把抗震能力指標值控制在主體結構彈性層間位移角控制值的3倍左右。對高層鋼結構進行設計時，鋼結構的抗震能力一般保持在非鋼結構抗震力的2倍左右。這樣做是為了更好地適應鋼結構的變動能力。其次，石材幕墻設計。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。在結構抗震性能設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計，國家有明確的法規予以規范。GB/T21086專門規定了掛裝系統允許偏差，插件與插槽搭接深度偏差。在進行科學設計時設計人員要嚴格按照設計規范來對各種偏差進行適當控制，從而使得幕墻抗震性能最優化。最后，明框、半隱框幕墻的結構抗震設計。針對明框、半隱框幕墻的結構抗震設計要高度重視彈性材料的使用。設計人員在設計時，一般要對明框、半隱框幕墻板塊間膠縫寬度進行嚴格控制，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造要求

連接部位的設計是幕墻結構抗震涉及到的又一個重要內容。一般意義上不同部位的設計主要包含三個部位的設計，一是立柱和橫梁之間連接部位的設計；二是立柱與立柱之間伸縮縫的設計；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、螺栓進行連接，在進行設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計。在幕墻設計中，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構決定），對于幕墻要正確處理主框架變形縫部位幕墻的構造。在建筑物主框架變形縫處的幕墻采用可伸縮構造（如采用風琴板構造等），使變形縫處兩側面板分屬不同兩個獨立的單元。變形縫抗震作用大，門窗幕墻應重視變形縫節點設計，按照建筑抗震設計規范要求，設計變形縫時起碼龍骨間的距離要和土建變形縫大小一致，滿足第三水準要求；易擠壓破碎掉落的面板間距離可以根據第二水準計算確定；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。

結語：

近年來，世界多地發生強烈的地震，國內四川、甘肅等地的地震給國家和人民的生命和財產帶來嚴重危害。所以，在建筑設計過程中給人們敲響了警鐘，能夠通過建筑幕墻結構抗震性上的設計，減小地震所帶來的危害，已經成為大眾所關注的重點問題。在建筑結構設計過程中，對結構抗震設計要根據科學的方法進行設計，既要能夠滿足幕墻設計的基本要求，又要在此基礎上確保幕墻結構達到結構抗震要求。所以，在幕墻建設過程中幕墻的質量是結構抗震效果的關鍵。

參考文獻：

[1]秦坤.結構抗震設計在現代建筑幕墻設計中的探討[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2017（03）.

[2]裴紹軍.淺談現代建筑幕墻設計中的結構抗震設計[J].中國建筑金屬結構，2013（10）.

[3]吳國軍.建筑幕墻設計中的結構抗震設計分析[J].智能城市，2017（03）.

作者簡介：

何旭陽，廣東省建筑設計研究院，廣東廣州。