現代建筑幕墻抗震設計的要點分析

文/韋義波 廣東世紀達建設集團有限公司 廣東佛山 528251

經濟的快速增長帶動建筑行業飛速發展，人們對建筑造型、外立面的美感要求也越來越高。幕墻作為建筑物的外衣，是建筑外觀的主要表現之一。這些追求促進了建筑幕墻的廣泛普及。我國部分地區處于地震帶，現代建筑幕墻在設計過程中，抗震設計具有十分重要的地位。建筑的整體抗震性能和幕墻有著密切的關系，幕墻設計人員越來越關注怎樣采用有效的措施提高建筑幕墻的抗震性能，進而有效提高整個建筑的綜合抗震能力。

1、建筑幕墻的概述

幕墻是建筑的外圍護，不承重，像幕布一樣掛上去，故稱為幕墻。是現代大型建筑、商業體和高層建筑常用的帶有裝飾性效果的輕質墻體，由面板（金屬鋁板、石材、玻璃，陶土板等）和支承結構體系（鋁合金立柱橫梁、鋼結構、玻璃肋等）組成，憑借鋼連接件懸掛在主體建筑的外圍，可相對主體結構有一定的位移能力。雖然不具有承重作用，也不是建筑的主體結構，但是建筑幕墻對于現代建筑的功能要求和建筑外觀的美感要求來說十分重要，因此保證建筑幕墻的設計施工質量對于提高建筑的整體質量具有十分重要的意義。

2、現代建筑幕墻的類別及其主要特點

2.1 現代建筑幕墻的具體分類

目前國內建筑幕墻分類的方式不一，如果按主要支撐結構劃分，有智能呼吸式幕墻、全玻幕墻、點支承幕墻、構件式幕墻以及單元式幕墻；如果按封閉形式劃分，有兩種幕墻形式，分別為封閉式幕墻和開放式幕墻兩種。在開展建筑幕墻設計的過程中，為了保證建筑抗震性能，不同種類的幕墻應注意不同的設計細節。

2.2 現代建筑幕墻的主要特點

就目前來說，現代建筑幕墻具有三個主要特征：維護簡便、美觀以及節能。（1）對比建筑其它分項，幕墻的后期維護較為簡單，不會消耗過多的資源。（2）外觀輕盈通透虛實結合是幕墻最基本的特點，有利于減輕建筑物的整體重量，有利于采光并展現多元化的建筑外觀設計表現手法。（3）隨著科技的發展，各種新材料的開發應用，面板材料和骨架具有豐富的選擇，可以選用參數合適的材料，滿足建筑節能設計要求。正因為幕墻的這些優點，使各類公用建筑、大型商業體普遍采用玻璃幕墻的外觀設計，幕墻應用越來越廣泛，關乎安全使用功能例如抗震性能設計就要被重視起來。

3、幕墻結構抗震設計要點

3.1 合理選擇建筑造型和幕墻形式

現代建筑中，建筑師往往喜歡采用曲面，凹凸，大懸挑等造型來取得新穎的建筑效果，建筑初步設計階段幕墻設計師可以適當介入參與論證，對于建筑物的造型和方案設計，論證建筑幕墻是否能夠實現，是否可能存在幕墻抗震設計薄弱環節進行積極的探討，協助建筑師做好幕墻的選型，根據主體結構形式選擇合適的幕墻形式。選型階段必須符合抗震原則，盡量使建筑物的平面規則，無大的凸出或者凹進，立面盡量避免線條變化幅度過大，避免大的突出或者收進，功能分區規整，使結構構件布置對稱，荷載均勻。

3.2 滿足幕墻支承的結構條件

項目初始設計階段幕墻設計師同樣不能忽略與建筑結構設計師的充分溝通。在實現建筑設計外觀的同時，幕墻設計師有時會發現結構設計并沒有滿足幕墻支承所需要的必要條件，例如一些大跨度幕墻，大雨蓬所需要的支點會相應增加，但實際往往可能出現只有頂底位置有鋼筋混凝土結構可以作為幕墻支點、大型雨蓬找不到適合支承的鋼筋混凝土結構位置、支點數量不足或者鋼筋混凝土結構梁的截面尺寸不足等情況。在一些高抗震設防烈度地區地震作用對此的影響不可小視。如果項目設計前期幕墻設計師沒有向結構設計師提出滿足幕墻設計所需要的結構支持，到了施工階段就會變成難以解決的先天不足問題，能運用的解決辦法就可能捉襟見肘。

3.3幕墻結構框架和主體結構之間的關系

建筑幕墻層間變形性能是指在建筑主體結構發生反復層間位移時，幕墻保持其自身及與主體連接部位不發生損壞及功能障礙的能力。幕墻抗震性能主要取決于兩個方面，主框架的抗震能力以及鋁合金結構自身的構造。抗震設計時，幕墻的抗震能力指標值應不小于主體結構彈性層間位移角控制值的三倍。項目需通過選取建筑物的最不利位置進行幕墻四性試驗，幕墻平面變形性能試驗結果必須滿足幕墻相關規范的要求。幕墻平面內變形性能與建筑結構類型有關，例如框架結構、剪力墻結構、框剪、框筒結構等，要根據結構類型選用具有不同平面內變形性能的幕墻。

3.4 連接部位構造設計措施

幕墻結構抗震性能設計、一個重點內容就是連接部位設計。連接部位設計主要包含以下內容：（1）上下相鄰立柱之間的連接，上下相鄰立柱之間主要通過伸縮縫進行連接，上下伸縮活動空間15-20mm。兩者相互連接時，立柱和芯柱要緊密配合。（2）橫梁和立柱之間的連接。橫梁和立柱之間通過螺栓和角碼進行連接，設置柔性墊片，合理控制角碼厚度，確保角碼可以充分承受橫梁的剪力。（3）明框玻璃幕墻的玻璃與鋁合金框之間的間隙采用泡沫條和密封膠等彈性材料填充，避免玻璃和鋁合金框之間有硬性接觸。（4）隱框玻璃幕墻玻璃與玻璃之間設置15mm的膠縫，使用泡沫條和密封膠等彈性材料填充。（5）全玻幕墻玻璃面板與周圍裝飾性材料或者鋼槽內壁的間隙不小于8mm，防止剛性接觸，全玻幕墻面板高度超過4米時可采用將玻璃吊掛于主體結構，避免采用下端支承的方式。（6）點支承幕墻的駁接頭和玻璃孔之間應設置柔性墊片。（7）石材幕墻掛件應設置有防止掛件震動滑出石材槽口的防脫限制裝置，石材掛件開槽部位填充彈性膠，避免掛件和石材有硬性接觸。（8）建筑變形縫位置幕墻的節點處理，幕墻面板通常使用鋁金屬板進行搭接，但兩部分面板沒有實際連接接觸，是互相獨立的，該搭接僅實現立面造型的整體性和防水，面板里面設置橡膠風琴板，整體實現幕墻面板可以跟隨主體結構位移。

結語：

幕墻在建筑設計中的應用越來越廣泛，尤其是高層公用建筑以及大型商業體。地質災害頻發會造成重大的人員傷亡以及財產損失。近年來，人們越來越重視建筑物的安全使用。基于此，幕墻抗震設計應該越來越受到幕墻設計師以及施工單位的重視。本文對幕墻抗震設計的一些要點進行介紹和分析，旨在提高建筑幕墻的抗震能力。