建筑幕墻抗震構造設計

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       摘要:本文通過探討建筑幕墻抗震構造設計的一些措施，介紹如何通過幕墻的構造設計，確保幕墻自身結構的完整和安全以及作為建筑外墻圍護的可靠功能。 

　　關鍵詞:幕墻抗震設計；幕墻抗震構造；變形縫處理    　　一.前言  　　隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對環(huán)境的依賴和破壞越來越嚴重，其中尤其是眾多發(fā)展中國家，幾乎是以嚴重的破壞環(huán)境來換取高速的經(jīng)濟發(fā)展，因此各種環(huán)境問題和自然災害都接踵而至，例如2008年僅我國就發(fā)生了多起地震災害，其中以汶川大地震最為嚴重，由此，建筑抗震構造設計成為了科學界的焦點問題。本文將從多個角度分析探討建筑幕墻抗震構造設計的一些措施，力爭將地震災害帶來的損失降到最低限度。  　　二.不同幕墻體系的構造要求  　　1.鋁合金玻璃幕墻體系  　　鋁合金玻璃幕墻的抗震能力主要取決于它所依附的建筑主框架的抗震能力和自身的抗震構造。在罕遇地震作用下結構薄弱層應進行彈塑變形驗算。在抗震設計時，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3倍。特別要注意的是建筑結構為多、高層鋼結構時，幕墻的抗震能力是非鋼結構建筑幕墻的2倍以上，以適應鋼結構的柔性變動能力。  　　玻璃幕墻體系  　　玻璃幕墻的抗震設計需考慮對幕墻本身設防和對幕墻所依附的建筑物主框架的變形限制。幕墻本身設防要求采用，在設防烈度地震作用及其組合荷載作用下的面板不破損和幕墻框格桿件無殘余變形。幕墻應依據(jù)所依附的建筑物主框架在幕墻平面內(nèi)的變形確定幕墻的變形承載能力并加以限制?？拐鹪O防采用三個水準與兩個階段設計，第二水準烈度地震作用是第一水準地震烈度的3倍。近似地，把在終值烈度地震作用下采用彈性方法計算的樓層層間位移與層高之比折算成第二水準彈塑性位移，就得到了與幕墻平面內(nèi)變形臨界值的對應值。 以上分析表明，對幕墻平面內(nèi)變形性能的要求與建筑結構類型有關，即要根據(jù)結構類型選用具有不同平面內(nèi)變形性能的幕墻。幕墻自身結構上采用的各種位移、伸縮、變位能力的處理措施(如幕墻立柱層間伸縮縫、立柱與橫粱間伸縮縫、板塊間縫隙控制填膠、玻璃的結構膠粘接、玻璃卡槽內(nèi)間隙控制、膠墊軟接觸等等)，使得幕墻構件不承擔因地震使建筑主體結構產(chǎn)生變位而對它產(chǎn)生的荷載(各種彎曲、拉伸、擠壓等應力)，從而保持了幕墻自身結構的完整和安全，以及作為建筑外墻圍護的可靠功能。  　　明框、半隱框幕墻  　　明框、半隱框幕墻的玻璃邊緣至邊框槽底的間隙必須采用彈性材料填塞。隱框、半隱框幕墻板塊間膠縫寬度應適當控制，應不小于12mm，并以彈性材料填塞，即內(nèi)填泡沫棒外注硅酮耐候密封膠。  　　石材幕墻  　　石材幕墻，石材面板一般采用插件和掛件連接，為防止插件(掛勾)從插槽(掛槽)中脫出，GB／T21086《建筑幕墻》表51石材面板掛裝系統(tǒng)安裝允許偏差對掛勾與掛槽搭接深度偏差、插件與插槽搭接深度偏差作了規(guī)定。  　　對于普通短槽掛件，石材幕墻合理地使用掛件槽彈性類填膠，可實現(xiàn)良好的抗震性能。寬度的一半，環(huán)通設置的凹槽，與陽臺地漏聯(lián)接好以防排水，可以減少雨季可能對鄰墻內(nèi)表面產(chǎn)生的損害，地漏表面高度比槽底略低2～3mm即可。防排水，以排為主，防為輔。  　　平臺就是大陽臺，大平臺幾乎就是屋面，因此一般采用混合物水泥砂漿與IS的組合。平臺設計的要點是：結構降板，周邊梁上翻。建議采用梯邊排水：在梯段周邊作槽。若結構不降，建筑作門坎，就是在作飾面時預留的凹槽，尺度僅lO~20mm時只能防水，不解決防潮。小梯取小值，大梯取大值。因此，結構降板不僅是為了處理好門口處排水問題也是防止室內(nèi)局部受潮的主要方法。進出水泥防水砂漿勾出凹縫，深約7mm～1Smm，因其方便及充分做好泛水，在陰角處連續(xù)生成，而帶有自然的裝飾性，所以被普遍采用 。  　　平臺加作絕熱找坡后，地坪很容易平于室內(nèi)的高度，如果槽溝的設計原則是從頂層到底層連續(xù)轉下，加之平臺與室內(nèi)相鄰面較長，為保證周邊綠化，雨水排出的可能性也高，因此，使雨水隨落隨排，雨停即止。  　　半室外樓梯和與室內(nèi)空間緊鄰的室外樓梯對于背栓式石材(采用雙切面背栓連接)具有良好抗震性能，但要嚴格控制孔徑偏差不超過0．5mm，且孔深要大于15mm。  　　金屬幕墻  　　金屬幕墻，由于面板不屬于脆性材料，一般變形不會破壞。相對比玻璃幕墻有較好抗震性能。  　　6.鋼結構雨篷由于采用鋼龍骨，一般為獨立系統(tǒng)，計算單獨考慮地震作用，也具有較好的抗震能力。  　　7.點支承玻璃幕墻  　　由于支承頭連接都能適應玻璃面板在支承點處的轉動變形；支承頭的鋼材與玻璃之間應設置彈性材料的襯墊或襯套，襯墊和襯套的厚度不宜小于lmm，因此也具有較好抗震性能。  　　8.全玻幕墻  　　全玻幕墻抗震性能較差，因此要求全玻璃幕墻的周邊收口槽壁與玻璃面板或玻璃肋的空隙均不宜小于8ram，而且板面不得與其他剛性材料直接接觸，板面與裝修面或結構面的空隙不應小于8ram，且應采用密封膠密封。下端支承式全玻璃幕墻(落地玻璃)易被主體結構墻體變形擠壞，按規(guī)范要求玻璃高度超限的全玻幕墻應懸掛在主體結構上(即吊掛玻璃)。  　　9.單元式幕墻  　　單元式幕墻，一般為插接型，單元部件之間應有一定的搭接長度，豎向搭接長度不應小于10mm，橫向搭接長度不應小于15mm。因此具有良好的抗震性能。  　　三.幕墻不同連接部位的構造要求  　　1.立柱與橫梁之間的連接  　　立柱與橫梁連接可通過角碼、螺釘或螺栓連接。角碼應能承受橫粱的剪力，其厚度不應小于3ram；角碼與立柱之間的連接螺釘或螺栓應滿足抗剪和抗扭承載力要求。立柱與橫梁之間應有l(wèi)~2mm的間隙，橫梁兩端應涂密封膠或用柔性墊片隔離。  　　2.立柱與立柱之間伸縮縫  　　上、下立柱之間應留有不小于15mm的縫隙，閉口型材可采用長度不小于250ram的芯柱連接，套筒伸入鋁合金立柱內(nèi)不應小于lOOmm；芯柱與立柱應緊密配合，其配合間隙應控制在0．5ram～lmm之間。芯柱與上柱或下柱之間應采用機械連接方法加以固定。開口型材上柱與下柱之間可采用等強型材機械連接。  　　3.與主體連接  　　幕墻主桿件一般采用懸掛形式，與主體必須連接牢固，一般采用螺栓連接。立柱與主體結構之間每個受力連接部位的連接螺栓不應少于2個，且連接螺栓直徑不宜小于10mm。加工鋁合金立柱與結構連接的螺栓孔時，立柱孔直徑要比螺栓直徑大lmm。立柱與連接件之間應采用墊片隔離。鋁合金立柱與結構連接角鋼之間必須采用彈性墊片(如尼龍等)且墊片厚度≥2mm。玻璃幕墻構架與主體結構采用后加固錨栓連接時，對于后補錨栓應符合下列規(guī)定：  　　(一)產(chǎn)品應有出廠合格證；  　　(二)碳素鋼錨栓應經(jīng)過防腐處理；  　　(三)應進行承載力現(xiàn)場試驗，必要時應進行極限拉拔試驗；  　　(四)每個連接點不應少于2個錨栓；  　　另外，后補錨栓采用后切式膨脹螺栓，抗震性能也較好。  　　4.變形縫處理  　　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(jié)點設計。按照建筑抗震設計規(guī)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(jù)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。  　　四.結束語  　　隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對環(huán)境的依賴和破壞越來越嚴重，各種環(huán)境問題和自然災害都接踵而至，近年地震災害頻發(fā)，建筑結構的安全性受到高度重視，幕墻作為建筑物的外圍護結構，其安全性更為重要，在設計中一定要嚴格貫徹國家抗震規(guī)范，做好幕墻抗震設計，確保其安全性能。