建筑幕墙抗震构造设计

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       摘要:本文通过探讨建筑幕墙抗震构造设计的一些措施，介绍如何通过幕墙的构造设计，确保幕墙自身结构的完整和安全以及作为建筑外墙围护的可靠功能。 

　　关键词:幕墙抗震设计；幕墙抗震构造；变形缝处理    　　一.前言  　　随着世界经济的高速发展，人们对环境的依赖和破坏越来越严重，其中尤其是众多发展中国家，几乎是以严重的破坏环境来换取高速的经济发展，因此各种环境问题和自然灾害都接踵而至，例如2008年仅我国就发生了多起地震灾害，其中以汶川大地震最为严重，由此，建筑抗震构造设计成为了科学界的焦点问题。本文将从多个角度分析探讨建筑幕墙抗震构造设计的一些措施，力争将地震灾害带来的损失降到最低限度。  　　二.不同幕墙体系的构造要求  　　1.铝合金玻璃幕墙体系  　　铝合金玻璃幕墙的抗震能力主要取决于它所依附的建筑主框架的抗震能力和自身的抗震构造。在罕遇地震作用下结构薄弱层应进行弹塑变形验算。在抗震设计时，幕墙的抗震能力指标值应不小于主体结构弹性层间位移角控制值的3倍。特别要注意的是建筑结构为多、高层钢结构时，幕墙的抗震能力是非钢结构建筑幕墙的2倍以上，以适应钢结构的柔性变动能力。  　　玻璃幕墙体系  　　玻璃幕墙的抗震设计需考虑对幕墙本身设防和对幕墙所依附的建筑物主框架的变形限制。幕墙本身设防要求采用，在设防烈度地震作用及其组合荷载作用下的面板不破损和幕墙框格杆件无残余变形。幕墙应依据所依附的建筑物主框架在幕墙平面内的变形确定幕墙的变形承载能力并加以限制。抗震设防采用三个水准与两个阶段设计，第二水准烈度地震作用是第一水准地震烈度的3倍。近似地，把在终值烈度地震作用下采用弹性方法计算的楼层层间位移与层高之比折算成第二水准弹塑性位移，就得到了与幕墙平面内变形临界值的对应值。 以上分析表明，对幕墙平面内变形性能的要求与建筑结构类型有关，即要根据结构类型选用具有不同平面内变形性能的幕墙。幕墙自身结构上采用的各种位移、伸缩、变位能力的处理措施(如幕墙立柱层间伸缩缝、立柱与横粱间伸缩缝、板块间缝隙控制填胶、玻璃的结构胶粘接、玻璃卡槽内间隙控制、胶垫软接触等等)，使得幕墙构件不承担因地震使建筑主体结构产生变位而对它产生的荷载(各种弯曲、拉伸、挤压等应力)，从而保持了幕墙自身结构的完整和安全，以及作为建筑外墙围护的可靠功能。  　　明框、半隐框幕墙  　　明框、半隐框幕墙的玻璃边缘至边框槽底的间隙必须采用弹性材料填塞。隐框、半隐框幕墙板块间胶缝宽度应适当控制，应不小于12mm，并以弹性材料填塞，即内填泡沫棒外注硅酮耐候密封胶。  　　石材幕墙  　　石材幕墙，石材面板一般采用插件和挂件连接，为防止插件(挂勾)从插槽(挂槽)中脱出，GB／T21086《建筑幕墙》表51石材面板挂装系统安装允许偏差对挂勾与挂槽搭接深度偏差、插件与插槽搭接深度偏差作了规定。  　　对于普通短槽挂件，石材幕墙合理地使用挂件槽弹性类填胶，可实现良好的抗震性能。宽度的一半，环通设置的凹槽，与阳台地漏联接好以防排水，可以减少雨季可能对邻墙内表面产生的损害，地漏表面高度比槽底略低2～3mm即可。防排水，以排为主，防为辅。  　　平台就是大阳台，大平台几乎就是屋面，因此一般采用混合物水泥砂浆与IS的组合。平台设计的要点是：结构降板，周边梁上翻。建议采用梯边排水：在梯段周边作槽。若结构不降，建筑作门坎，就是在作饰面时预留的凹槽，尺度仅lO~20mm时只能防水，不解决防潮。小梯取小值，大梯取大值。因此，结构降板不仅是为了处理好门口处排水问题也是防止室内局部受潮的主要方法。进出水泥防水砂浆勾出凹缝，深约7mm～1Smm，因其方便及充分做好泛水，在阴角处连续生成，而带有自然的装饰性，所以被普遍采用 。  　　平台加作绝热找坡后，地坪很容易平于室内的高度，如果槽沟的设计原则是从顶层到底层连续转下，加之平台与室内相邻面较长，为保证周边绿化，雨水排出的可能性也高，因此，使雨水随落随排，雨停即止。  　　半室外楼梯和与室内空间紧邻的室外楼梯对于背栓式石材(采用双切面背栓连接)具有良好抗震性能，但要严格控制孔径偏差不超过0．5mm，且孔深要大于15mm。  　　金属幕墙  　　金属幕墙，由于面板不属于脆性材料，一般变形不会破坏。相对比玻璃幕墙有较好抗震性能。  　　6.钢结构雨篷由于采用钢龙骨，一般为独立系统，计算单独考虑地震作用，也具有较好的抗震能力。  　　7.点支承玻璃幕墙  　　由于支承头连接都能适应玻璃面板在支承点处的转动变形；支承头的钢材与玻璃之间应设置弹性材料的衬垫或衬套，衬垫和衬套的厚度不宜小于lmm，因此也具有较好抗震性能。  　　8.全玻幕墙  　　全玻幕墙抗震性能较差，因此要求全玻璃幕墙的周边收口槽壁与玻璃面板或玻璃肋的空隙均不宜小于8ram，而且板面不得与其他刚性材料直接接触，板面与装修面或结构面的空隙不应小于8ram，且应采用密封胶密封。下端支承式全玻璃幕墙(落地玻璃)易被主体结构墙体变形挤坏，按规范要求玻璃高度超限的全玻幕墙应悬挂在主体结构上(即吊挂玻璃)。  　　9.单元式幕墙  　　单元式幕墙，一般为插接型，单元部件之间应有一定的搭接长度，竖向搭接长度不应小于10mm，横向搭接长度不应小于15mm。因此具有良好的抗震性能。  　　三.幕墙不同连接部位的构造要求  　　1.立柱与横梁之间的连接  　　立柱与横梁连接可通过角码、螺钉或螺栓连接。角码应能承受横粱的剪力，其厚度不应小于3ram；角码与立柱之间的连接螺钉或螺栓应满足抗剪和抗扭承载力要求。立柱与横梁之间应有l~2mm的间隙，横梁两端应涂密封胶或用柔性垫片隔离。  　　2.立柱与立柱之间伸缩缝  　　上、下立柱之间应留有不小于15mm的缝隙，闭口型材可采用长度不小于250ram的芯柱连接，套筒伸入铝合金立柱内不应小于lOOmm；芯柱与立柱应紧密配合，其配合间隙应控制在0．5ram～lmm之间。芯柱与上柱或下柱之间应采用机械连接方法加以固定。开口型材上柱与下柱之间可采用等强型材机械连接。  　　3.与主体连接  　　幕墙主杆件一般采用悬挂形式，与主体必须连接牢固，一般采用螺栓连接。立柱与主体结构之间每个受力连接部位的连接螺栓不应少于2个，且连接螺栓直径不宜小于10mm。加工铝合金立柱与结构连接的螺栓孔时，立柱孔直径要比螺栓直径大lmm。立柱与连接件之间应采用垫片隔离。铝合金立柱与结构连接角钢之间必须采用弹性垫片(如尼龙等)且垫片厚度≥2mm。玻璃幕墙构架与主体结构采用后加固锚栓连接时，对于后补锚栓应符合下列规定：  　　(一)产品应有出厂合格证；  　　(二)碳素钢锚栓应经过防腐处理；  　　(三)应进行承载力现场试验，必要时应进行极限拉拔试验；  　　(四)每个连接点不应少于2个锚栓；  　　另外，后补锚栓采用后切式膨胀螺栓，抗震性能也较好。  　　4.变形缝处理  　　地震时建筑物主框架变形缝处主框架变位是必然的(主框架变形缝大小由主体结构决定)，对于幕墙要正确处理主框架变形缝部位幕墙的构造。在建筑物主框架变形缝处的幕墙采用可伸缩构造(如采用风琴板构造等)，使变形缝处两侧面板分属不同两个独立的单元。变形缝抗震作用大，门窗幕墙应重视变形缝节点设计。按照建筑抗震设计规范要求，设计变形缝时起码龙骨间的距离要和土建变形缝大小一致，满足第三水准要求；易挤压破碎掉落的面板间距离可以根据第二水准计算确定；中间过渡材料可采用弹性材料(比如橡胶)或采用较薄的金属板材，最好可以水平滑动。  　　四.结束语  　　随着经济的高速发展，人们对环境的依赖和破坏越来越严重，各种环境问题和自然灾害都接踵而至，近年地震灾害频发，建筑结构的安全性受到高度重视，幕墙作为建筑物的外围护结构，其安全性更为重要，在设计中一定要严格贯彻国家抗震规范，做好幕墙抗震设计，确保其安全性能。