現代建筑幕墻設計中的結構抗震設計

趙喜武

【摘要】我國位于環太平洋和地中海-喜馬拉雅兩大地震帶上，尤其是近年來地震多發。為避免造成重大人員傷亡和財產損失，建筑就要具有良性的抗震結構。而在現代建筑中，幕墻結構使用的越來越廣泛，幕墻設計中的抗震性能也越來越受到人們的重視，尤其是超高層建筑的幕墻抗震性能。

【關鍵詞】建筑幕墻；抗震性能；結構設計；

從建筑學的角度來說，幕墻對建筑既具有美化作用，也具有加固作用，它是建筑的外圍，直接影響建筑的質量和形象。同時，幕墻的抗震性能的提高也是增強建筑抗震能力的關鍵。本文就從建筑幕墻設計的角度探討如何提高建筑的抗震性能。

一、建筑幕墻相關資料介紹

隨著我國城市化、市場化、商業化的迅猛發展，人們對于建筑的要求標準也逐漸提高，建筑不僅要堅固抗震、功能完備、還要具有人文精神和藝術品位。建筑幕墻也隨之越來越普及，幕墻設計中的抗震設計也成為重點關注的對象，科學的幕墻設計是可以有效提高幕墻抗震的性能。如何在建筑幕墻的設計中增強建筑的結構抗震性能，首先就要了解幕墻的定義、功能、特點、分類等基本概況，只有在詳細掌握這些基本資料的基礎上才有能力進行科學合理的幕墻設計。

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]。

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。

1.3建筑幕墻的優點

（1）使建筑形象更美觀。美觀是建筑幕墻設計的基本要求，幕墻在建筑的最外圍，是主體建筑與外界接觸的橋梁，外圍幕墻的美觀與否直接關系到整個建筑的形象。所以得體的幕墻設計就是給建筑穿上漂亮的衣裙，使建筑更美觀。（2）使建筑更容易清潔管理。幕墻使得建筑的維護和保養變得簡單，很實用很方便。（3）使建筑工程更節能高效。相應國家政策的號召，順應時代發展的潮流，節能環保也已經成為建筑業里的熱點和重點。建筑幕墻的節能設計有利于整個建筑的節能，有利于精簡成本，節約資源，提高效益[2]。

二、目前建筑幕墻結構抗震設計中存在的問題

2.1對于幕墻結構抗震設計不重視

由于本身建筑幕墻設計在我國的歷史就較短，人們對于建筑幕墻也不了解也不關注自然也不重視。幕墻設計工作基本上都是在主體建筑工程完成后才開始設計并施工的，由此看出在早先的建筑業中幕墻設計和施工基本上排在建筑工程的末期，同時也客觀的反應出建筑施工隊伍對幕墻的認識不足，導致建筑幕墻的設計滯后，發展緩慢，所以就更不用說幕墻結構抗震設計了。

2.2建筑幕墻圖紙審核時間長、設計不規范

目前我國的建筑幕墻公司較少且實力不如國外的幕墻公司，一些建筑幕墻設計就采用國外的幕墻公司，但是由于國內外信息傳遞交流存在一些障礙，這就造成幕墻設計的期限過長或翻譯的誤差。另外，在我國施工單位進行幕墻設計時，審核并不嚴謹，部分沒有進行深入審核便一帶而過，這是施工中一種非常不負責任的行為。另外，也沒有對幕墻設計中的結構抗震性能進行相關的檢測和審查，不能保障幕墻的抗震效果是否達到標準[3]。

2.3幕墻抗震性能評價指標不高

建筑建設的工作面、建筑建設的設防烈度、建筑的結構類型、建筑高度及體型等因素都會影響加速度放大系數、層問位移角限值這兩個抗震性能評價指標。

三、建筑幕墻結構抗震設計的具體措施

3.1 建筑幕墻多使用砌混結構

設置圈梁、設置構造柱、加固墻體是幕墻工程施工時常用的提高抗震性能的方法。將圈梁和構造柱相連接形成一個封閉的骨架，并將構造柱設置在幕墻的轉角處，以及內外墻的間隙處和樓梯間的四角位置等地，再將幕墻上原有的抹灰除去，用水泥砂漿抹灰，增強建筑幕墻的硬度和強度，使整個建筑的抗震性能大大提高。

3.2幕墻建設選地避免危險地帶

盡量避免在地震多發帶或地質活動相對比較活躍的地方進行建筑建設，從根本上遠離這些地質災害頻發地。若條件實在不允許，就在工程施工前對工作地進行詳細地勘探，掌握地質情況，這樣在進行建筑建設和幕墻建設時才能做到趨利避害。選擇堅硬土或地勢平坦的硬土地上建設，避免沙土、軟土、粘土等土質不利于建設的地段，打地基時也要注意加固地基[4]。

3.3科學的建筑幕墻布局。

在建筑的布局上要簡單、科學、合理，布局要符合抗震的原則，從而提高建筑幕墻的抗震性能。幕墻建筑宜簡潔明了，對稱有序，受力均勻，高度和寬度也要嚴格的計算，確保建筑的結構穩定，抗震性能的提升。

3.4針對鋁合金玻璃幕墻的設計。

鋁合金玻璃幕墻要保證最大彈性層間位移要控制在100度的范圍內，對于幕墻結構薄弱之地要進行彈塑變形試驗。進行結構抗震設計時要抗震能力指標值、主體結構彈性層間位移角控制值，其中抗震能力指標值大概是主體結構彈性層間位移角控制值的三倍左右。

3.5石材幕墻和明框、半隱框幕墻的結構抗震設計。

由于石材面板是由插件和掛件銜接在一起構成的，所以在石材幕墻設計中要提高結構抗震性能首先要防止掛件與插件脫離。這就要求設計人員在進行具體的安裝計算時要盡量把偏差縮小，由此增強幕墻的穩定性和抗震性能。針對明框、半隱框幕墻的結構設計要注意使用彈性材料，并嚴格控制板塊間膠縫寬度。

3.6高層建筑幕墻

高層建筑結構抗震設計要有科學性和規則性。在主體抗側力結構兩個主軸方向上，要剛度相近，受力均勻，剛度均勻，避免剛度過大從而造成延性過大。建筑結構體系選擇科學化，計算簡圖要精準明了，在結構體系設計多道抗震防線。鋼筋混凝土框架應“強柱弱梁”。鋼筋混凝土框架的梁柱應“強剪弱彎”。綜合考慮整個結構的抗震性能，幕墻是否具有合理的剛度、承載力、延性使其是否具有良好抗震性能的關鍵[5]。要使建筑幕墻具有很強的抗震性能，那么最好是幕墻結構設計中的構件都具有很高的延性。但是實際上是很難做到這一點的，比較經濟實惠的辦法就是在重要的幕墻結構構件上使用延性較高的構件。所以，幕墻結構的剛度、承載力、延性等是幕墻結構抗震設計時必須考慮的重點。

結束語

眾所周知，近年來的汶川地震、玉樹地震、云南盈江地震、雅安地震等等一系列的地質災害頻發，給人們的生產和生活帶來極大的傷害和損失，建筑物的安全質量和抗震性能也隨之受到廣泛地重視，建筑幕墻結構抗震設計作為建筑抗震設計的重點，也受到越來越多的關注。建筑隊伍要從全局出發，從整體上進行結構的抗震設計，把握建筑幕墻的特點，結合建筑幕墻的類型，考慮幕墻結構設計的剛度、承載力和延性等方面，科學的進行計算和設計，提高建筑幕墻結構抗震性能，同時也增強建筑整體的抗震性能。

參考文獻：

[1]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，2013，10：84.

[2]劉子嚴，褚文雅. 淺析現代建筑幕墻設計中的結構抗震設計[J]. 門窗，2013，12：225+227.

[3]楊慶兵，楊全慶. 關于現代建筑結構抗震設計的方法分析[J]. 科技致富向導，2014，02：67.

[4]程耿東，李剛. 基于功能的結構抗震設計中一些問題的探討[J]. 建筑結構學報，2000，01：5-11.