建筑幕墙变位性能对抗震作用浅析

【摘要】随着建筑业发展，建筑造型越来越新颖，幕墙已经成为现代建筑的象征，为众多建筑所采用。幕墙作为建筑的护结构，应具有足够的刚度、承载能力、稳定性和相对于主体结构的位移能力。同时近年来，历次大震对人类造成严重灾害的经验教训，使得设计人员有较为一致的认识，本文从专业角度对建筑幕墙抵抗地震作用提出技术处理要点。

【关键词】建筑幕墙；抗震性能；变位性能

1. 建筑幕墙能够吸收变位的能力的合理性非常重要

（1）非震区幕墙，应保证正常的使用功能。有抗震设计要求的幕墙，按照“小震不坏，大震不倒”的设计原则，据《玻璃幕墙工程技术规范》，平面内变形应以建筑物的层间相对位移值表示。在设计允许的相对位移范围内，幕墙不应损坏，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。在幕墙平面内变形性能分级指标等级内，幕墙系统应该无损坏，活动连接必须吸收全部位移。超出指标等级后，需要保证立面系统虽有损坏，但要防止连接部位完全损毁和从建筑上脱落的要求。

（2）框架幕墙，明框幕墙面板边缘间隙采用弹性材料填塞。隐框、半隐框幕墙隐框部分的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。面材与框之间通过胶条柔性隔离，能够很好的吸收变位。玻璃首先通过硅酮结构胶粘接到铝副框上，在地震等偶发因素引起建筑物严重震动变形时，能够被拉压20%以上不被破坏，硅酮结构胶是弹性体，能有效的减小幕墙震动的强度和频率。在建筑物主框变形缝处的框架幕墙采用可伸缩构造，比如采用风琴板构造，使变形缝处两侧面板分属不同两个独立的单元。

（3）地震时建筑物主框架变位是必然的，通常情况下，框架幕墙通过埋件、转接件把竖框连接到建筑物的主体结构上，为了吸收建筑物主体的变形，转接系统的设计应实现三维调整。单元式玻璃幕墙，是在工厂预制成一个整块板块，然后在现场悬挂安装，它可以实现自身平面内的变形和相对于主体结构的位移。单元板块直接悬挂于建筑主体上，所以单元体传力路径简捷明确，单元体在连接接口能够吸收层间变位及单元自身温度差所产生的变形，对高层建筑和钢结构建筑特别有利。竖框与上下横框组成一个整体框架，面板镶嵌在框架上组合成一个单元板块，面板之间、面板与附框之间设置有间隙，采用弹性材料填塞，可适应面板之间的相对移动。单元板块插接缝间的活动量越大吸收幕墙的变形能力越强。

（4）插接一般有横滑型和横锁型，横滑型构造是在左、右相邻两单元组件上横框中设滑动插芯。这个插芯嵌在单元组件上横框的滑槽内，比上单元下横框槽大，单元下横框可以在槽内滑动。

（5）但在地震时单元式幕墙不会只有同向运动而是随机运动，平面内变位带有不规律的随机性，地震发生的最初是同向运动，后陆续异向运动。相向运动时可能会发生相邻两单元构件碰撞；背向运动时，相邻两单元接缝拉开，拉开后恢复时杆件错位而碰撞。在设计单元组件左右接缝时，要使搭接量比预期变位量大，防止两单元组件碰撞。横锁型是在上下相邻两单元组件竖框内设各自开口的内套管，内套管相互对插，上下单元竖框用内套管插接，上下单元形成横向锁定。地震时，竖框随建筑主体结构层间位移进行平面内变形。

（6）单元幕墙转接装置，它包括埋件、转接件和挂件，整体连接构造实现了三维调整，可以满足两楼层间的相对变形及整个建筑物的水平变形要求。这种构造具有弹性位移功能，能吸收结构变位，满足抗震要求和温差效应。

（7）玻璃幕墙单元变位可按照地震+温度+可变动活荷载+风荷载进行变位设计，活动连接位移按照下面组合设计：1.0地震位移+1.0温度位移+0.7可变动活荷载位移+0.6风荷载位移。温度位移和风荷载位移一般不大，在进行幕墙变形位移设计时，可以不考虑温度位移和风荷载位的变位影响，而只按照地震进行控制。

主体结构施工对幕墙也有影响。正常的砼主体结构施工沉降位移和可变动活荷载位移，在主体结构施工进行施工后，对幕墙系统产生的位移就影响很小。一般水平层间位移在±10mm左右，竖向层间位移在±5mm左右。

（8）钢结构悬挑或者是预应力砼悬挑楼板结构，因主体结构施工的预起拱设计，变位效应对幕墙的影响也许会比地震作用大，对此施工变形较大结构。因此对结构的设计位形进行预先的调整。按照预调后构件空间坐标进行施工，使结构经过施工过程中的变形刚好到达设计的目标位形。主体结构在后续施工过程中逐步发生空间变位，引起已安装幕墙结构的变形。

2. 施工过程中每个幕墙单元的空间变形为刚移和弹性变形的组合

对于每个幕墙单元，需要对其从安装到主体结构施工完毕这一过程的变形情况进行分析计算，得到单元施工过程中空间变位情况，以及幕墙单元角点之间的相对变形发展曲线，确定幕墙单元支承构件的连接预设容差大小以及玻璃块胶缝及间隙的预留大小，以保证在结构及玻璃幕墙施工完全结束后，玻璃幕墙能够完全消化。