浅谈幕墙结构设计

摘要：幕墙结构设计，关系到幕墙的施工，幕墙的保养与维护，以及验收，直接影响工程造价，好的结构设计，不仅施工、保养与维护方便，更能降低工程造价。本人就结构设计中风荷载、温度应力、地震作用力进行阐述，为以后的养护工作提供依据，供同行参考。

摘要：幕墙结构设计、风荷载、温度应力、地震作用力

Abstract: the design of curtain wall structure, related to the construction of curtain wall, curtain wall maintenance and maintenance, as well as the approval, directly affects the cost of the project, structure design, not only the construction, maintenance and the maintenance are convenient, but also can reduce the engineering cost. I will design wind load, temperature stress, seismic force is expounded, and provide the basis for future maintenance work, for reference.

Abstract: the design of curtain wall structure, wind load, temperature stress, seismic force

中图分类号： TU318文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

引言随着社会的发展,外墙的装饰越来越向美观、豪华发展,如玻璃幕墙、铝塑板幕墙、石材幕墙等高级装饰越来越多,在满足了外墙美观需要的同时,怎样保证幕墙的安全性也是人们关注的问题。按规定,外墙幕墙应有专业设计图纸,发包给有施工资质的队伍施工，幕墙结构设计，直接关系到幕墙的施工，幕墙的保养与维护，以及验收，直接影响工程造价，好的结构设计，不仅施工、保养与维护方便，更能降低工程造价。本人就结构设计中风荷载、温度应力、地震作用力发表自己的看法。

正文幕墙结构设计

计算时通常考虑材料的自重、所受风荷载及地震荷载，并根据荷载作用方式对其进行组合。其相应分项系数及组合系数都应严格按规范要求取用，对某些特殊的建筑物，设计说明书中对相应荷载计算取值会有特殊要求，在计算时应和规范对照取其最大值。对干挂体系进行计算时，应根据刚体的力的传递的特性，确定其所受荷载进行力学计算。有时。一些荷载不易确定时，可通过模拟试验来确定其大小。

1、风荷载

对于高层建筑，风荷载是主要的外力作用，在建筑物的生存期内，幕墙不应由于风荷载而损坏，因此宜采用50年一遇的最大风力，《建筑结构荷载规范》GBJ9-87图6.12《全国基本风压分布图》中的基本风压值是30年一遇，10分钟平均风压值，进行幕墙设计时，应采用阵风最大风压，即换为50年一遇的最大风力。根据这个要求，10分钟平均风速应转换为3秒的阵风风压，幕墙设计时采用的风荷载体型系数，应考虑风力在建筑物表面分布的不均匀性。

作用在幕墙上的风荷载标准值可按下式计算：

ＷＫ＝βoＵzＵsＷo

式中ＷK椬饔糜诮ㄖ磺缴系姆绾稍乇曜贾?

βo－阵风风压系数

Ｕz－风荷载体型系数

Ｕs－风压高度变化系数

Ｗo－基本风压(KN／m2)，应根据《建筑结构荷载规范》GBJ9-87

图6.12《全国基本风压分布图》中的数据采用。

一般高层建筑幕墙风荷载值应再加大10％。

淮北地区基本风压为343N/m2，大厦楼顶标高达到35至40m，根据计算，辽宁交通大厦的最大风荷载达到了2130.03N／m2,折合217.35Kg／m2。

2、温度应力

幕墙设计时要考虑年温度变化Ｔ所产生的温度应力，Ｔ一般由两种原因产,一是每年夏季最高温度与冬季最低温度之差，二是幕墙本身材料的反射和吸热性质，为安全计，Ｔ可考虑为80℃。

3、地震作用力

我国是一个多地震国家，6度以上地区占中国国土面积70％以上，绝大多数的大、中城市都考虑设防，辽宁也不例外。

在地震作用下，幕墙构件和连接件会受到猛烈的动力作用，其破坏很容易发生，防止震害的主要途径，我们考虑为加强构造措施，使幕墙处于弹性状态。在常遇地震作（比设防烈度低1.5度，大约50年一遇），幕墙不能破坏应保持完好，在中震作用下，（相当于比设防烈度高1.5度，大约1500-2000年一遇），必须会严重破坏，玻璃破碎，但骨架不应脱落倒塌，幕墙的抗震构造措施，应保证上述设计目标的实现。

根据国际上通用的抗震设计要求，我们认为：

平面外地震作用可按下式计算：

QE=βEamaxG

平面内的水平震作用可按下式计算：

PE=βEmaxG

目前，在玻璃幕墙中，除全玻幕外，一般均采用热反射镀膜玻璃，生产这种玻璃有多种方法，如：真空磁控阴极溅射镀膜法，热喷涂法，电浮化法，化学凝胶镀膜法等，不同的工艺生产的产品其质量是有差异的。根据我们多年从事幕墙专业的经验以及国外的许多资料，认为选用真空磁控阴极溅射镀膜玻璃和热喷镀膜玻璃比较好。国内比较好的生产厂家有阳光玻璃公司，南方玻璃公司，兴业玻璃公司，他们的玻璃质量应该是非常好的，仅是某个厂家更专长于某种颜色系列，国外玻璃厂家较好的有PittsburgPlateGlass，Inc.，（简称PPG）FordPlateGlassInc.，旭硝之公司。

由于最近十年来，我国的玻璃工业发展迅猛，质量水平已达到相当高的层次，不比国外的逊色，国产玻璃已完成可以适应各种幕墙的要求，价格又比进口的要低。

耐候胶、结构胶属硅酮胶类，世界上最优秀的硅酮胶集中在美国，以GE、创高DowCorning为最优。以下以GE胶作一个介绍。

结构硅酮胶分为中性结构胶、酸性结构胶、中性结构胶分为单组为SCS-4000，双组分SCS-4400，主要应用于陷框和半隐框玻璃幕墙上玻璃与铝型材的粘贴，任何一个工程，均要对玻璃与结构胶做相容性试验，以确保安全，酸性结构胶为SCS-1200，主要应用于全玻璃幕墙中玻璃之间的粘结，其特点为透明色。

耐候硅酮胶最常用的是SCS-2000，应用于幕墙分格胀缩缝的防水处理，其良好的耐候性、弹性完成可以保证幕墙的防水性能。

铝合金型材，幕墙用铝合金型材有着极其严格的要求，其合金成份要符合建筑用铝型材国际标准的要求，合金成份代号为6063。型材表面要进行阳极氧化处理，氧化膜厚度为15μ，质量应符合GB5237-93的规定。国内型材质量较好的的厂家有无锡锡厦、深圳华加日、广东大明等。

幕墙的保养与维护，为了使幕墙在使用过程达到和保持设计要求的功能，达到预期使用年限和确保不发生安全事故，按照国际惯例，幕墙在正常使用时，除了正常的定期和不定期的检查和维修外，还应每隔5年进行一次全面检查，以确保幕墙的使用安全。对玻璃、密封条、密封胶、结构硅酮密封胶在不利的位置进行耐老化性检查。

关于全面检查时间问题，国外一般为8-10年，对幕墙的使用情况进行一次全面检查，特别是半隐框、隐框幕墙、使用玻璃、耐候硅酮密封胶和结构硅酮密封胶，要在不利位置进行切片检查，观察玻璃、耐候胶和结构胶有无变化，若没有变化或是在正常变化范围内，则可继续使用。本规范规定为5年全面检查一次，主要考虑二个方面，一方面考10年时间太长如幕墙在正常使用情况下妈生质量不能及时发现和处理。另一方面，幕墙在竣工交付使用时，安装施工单位提高了10年保险年限质量证书，在此期限内可进行二次全面检查，对幕墙的使用安全更有说服力。

总之：幕墙结构设计，关系到幕墙的施工，幕墙的保养与维护，以及验收，直接影响工程造价，好的结构设计，不仅施工、保养与维护方便，更能降低工程造价。