现代建筑幕墙设计中的结构抗震设计

赵喜武

【摘要】我国位于环太平洋和地中海-喜马拉雅两大地震带上，尤其是近年来地震多发。为避免造成重大人员伤亡和财产损失，建筑就要具有良性的抗震结构。而在现代建筑中，幕墙结构使用的越来越广泛，幕墙设计中的抗震性能也越来越受到人们的重视，尤其是超高层建筑的幕墙抗震性能。

【关键词】建筑幕墙；抗震性能；结构设计；

从建筑学的角度来说，幕墙对建筑既具有美化作用，也具有加固作用，它是建筑的外围，直接影响建筑的质量和形象。同时，幕墙的抗震性能的提高也是增强建筑抗震能力的关键。本文就从建筑幕墙设计的角度探讨如何提高建筑的抗震性能。

一、建筑幕墙相关资料介绍

随着我国城市化、市场化、商业化的迅猛发展，人们对于建筑的要求标准也逐渐提高，建筑不仅要坚固抗震、功能完备、还要具有人文精神和艺术品位。建筑幕墙也随之越来越普及，幕墙设计中的抗震设计也成为重点关注的对象，科学的幕墙设计是可以有效提高幕墙抗震的性能。如何在建筑幕墙的设计中增强建筑的結构抗震性能，首先就要了解幕墙的定义、功能、特点、分类等基本概况，只有在详细掌握这些基本资料的基础上才有能力进行科学合理的幕墙设计。

1.1建筑幕墙的定义

建筑幕墙是指建筑外围不承重的幕墙，建筑幕墙在本质上是金属、玻璃、石材等建筑材料借助钢筋框架镶嵌或悬挂在主体建筑外围的围护结构，既是主体建筑在外整体形象的代表，也是主体建筑对外的防守墙，对主体建筑起到美化和防护的作用[1]。

1.2建筑幕墙的分类

按照密封形式可分为：封闭式幕墙和开放式幕墙。按照支撑结构形式可分为：全玻璃式幕墙、单元式幕墙、构件式幕墙、双层幕墙。要根据幕墙种类的不同、性能的不同而分别设计达到抗震结构的科学性和有效性。

1.3建筑幕墙的优点

（1）使建筑形象更美观。美观是建筑幕墙设计的基本要求，幕墙在建筑的最外围，是主体建筑与外界接触的桥梁，外围幕墙的美观与否直接关系到整个建筑的形象。所以得体的幕墙设计就是给建筑穿上漂亮的衣裙，使建筑更美观。（2）使建筑更容易清洁管理。幕墙使得建筑的维护和保养变得简单，很实用很方便。（3）使建筑工程更节能高效。相应国家政策的号召，顺应时代发展的潮流，节能环保也已经成为建筑业里的热点和重点。建筑幕墙的节能设计有利于整个建筑的节能，有利于精简成本，节约资源，提高效益[2]。

二、目前建筑幕墙结构抗震设计中存在的问题

2.1对于幕墙结构抗震设计不重视

由于本身建筑幕墙设计在我国的历史就较短，人们对于建筑幕墙也不了解也不关注自然也不重视。幕墙设计工作基本上都是在主体建筑工程完成后才开始设计并施工的，由此看出在早先的建筑业中幕墙设计和施工基本上排在建筑工程的末期，同时也客观的反应出建筑施工队伍对幕墙的认识不足，导致建筑幕墙的设计滞后，发展缓慢，所以就更不用说幕墙结构抗震设计了。

2.2建筑幕墙图纸审核时间长、设计不规范

目前我国的建筑幕墙公司较少且实力不如国外的幕墙公司，一些建筑幕墙设计就采用国外的幕墙公司，但是由于国内外信息传递交流存在一些障碍，这就造成幕墙设计的期限过长或翻译的误差。另外，在我国施工单位进行幕墙设计时，审核并不严谨，部分没有进行深入审核便一带而过，这是施工中一种非常不负责任的行为。另外，也没有对幕墙设计中的结构抗震性能进行相关的检测和审查，不能保障幕墙的抗震效果是否达到标准[3]。

2.3幕墙抗震性能评价指标不高

建筑建设的工作面、建筑建设的设防烈度、建筑的结构类型、建筑高度及体型等因素都会影响加速度放大系数、层问位移角限值这两个抗震性能评价指标。

三、建筑幕墙结构抗震设计的具体措施

3.1 建筑幕墙多使用砌混结构

设置圈梁、设置构造柱、加固墙体是幕墙工程施工时常用的提高抗震性能的方法。将圈梁和构造柱相连接形成一个封闭的骨架，并将构造柱设置在幕墙的转角处，以及内外墙的间隙处和楼梯间的四角位置等地，再将幕墙上原有的抹灰除去，用水泥砂浆抹灰，增强建筑幕墙的硬度和强度，使整个建筑的抗震性能大大提高。

3.2幕墙建设选地避免危险地带

尽量避免在地震多发带或地质活动相对比较活跃的地方进行建筑建设，从根本上远离这些地质灾害频发地。若条件实在不允许，就在工程施工前对工作地进行详细地勘探，掌握地质情况，这样在进行建筑建设和幕墙建设时才能做到趋利避害。选择坚硬土或地势平坦的硬土地上建设，避免沙土、软土、粘土等土质不利于建设的地段，打地基时也要注意加固地基[4]。

3.3科学的建筑幕墙布局。

在建筑的布局上要简单、科学、合理，布局要符合抗震的原则，从而提高建筑幕墙的抗震性能。幕墙建筑宜简洁明了，对称有序，受力均匀，高度和宽度也要严格的计算，确保建筑的结构稳定，抗震性能的提升。

3.4针对铝合金玻璃幕墙的设计。

铝合金玻璃幕墙要保证最大弹性层间位移要控制在100度的范围内，对于幕墙结构薄弱之地要进行弹塑变形试验。进行结构抗震设计时要抗震能力指标值、主体结构弹性层间位移角控制值，其中抗震能力指标值大概是主体结构弹性层间位移角控制值的三倍左右。

3.5石材幕墙和明框、半隐框幕墙的结构抗震设计。

由于石材面板是由插件和挂件衔接在一起构成的，所以在石材幕墙设计中要提高结构抗震性能首先要防止挂件与插件脱离。这就要求设计人员在进行具体的安装计算时要尽量把偏差缩小，由此增强幕墙的稳定性和抗震性能。针对明框、半隐框幕墙的结构设计要注意使用弹性材料，并严格控制板块间胶缝宽度。

3.6高层建筑幕墙

高层建筑结构抗震设计要有科学性和规则性。在主体抗侧力结构两个主轴方向上，要刚度相近，受力均匀，刚度均匀，避免刚度过大从而造成延性过大。建筑结构体系选择科学化，计算简图要精准明了，在结构体系设计多道抗震防线。钢筋混凝土框架应“强柱弱梁”。钢筋混凝土框架的梁柱应“强剪弱弯”。综合考虑整个结构的抗震性能，幕墙是否具有合理的刚度、承载力、延性使其是否具有良好抗震性能的关键[5]。要使建筑幕墙具有很强的抗震性能，那么最好是幕墙结构设计中的构件都具有很高的延性。但是实际上是很难做到这一点的，比较经济实惠的办法就是在重要的幕墙结构构件上使用延性较高的构件。所以，幕墙结构的刚度、承载力、延性等是幕墙结构抗震设计时必须考虑的重点。

结束语

众所周知，近年来的汶川地震、玉树地震、云南盈江地震、雅安地震等等一系列的地质灾害频发，给人们的生产和生活带来极大的伤害和损失，建筑物的安全质量和抗震性能也随之受到广泛地重视，建筑幕墙结构抗震设计作为建筑抗震设计的重点，也受到越来越多的关注。建筑队伍要从全局出发，从整体上进行结构的抗震设计，把握建筑幕墙的特点，结合建筑幕墙的类型，考虑幕墙结构设计的刚度、承载力和延性等方面，科学的进行计算和设计，提高建筑幕墙结构抗震性能，同时也增强建筑整体的抗震性能。

参考文献：

[1]裴绍军. 浅谈现代建筑幕墙设计中的结构抗震设计[J]. 中国建筑金属结构，2013，10：84.

[2]刘子严，褚文雅. 浅析现代建筑幕墙设计中的结构抗震设计[J]. 门窗，2013，12：225+227.

[3]杨庆兵，杨全庆. 关于现代建筑结构抗震设计的方法分析[J]. 科技致富向导，2014，02：67.

[4]程耿东，李刚. 基于功能的结构抗震设计中一些问题的探讨[J]. 建筑结构学报，2000，01：5-11.