幕墙设计论文发表之浅谈幕墙结构设计
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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。
关键词：幕墙结构设计,风荷载,温度应力,地震作用力
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。
