关键词：建筑幕墙；抗震性能；指标
前言
建筑幕墙技术目前在高层建筑中得到了普遍的应用，本人参与了广州电视塔的幕墙施工工作，广州新电视塔总高600m，主塔高度454m，需玻璃和铝板幕墙封闭的功能层共37层，分为A、B、C、D、E五段。本工程采用筒中筒结构，内筒为椭圆形钢混结构，外筒由24根斜柱及46根环向钢管和斜撑钢管组成花篮状的钢结构体系，两者之间在局部区段采用支撑钢梁和楼层连接。玻璃和铝板幕墙位于每功能层楼板周边和外筒钢结构之间，单元板块幕墙被径向梁穿过，存在较多异形单元板块现场拼装，施工难度大。楼板为椭圆形，每个功能层长轴方向不同，旋转90度，形成扭腰造型，幕墙设计难度大。幕墙完成高度488m，主要为单元式幕墙，还包括点玻，全玻，光电，石材等各种形式及材料幕墙。该工程2011年获得全国建筑工程鲁班奖，2012年全国装饰工程奖。以下通过实验数据分析一下幕墙的抗震性能指标。
1 现行评价标准不足
现在的技术规范对建筑幕墙的抗震指标评价不合理，它主要有两个方面一个是加速度的放大系数，还有一个是楼层的位移极限两个指标。这两个指标会受到很多因素的影响，所以要找到更加科学的指标来探讨幕墙的抗震性能。
1.1 加速度指标
建筑幕墙的抗震指数反应在地震对幕墙影响的放大系数上面，在地震的作用下会产生一个加速放大系数，它是建筑的实际加速度和地面的加速度的比例关系，在玻璃幕墙的施工规范中规定放大系数为3.0，进过具体应用以后由于不符合实际情况进行了调整，现在的放大系数是5.0。但是这个取值也不准确：
（1）由于地震的放大效果会随着楼层的增高而出现增大现象，所以采用一个固定不变的指数在实际情况中是不存在的，通过高层建筑的振动实验表明，幕墙的振动系数会超过5.0有的都可能达到10 所以规定的放大系数明显偏小了。
（2）由于地震波有三种表现形式，分频谱、持时和峰值，放大系数只会表现地震的峰值对幕墙的影响，所以仅凭放大系数来设计幕墙的抗震指标是不全面的。
1.2 楼层的位移指标
幕墙的抗震效果和它的变形效果是有直接关系的，建筑幕墙是依附在主体建筑的外立面上的，所以建筑幕墙要有很好的延展性，来保证和主体建筑有同样的变形能力。幕墙的变形性能一般用层间变形角这个指标来定义，现在的规范标准是这样规定的，幕墙的变形角要大于主体建筑的变形角的三倍，这个规定有一些问题。
（1）在地震发生以后主体建筑的变形会超过3倍的弹性变形，根据模型结构试验分析，建筑的层间位移会超过弹性位移的3倍，这样的话幕墙的变形能力就会不足。电视塔主体主体结构弹性层间位移角γ≥1/300，幕墙设计γ≥1/100。
（2）高层建筑的位移角会随着高度而变化，通过实验表明中间的层间位移角会大于其他的楼层，所以统一的取值会对幕墙产生不利的影响，对于有些变形来说还会达不到设计标准，所以这种设计会产生不平衡的效果。实验表明建筑幕墙抵抗加速度起作用的是，沿着平面外的性能和沿着平面内的位移起作用的，所以要抓住这两个特点进行研究。
2 研究加速度指标
用弹性应力分析来研究幕墙的抗震加速度指标，地震发生以后主体建筑的加速度放大系数会随着建筑的高度而增大，所以这种规律不容忽视。根据高层建筑模拟地震实验分析，总结出加速度随着高度的变化规律，可以找到一种复合实际的加速度的指标。
2.1 归一化高度加速度反应
建筑随着高度的变化加速度的变化规律，可以用随着高度的变化的加速度曲线来表示出来，公式是这样的：
=hi/H
Q是归一化高度h是结构i楼层高度H是结构总高度。
高层振动台可以进行建筑的加速度反应实验，通过分析可以得到箭镞的加速度分布图。
2.2 分析探讨
（1）通过指数分析绝大多数的建筑结构放大系数会小于5.0 说明线性规定是错误的。
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（2）当Q小于0.6时候加速度的反应很小放大系数基本上不小于5.0 少数刚度突变的要大于5.0.
（3）当Q大于0.6时候加速度明显增大放大系数会大于10
所以加速度的放大系数要进行调整，好药品根据高层念珠的场地、高度、结构特点对每个楼层的取值都进行调整，如果结构比较复杂的要进行详细的抗震结构分析，对幕墙进行特殊的设计。
3 层间位移角的分析
层间的位移角可以用来反映幕墙的弹性地震反映性能，建筑幕墙是依附在主体建筑的外面，在地震的外力作用下幕墙要随着建筑主体进行变形，如果逆着建筑的主体进行变形，就会起到很大的破坏作用，根据实验结果进行建筑幕墙的抗震变形能力了分析。
3.1 归一化高度层间位移反应
通过大量的实验数据分析主体结构位移角和归一化高度的关系，对于主题结构地震下的层间位移角达到峰值，所以取层间的位移角来绘出加注的归一化高度层间位移分布图。
3.2 分析探讨
（1）抗震性能应满足GB50011的要求。
（2）所以说由于结构不同所以层间位移角都会不尽相同，对于剪切变形的结构来说，层间位移角的峰值在结构的底层分布，对于弯曲变形的结构来说层间位移角在底层和中间比较多，对于顶层附近的高层建筑来说，层间位移角在顶层附近会有增大的现象。
（3）对于很多建筑来说地震下的变形，以弯曲和剪力变形的层间位移角的特点分布，通过分析可以看到归一化高度会有增大和减小的变化。
对于相同的建筑来说，中间层的形变比较大，所以相对应的建筑幕墙必须适应这个变化特点，因此要提高幕墙中间层的变形能力，以达到配合主体建筑的变形的需要，根据相关规定进行建筑幕墙平面结构的变形设计。
4 评价指标的应用
新的建筑幕墙的抗震指标对建筑幕墙的看诊能力提出了新的要求，这种新的要求可以提高建筑幕墙的抗震指数。
4.1 建筑幕墙的设计
4.1.1 抗震计算
根据建筑幕墙的结构，结合主体建筑的设计标准以及高度场地条件参照相关规定，对建筑幕墙进行抗震设计。通过计算分析对建筑幕墙的构件进行抗震计算，确保建筑幕墙的构建在地震作用下的承载能力。
4.1.2 变形设计
目前的规范对幕墙的变形设计都集中在幕墙的表面变形计算，对幕墙的单元和体系的变形都没有设计到，建筑幕墙平面变形的检测方法对幕墙平面变形进行了分级但是没有给出公式。由于幕墙的设计多种多样所以找不到一种通用的计算公式，因此可以用剪切胡克定律进行计算，由于目前的设计多种多样幕墙的作用和使用方法也不尽相同，所以技术数据也要具体情况具体分析，为了更好的对幕墙的平面变形进行抗震分析，就要对建筑幕墙进行抗震性能试验。
4.2 建筑幕墙的抗震性能试验
由于没有比较准确的计算公式，建筑幕墙的变形性能只能通过实验来进行分析，要对建筑幕墙的平面变形性能进行测试，来满足地震下主图结构的变形需要。要进行单调循环动力实验，还要进行模拟地震实验这两个实验，目前外国学者都认为建筑幕墙的变形在抗震性能中会起到一定的作用，所以他们经常会进行前一种实验。
4.2.1 单调循环实验
现在外国进行的幕墙实验是平面内变形的单调循环实验，我国也要借鉴这种方法，所以制定了相关的标准。实验试是这样的在场内有一块玻璃有的采用典型的幕墙来做实验，目前阿联酋的迪拜塔就是采用的幕墙单元进行抗震实验的，实验是这样的把幕墙实验件放在基座上，顶部施加平行与幕墙的压力，随着力量的增加幕墙平面内的变形就会增大，当达到一定程度以后如果幕墙的破坏程度比较低，说明幕墙可以承受变形要求，如果幕墙完全被损坏了就说明幕墙的设计不符合变形需要。
结语
通过幕墙的抗震指标实验分析表明，目前的幕墙抗震规定指标有一些不合理，所以有关部门为了建筑幕墙的安全起见，应该对建筑幕墙的抗震指标重新进行科学的规定，才能符合实际的建筑幕墙抗震标准。
参考文献
[1] 张春芳.初探地震的门窗和幕墙抗震性[J].中国建工，2016,08
[2] 王永建.地震给幕墙带来的危害[J].广东建工，2017.09
论文作者:郑珺玮
论文发表刊物:《城镇建设》2019年2卷16期
论文发表时间:2019/12/2
标签：幕墙论文; 建筑论文; 位移论文; 加速度论文; 结构论文; 系数论文; 高度论文; 《城镇建设》2019年2卷16期论文;