广东创高幕墙门窗工程有限公司
摘要：幕墙结构由支承结构体系构建，相对主体结构有较好位移能力，部分承担主体结构所受作用，包含建筑外围护结构或者装饰结构。本文首先论述了基于可靠度理论的幕墙设计原则和要求，从功能性、安全性与经济性进行分析，并选择典型山地建筑为工程实例，运行可靠度理论进行幕墙设计，结果表明：基于可靠度理论的幕墙设计达到预期效果，满足规范要求，为类似工程提供技术支撑和经验借鉴。
关键词：幕墙结构；可靠度理论；山地建筑
在实际工程施工过程中，很多幕墙设计方案和施工图纸常常受到设计、施工因素的影响，暴露很多方面的不足，诸如安全性、稳定性等方面，大大影响整个工程的建筑结构安全、质量与效益，导致整体上起不到或者达不到幕墙设计最初的设想效果。在可靠度理论基础上，进行建筑结构幕墙设计，力争实现安全稳定、经济适用、美观耐久。相关学者和专家从幕墙类型、荷载计算、构件设计、优化调整等方面进行了计算分析和研讨优化，取得了一些实时性较强的理论、实践经验。本文基于结构可靠度理论实现幕墙结构设计，建立相关函数，根据三峡库区某一建筑幕墙进行实践，通过工程实例表明：基于可靠度理论计算分析和设计，在建筑结构幕墙设计中是必要的，具有为幕墙结构实现优化设计改进、经济适用、功能发挥的优势，可为类似设计提供参考和优化。
1.基于可靠度理论的幕墙设计原则和要求
1.1功能性与安全性折衷设计
幕墙常常并不承担建筑承重任务，或者说起不到建筑承重和传递荷载的任务，主要是起到墙体装饰的作用。在建筑结构设计中，一般从整体上增添建筑物的色彩及造型上的美观，为此很多设计师在幕墙在设计时穷尽结构之复杂，选料浪费奢侈，却往往忽略了幕墙是建筑结构的一个主要部分，常常关系到整个建筑的整体安全性。因此，在幕墙结构材料选材和设计时，要充分考虑到材料的基本物理力学性能，诸如幕墙本身的抗压性能、抗拉性能和抗弯性能等。
1.2在各种自然环境或突发状况下的稳定性
幕墙是建筑墙体的装饰，常常用干挂法进行施工，在建筑结构的外部，承受偶然荷载或者较大的活荷载时，诸如风、雨、雷电等各种作用时，不仅要考虑幕墙外观美观性和观赏性，而且必须保证整个建筑结构的稳定性和安全性，因此设计师在设计时需要将幕墙结构的安全性、稳定性和观赏性、美观性两者实现完美的结合，计算出幕墙的在承受各种自然环境或者突发情况下荷载的可靠性。
1.3功能性、安全性与经济性统一考虑
建筑物幕墙最直接的功能是亮化建筑外观，其次是墙体承重，是现代建筑美学与高新技术结合下自然衍生出来的作品。因此，在设计建筑幕墙时，不仅要做到怎样让外面看上去光鲜亮丽和酷炫逼人，而且必须考虑到整个结构的材料性能和材料耗费，以及整个玻璃结构的安全稳定性，只有从这三方面综合考虑，且都满足要求设计方案，才能付诸实际。
1.4结构的可靠度分析与设计
根据人对不同安全等级的建筑结构的基木功能要求，在一定的设计基准期内对结构和构件及其连接在不同的设计状况（持久状况、短暂状况、偶然状况）下，分别进行正常使用极限状态和承载能力极限状态的概率可靠度设计，以保证建筑结构在其规定的设计使用年限内具有足够的可靠度。
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2.幕墙与门窗结构可靠度设计的必要性和可能性
建筑幕墙是由各种墙面板与支承体系（支承装置与支承结构）组成的、不承受主体结构重力的建筑外围护墙体结构。门窗是房屋外围护结构开ii部位的功能性部件组合构件）。幕墙与门窗是持久性的建筑非结构构件建筑中除承重骨架体系以外的固定构件和部件，主要包括非承重墙体等附着于主体结构的装饰构件和部件等）。因此，虽然健筑结构可靠度设计统一标准》和健筑结构荷载规范》是适用于各种建筑结构及构件的，但是考虑到幕墙和门窗是对建筑物理功能、使用者和社会公众的安全有重大影响的外围护结构和构件，而且其所受荷载作用及力学特点与建筑主体结构类似，所以幕墙和门窗应该有必要而且可以按照上述翻、准》和觑范》进行结构可靠度设计及计算，但是要掌握非结构构件与主体结构构件的区别。
3.幕墙与门窗结构体系的可靠度与构件的可靠度
结构体系是由多个构件组成的，整体结构的失效是由单个构件的失效引起的，由各个构件的失效概率估算整体结构的失效概率是结构体系可靠度分析的主要内容。然而，承载力的验算一般是针对构件的，一般所说的结构可靠度主要是指构件截面的可靠度，它不等同于结构体系的可靠度。应根据结构的传力路径和失效路径，分析各个构件的各种失效模式中失效概率大而又对结构体系的失效概率有明显影响的主要失效模式，是掌握体系可靠度的关键。
4.幕墙与门窗的结构特点与可靠度分析要点
4.1幕墙与门窗的结构特点
幕墙与门窗分别是悬挂和镶嵌在建筑主体结构框架上的连续性的墙体结构和局部性的启闭部件，都是由脆性的玻璃面板和延性的金属构件组成的完整的非承重结构体系。幕墙与门窗传递自重及外部荷载作用的路径基木是一样的：玻璃面板—横框架—竖框架—主体结构。所不同的是幕墙的荷载作用最终是由竖框架的锚固点以点传递方式传至主体结构，而门窗的荷载作用最终是由四周边框锚固点近似以线传递方式传至洞II结构。因而，幕墙的竖框泣柱）和门窗的中横框或中竖框就是幕墙和门窗结构体系的主要受力构件。如果主要受力构件抵抗风压等作用变形的抗力不足则会造成玻璃面板的脆性破坏失效。
4.2幕墙与门窗结构可靠度分析要点
考虑幕墙与门窗结构整体体系的可靠度、构件的可靠度二个层次，宜按结构体系进行可靠度设计，根据结构破坏特点选定主要破坏模式，控制和调整关键构件的失效概率，提高整个结构可靠度设计的合理性。
脆性构件破璃面板）的可靠度应高于延性构件金属框架）的可靠度。
非结构构件的设计使用年限、安全等级、重要性及可靠度不应高于结构构件。
4.3结构设计安全度确定的校准法
采用以荷载和作用的标准值以及材料性能标准值为基础的多个分项系数的极限状态设计法，首先要确定构件材料性能标准值与荷载和作用的标准值之间的总安全度即可靠度水平。我国建筑结构规范和建筑幕墙规范均采用国际上实际应用的校准法，就是通过对现行设计规范下的结构进行可靠度分析，经综合调整来确定未来结构设计可靠度。其特点是对不同破坏后果经济损失或社会影响）的结构及不同破坏性质如延性破坏和脆性破坏）的构件采用不同的可靠度水平，但在总体上基木保持新旧规范可靠度水平的一致性。
结论
幕墙结构正在大力推广和使用中，需要工程技术人员持续探索和前进，后期逐步走向成熟，做到合理使用。本文首先论述了基于可靠度理论的幕墙设计原则和要求，从功能性、安全性与经济性进行分析，并选择一典型山地建筑为工程实例，运行可靠度理论进行幕墙设计，结果表明，可以基于可靠度理论的幕墙设计达到预期效果，满足规范要求，为类似工程提供技术支撑和相关借鉴。
参考文献
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论文作者:梁杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/11
标签：幕墙论文; 结构论文; 可靠论文; 构件论文; 荷载论文; 建筑论文; 门窗论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;