摘要：本文对异形建筑幕墙工程的分析模型与应用进行分析和了解。异型建筑幕墙标志性地应用于超高层建筑或场馆类建筑，个性化建筑工程中外形采用椭圆面、折线面、抛物面、双曲面或自由曲面等的外围护墙体统称异型幕墙。
关键词：异形建筑；幕墙；模型；原则；特点；
一、异形建筑幕墙的特点及现状
世界上著名的建筑采用了异形建筑幕墙，如杜拜帆船酒店、玛丽莲-梦露大厦、布鲁塞尔原子球博物馆等等，造型独特，气势宏伟。近年来，异形建筑幕墙技术在我国得到了飞速的发展，许多世界级难度的工程在中国人的努力建设下脱颖而出，上海世博会的藤条西班牙馆、“科学航母”的广东科学中心、“水晶石”的深圳大运会馆等都是中国异形建筑幕墙的经典之作，彰显了现代建筑幕墙技术的发展方向。
异形建筑幕墙的空间结构技术虽然从国外开发传到我国，但目前我国的技术水平与国际水平还有一定的差距。产、学、研的合作开发形式将提升建筑幕墙行业的技术水平，近年来幕墙企业、高校、科研的研究报告表明创新技术将是推动建筑幕墙发展的第一生产力。由于我国已设计建造了多个异形幕墙工程，经过了大量的抗震实验和物理性能实验，对异形幕墙空间技术的规律进行了探讨和研究，构造了未来建筑幕墙的核心竞争力产品，使我国的异形建筑幕墙技术水平正在向强国迈进。
二、异形幕墙的结构设计原则
作为维护结构，风荷载是主要作用，是设计应首先考虑的因素。该计算书在风荷载计算时，所计算的工程地面粗造度场地，基本风压按国家规范。风荷载体形系数、风压高度变化系数、阵风系数取值也按现行国家荷载规范要求，进行风荷载计算，并参照招标文件相关技术要求，取较大风荷载进行计算。在温度变化间接作用下，结构应采用可滑动设计，能满足规范的温度变化要求，而在结构上不产生应力作用。
（1）抗风设计是幕墙工程中主要的结构设计原则。风荷载是垂直于幕墙上表面的一种直接作用，在设计时，要求在其结构生命周期中最大风荷载作用下，正常功能不受影响；在阵风袭击下不受损坏，避免安全事故。尤其对风敏感高层建筑和异形建筑，风洞实验是确定风荷载的主要方法。
（2）抗震设计中幕墙的平面变形值应按3倍的主体结构类型层间位移角的弹性限值进行设计，其指标值相当于“中震水准”时主体结构保持弹性的最大层间位移限值，相当于“大震水准”时结构的弹塑性位移值，从而异形幕墙的抗震构造满足“三水准”设防要求。第一水准，异形幕墙基本保持完好，不需修补或仅补耐候胶就继续使用；第二水准，异形幕墙只有小部分玻璃碎裂，经补片后可以使用；第三水准，幕墙虽有中等严重破坏，玻璃碎裂，但幕墙整体受力框架体系不瘫塌。
（3）结构抗爆重点是防止燃爆后建筑物主体和围护结构的连续倒塌。夹层玻璃能形成良好的抗爆体系，可以防止玻璃飞溅和阻挡冲击波，同时保证异形幕墙支承体系不瘫塌。
（4）异形幕墙应整体考虑施工和使用阶段的组合荷载作用效应，如恒荷载、活荷载、温度作用及偶然荷载等，输入到模型中，通过有限元整体分析最不利工况，选择最容易失效的杆件或受力节点进行完善设计，确保模型材料及节点满足强度、刚度及稳定性的要求，保证系统安全、经济。
三、异形幕墙模型的结构分析应用
1.结构抗风
持续的强台风作用对异形幕墙的破坏作用主要表现在以下几个方面：可开启门窗因为未关闭或锁装置破坏被强风刮落；在异形幕墙的局部端部悬臂结构，根部抗弯能力不足导致破坏；轻质高耸屋面结构易产生较大幅度的振动导致疲劳破坏；角部及立面凹槽区域会产生较大的风力，危及工程结构及人身安全；强风使异形幕墙构件发生塑性变形，导致幕墙漏水或其它安全隐患。
风荷载表现出时程曲线的动态变化，其中包括长周期10min和短周期3s两种成分，结构分析中将其简化为等效静力荷载来考虑。对于多层结构幕墙的室内侧面层风荷载需要考虑按规范规定的折减系数，对于悬挑栏板则主要考虑建筑外围护的体型系数选值。新标准GB50009-2012《建筑结构荷载规范》中指出高度超过30m和高宽比大于1.5的房屋和各种自振周期超过0.25s的高层结构，应考虑风振和脉动的影响。（以深圳为例）T3航站楼风致响应分析以15°为间隔测出24个风向角的脉动风压（见下图），按照结构动力学理论来确定峰值加速度响应，安全性和舒适度是结构风振综合评估的主要目的。
2.结构抗震
地震对建筑物的作用可分为水平方向的晃动和重直于地面的跳动，目前国际上通用的分析方法主要有振形分解反应谱法和时程分析法。本工程设计基本地震加速度值为0.1g，深圳市地震设防烈度为7度，工程中采用幕墙规范的抗震算法-将地震作用的动力荷载转化为静力荷载简化计算，但随着异形幕墙技术的快速发展，规范对幕墙抗震设计计算及概念设计有待完善，较为复杂时，需要有限元法计算其承载力和变形。结构抗震分析按以下步骤进行：
首先从已发生震害现象开始，主要有石材幕墙槽口开裂、全玻幕墙下支撑结构破坏、伸缩缝处幕墙风琴板装置破坏等等。从现象分析幕墙框架和玻璃的破坏原因，分析伸缩缝预留位置尺寸限值；从幕墙抗震设计的一般规定检查工程项目的符合度，如水平位移可调构造的最大调整范围，玻璃是否刚性接触等。幕墙抗震设计方法：针对不同幕墙型式，异形幕墙可采用不同的抗震构造。明框构件式幕墙采用大空隙玻璃入槽构造；隐框幕墙采用宽厚结构胶位移结构造；单元式幕墙采用合适垂直和水平的可调位移量构造；点式幕墙采用长条孔及万向头构造抵抗变形等等。
参考文献：
[1]马泷.深圳国际机场T3航站楼的参数化设计实践[J]，建筑技艺，2011（1）：62~67
[2]建筑幕墙抗震防灾技术之探讨[J].麦飞龙，郭伟.中国建筑金属结构.2011（11）
[3]建筑幕墙物理性能国标和美标检测对比分析[J].孙晋，李俊华，常永奇.中国建筑金属结构.2011（02）
论文作者:骆海霞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：幕墙论文; 荷载论文; 异形论文; 结构论文; 建筑论文; 位移论文; 作用论文; 《基层建设》2019年第13期论文;