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建筑幕墙设计中结构抗震设计的探讨
摘要:现代高层以及超高层建筑中,其外表面普遍采用幕墙设计结构,以提升建筑的整体观感以及实用性。据此,文章首先对建筑幕墙进行简要概述,探究现阶段幕墙设计中抗震指标要求,随后从材料以及结构等角度提出幕墙设计与抗震的主要工作内容。
关键词:建筑幕墙;结构设计;抗震
随着现代建筑技术的发展,建筑领域在结构抗震设计方面综合了多次地震灾难经验,从整体角度提出了详细的建筑物抗震设计思路,同时国内建筑设计行业也针对新型抗震设计理念进行论证研究,期望借助理论研究不断提高整体建筑的结构抗震性能。由此可见,积极开展建筑幕墙设计中结构抗震设计研究工作对于提高建筑物外部幕墙结构抗震性能具有重要的现实意义。
1建筑幕墙概述
通常情况下,建筑幕墙的基本结构可分为如下两种类型,一类主要根据是否为封闭结构进行分化,主要可规划为封闭或非封闭式两类幕墙结构;另一类则是根据支撑结构进行对应划分,基本形式可罗列为单元式、复层、以及全玻璃等多种类型的幕墙结构。为满足不同建筑抗震需求,在进行抗震设计时,需根据幕墙的具体材料确定对应结构的抗震设计方案。通常情况下,差异化的幕墙材料可展现出不同的抗震性能,有利于建筑设计人员制定了灵活的抗震设计方案。另外,建筑幕墙的主要作用在于统一建筑外部结构,增加建筑的外部观感,同时降低对建筑外表面维护清洁的工作压力,同时可实现一定程度的节能环保。合理固化建筑幕墙设计方案以及选材,有利于降低建筑的整体能耗,对于推动绿色建筑的发展具有一定的促进作用。
2 建筑幕墙抗震设计的主要标准
在建筑幕墙抗震设计过程中,为进一步提高建筑物的综合利用效能,在设计幕墙的过程中,设计人员需确保幕墙结构符合合同规定的抗震指标,方可确保幕墙结构在后期建筑物投入使用的过程中满足抗震需求,在设计标准方面,具体内容如下:
2.1安全标准
安全标准是开展幕墙抗震设计的重要指标,在初步规划结构方案后,设计人员应结合抗震需求,对建筑物的结构方案进行优化调整,确保整体结构安全性符合对应标准。在抗震设计中,采购人员应联合设计人员确保各类建筑材料均满足对应的安全抗震要求,例如:玻璃幕墙的密闭结构,应采用对应密封材料,在增加幕墙密闭性的基础上,起到结构稳固作用,从而切实提高幕墙结构抗震的能力,降低横波对外部结构的影响,在细节上保护了建筑的幕墙接头体系。
2.2承载标准
除基础设计方案标准外,幕墙结构的承载力指标也许满足对应标准,降低结构主体在剪切力下的变形程度,始终维持幕墙结构稳固。具体承载设计要求指标,应结合本地区的历史地震烈度数据进行参考,同时根据业主方给出的建筑幕墙抗震要求进行设计。一般情况下,承载设计需要求设计人员预先进行组合验算,联合多方机构对结构的承载极限进行测定,并收集极限状态下的弹性变形数据,在此基础上,不断调整幕墙结构抗震设计的具体方案。
2.3抗震标准
抗震标准是建筑幕墙结构抗震效能的核心指标,合理规划抗震设计方案,可确保幕墙结构在地震过程中呈现稳固的结构整体,进而对建筑物形成抗震缓冲作用。根据对应的抗震标准,设计人员应结合本地历史的抗震数据以及横纵波因其的建筑物剪切力数据,随后综合分析后制定对应的抗震方案,确保在实际地震灾害中发挥应有的抗震减灾效果。优秀的抗震幕墙结构设计方案,可提高建筑物的抗变形能力,通过内部的缓冲结构形成稳定建筑主体,进而在一定程度上减小地震波影响,规避潜在的抗震风险。
3建筑幕墙设计中结构抗震设计
抗震设计的核心方案应围绕幕墙结构开展,根据业主方提供的幕墙基本需求,综合多方面设计规划意见,合理制定对应的幕墙抗震结构设计方案,使其在兼顾建筑整体观感的基础上,兼顾使用效能以及抗震性问题,以此在地震过程中发挥预定的抗震效果。
3.1石材及铝材幕墙抗震设计
不同材料的幕墙在抗震设计时的对应指标要求不尽相同。结合业主方的设计指导意见,设计人员应在幕墙选材与抗震性方面实现有机融合。
各类石材是一类常用的幕墙材料,因而在抗震设计方面需综合石材自身特性进行考虑。在石材幕墙设计方案中,此类幕墙的连接模式主要以插件、挂件进行连接,因而要实现对应的抗震指标,则应重视对各项插件、挂件的结构稳定性以及结构强度指标,避免在极端条件下出现连接构件的结构损坏,进而导致幕墙出现大面积脱落。在具体设计方案中,相关设计方案应严格遵守对应的抗震标准,在精度控制方面,应确保连接系统的结构误差处于规定标准范围内,同时明确插件和插槽的连接机构。在石材幕墙结构设计方案中,设计人员应遵循相关设计指标要求,合理选择对应的设计思路,综合本地地质活动数据以及对应连接结构强度数据进行抗震设计方案优化。
铝合金玻璃幕墙结构主要存在与现代高层建筑中,其主体结构抗震效应主要集中在两方面,即材料抗震性以及结构抗震性。例如:在地震多发区域,铝合金玻璃幕墙结构在抗震效能方面,可实现最大弹性层间位移角<100°,若在地震低活跃度区域,抗震设计工作应围绕连接位置进行抗震结构设计,结合全结构弹塑变形试验数据,并综合抗震能力规划方案与主体结构弹性层间位移角数据进行综合设计。
3.2结构化抗震设计
结构抗震设计是提高幕墙整体抗震效能的主要设计手段之一,在建筑幕墙结构中应用的各类型抗震设计方案可大致归纳为如下三类:(1)组合梁连接结构,主体由立柱以及横梁构成,通过各类连接构件组成完整整体,抗震设计时,设计人员应确保角码的厚度符合相关标准,保持结构主体完整,以此增加结构的剪力抗性;(2)立柱连接。要求设计人员在立柱间连接时采用伸缩缝结构,抗震设计时,应采用多结构关联设计,连接缝控制在15mm以内,连接的过程中,芯柱和立柱采取活动连接模式,既保证连接强度,也可提高整体结构减震效果;(3)变形缝的连接处理,变形缝结构抗震的主要作用单元,其抗震效果较强,在设置变形缝时,应根据对应的抗震要求进行合理选择,规划好变形缝,龙骨间距,按照变形缝实施。
结语
随着现代建筑理念的快速发展,国内建筑行业对于建筑抗震设计逐渐呈现体系化发展趋势,在建筑物的各个结构中均需突出抗震效能。在幕墙结构抗震设计中,设计人员应综合本地区的历史地震极限数据,并综合业主方给出的基本设计要求合理规划对应的幕墙抗震设计方案,对于不同材料幕墙结构,要求设计人员需结合材料自身的强度数据、结构稳定性进行综合考虑,既要能够满足幕墙设计的整体美观性,同时也许积极发挥结构抗震效能。
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