二級專業(yè)結(jié)構(gòu)輔導(dǎo):有關(guān)幕墻設(shè)計的幾點疑問

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一、怎樣理解“相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力”
     《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 102-2003第5.1.2條規(guī)定:玻璃幕墻應(yīng)具有“相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力”。規(guī)范[1]的條文說明對此這樣解釋。
     玻璃幕墻由面板和金屬框架等組成,其變形能力是很小的。在水平地震或風(fēng)荷載作用下,結(jié)構(gòu)將會產(chǎn)生側(cè)移,由于幕墻構(gòu)件不能承受過大的位移,只能通過彈性連接件來避免主體結(jié)構(gòu)過大側(cè)移的影響。例如當(dāng)層為3.5m,若彈塑性層間位移角限值Δup/h為1/70,則層間位移可達(dá)50mm。顯然,如果幕墻構(gòu)件本身承受這樣大的剪切變形,則幕墻構(gòu)件可能會破壞?!瓰榉乐怪黧w結(jié)構(gòu)水平位移使幕墻構(gòu)件損壞,連接必須具有一定的適應(yīng)位移能力,使幕墻構(gòu)件與立柱、橫梁之間有活動的余地。
     這里有三點比較含糊,容易引起誤解:
     1、“變形能力很小”是指“玻璃面板”呢,還是指“金屬框架”?相對于鋼筋砼主體結(jié)構(gòu)來說,玻璃可說是變形能力很??;而鋁合金等“金屬框架”的變形能力就不能說是“很小”了。
     2、“彈塑性層間位移角限值為1/70”,是指罕遇地震下的變形限值。按建筑抗震“三個水準(zhǔn)”來說,這已是第三水準(zhǔn)了,這時候?qū)χ黧w結(jié)構(gòu)的要求也只是“大震不倒”,而不要求“可修”了,難道還能要求玻璃幕墻不損壞嗎?
     3、 “使幕墻構(gòu)件與立柱、橫梁之間有活動的余地”里的“立柱、橫梁”指的是幕墻本身的立柱、橫梁呢,還是指主體結(jié)構(gòu)的框架柱、梁?若是前者,則玻璃與骨架之間的膠縫,以及各層鋁合金立柱間的伸縮縫,可以解決這類問題;若是后者,則對于只能懸掛在主體結(jié)構(gòu)上的框支承玻璃幕墻來說,是不現(xiàn)實的。因為我們無法使幕墻擺脫主體結(jié)構(gòu)而獨立存在。這個問題筆者在文章[3]中已做過較詳細(xì)的分析,這里就不再重復(fù)了。
     現(xiàn)在有的業(yè)內(nèi)人士還把上述“相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力”和立柱安裝時必要的調(diào)整余地混為一談,并把老規(guī)范[2]的圖6.2.8所示固定支座的調(diào)整范圍視為 “活動連接”,其實,該圖的調(diào)整范圍只是用于安裝時調(diào)整,規(guī)范[1]第10.3.1-3條就是說得很清楚:“立柱安裝就位、調(diào)整后應(yīng)及時緊固”??梢栽O(shè)想,若不切實緊固,幕墻讓風(fēng)刮動了而無法自動復(fù)位,將是什么后果!
     總之,筆者以為,至少是對于由鋁合金邊框材料支承的玻璃幕墻而言,不應(yīng)把“相對于主體結(jié)構(gòu)的位移能力”理解為幕墻可以不隨著主體結(jié)構(gòu)的側(cè)移而側(cè)移;但若采取措施使幕墻支座成為鉸接支座,則可改善幕墻立柱的受力狀況。
     二、有關(guān)幕墻的地震作用問題
     有人認(rèn)為,按規(guī)范[1]計算得出的地震作用力雖然很小,但只是幕墻自重產(chǎn)生的地震作用效應(yīng),只是問題的一個方面;而另一方面,由主體結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)產(chǎn)生的位移撞擊,才是造成玻璃幕墻震害的主要因素。因此得出結(jié)論:必須在幕墻和主體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置活動連接件。
     其實這也是一種似是而非的說法。
     眾所周知,地震作用是一種慣性力,它取決于物體質(zhì)量與地震加速度的乘積;地震過程中的撞擊則是由于兩個物體間的相對加速度引起的,如果兩個物體緊密連接而沒有相對運動,則不會發(fā)生撞擊。幕墻是依附于主體結(jié)構(gòu)的圍護(hù)構(gòu)件,它不可能離開主體結(jié)構(gòu)而獨立存在,只要連接牢靠,便不會出現(xiàn)撞擊問題。即使因連接松動而出現(xiàn)撞擊,其撞擊力也只與幕墻自重及相對加速度有關(guān)。所以說,按規(guī)范[3]公式(5.3.4)算出的地震作用是全面的。由于幕墻自重很輕,在7度抗震時,地震作用力與風(fēng)荷載相比,要小一個數(shù)量級上,不起控制作用。
     三、關(guān)于幕墻預(yù)埋件設(shè)計的問題
     目前玻璃幕墻的設(shè)計工作大都是靠幕墻施工單位完成,而幕墻施工招投標(biāo)工作又往往滯后于主體結(jié)構(gòu),以致幕墻預(yù)埋件無法在主體結(jié)構(gòu)砼施工 時埋入;而大量采用“化學(xué)螺栓”,既增加造價,又帶來錨固深度較淺及粘合劑可能老化等問題。有的業(yè)主注意到這個問題,便在澆注砼時,在有幕墻的部位,每層邊梁側(cè)面都埋上了通長的扁鋼,以備安裝幕墻連接件之用,他們說這樣做雖然多花幾噸鋼材,但還比用化學(xué)螺栓省錢,而且避免了在已做好的砼梁、柱上鉆孔打洞。筆者認(rèn)為,這樣的業(yè)主是很有見地的。但從建設(shè)管理的角度看,還可以做得更好。因為主體設(shè)計單位完全有條件把幕墻預(yù)埋件設(shè)計出來——幕墻玻璃的分格是他們定的,哪些柱、梁可以作為幕墻的支座,他們也最清楚,至于預(yù)埋件的詳圖,則可套用國家標(biāo)準(zhǔn)圖集(可參照國標(biāo)97SJ103《鋁合金玻璃幕墻》第255頁)。這樣既避免了浪費,又可保證工程質(zhì)量。而多出一份幕墻預(yù)埋件布置圖,對于主體設(shè)計單位來說,只是舉手之勞,應(yīng)是責(zé)無旁貸的。不過,這只是個人的鄙見和呼吁,不知能否為當(dāng)事者所重視?