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地震給建筑幕墻抗震設計帶來怎樣的啟示
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http://www.shushitongpu.cn 發(fā)表日期：2010-3-30 11:33:39
蘭格鋼鐵 |
今年以來，世界各地地震頻發(fā)。1月13日，海地發(fā)生7.3級地震；2月27日，智利發(fā)生里氏8.8級大地震……一場場災難性大地震的發(fā)生，使抗震建筑再一次走進人們的視野。2008年的汶川大地震雖然漸行漸遠，但這場地震產生的影響是深遠的，同時也給建筑學界敲響了警鐘：我們的建筑及外圍護結構能否經得起地震的考驗？
汶川地震有效檢驗建筑幕墻抗震設計
我國幅員遼闊，有相當一部分地區(qū)位于地震帶上。隨著城鎮(zhèn)化步伐的推進，作為外圍護結構的建筑幕墻，近幾年，其產量始終維持在每年5000萬平方米以上的水平。幕墻的高產量，也讓建筑專家擔憂另外一個問題——建筑幕墻的抗震能力。
中國建筑金屬結構協會幕墻專家張芹介紹，汶川地震發(fā)生后，國家和地方的地震、建設主管部門派出了數千名工程技術人員奔赴地震災區(qū)，對震損房屋建筑開展調查工作，取得了十分寶貴的第一手資料，對業(yè)內專家正確進行幕墻抗震設計有很大幫助。張芹認為，對震損建筑和建筑幕墻進行快速評估、收集資料、采集樣本、鑒定評估建立完整檔案，是刻不容緩的任務。這些資料將為災區(qū)的恢復重建和我國工程建設抗震規(guī)范和標準的修訂提供科學依據，從而使我國地震災區(qū)各類房屋建筑和工程設施的抗震能力得到進一步提高，建筑設計師們應設計出更加抗震的建筑幕墻。
張芹說，汶川大地震對我國建筑幕墻抗震設計是一次最有效的檢驗。他認為，認真研究震害特點，總結經驗，思考《建筑抗震設計規(guī)范》和幕墻設計規(guī)范中有關幕墻抗震設計的規(guī)定與設計以及施工中的問題，對于災后建造更為耐震的建筑結構和建筑幕墻，修訂抗震設計規(guī)范和幕墻設計規(guī)范中有關幕墻抗震設計的規(guī)定具有重要意義。
張芹提出，面對如此嚴重的破壞，業(yè)內人士應清醒地認識到，除了實際地震烈度高于預計的設防烈度、特殊的地震衰減規(guī)律、地震波傳播特征及對地形反應等原因外，針對建筑結構本身的特點，對照規(guī)范規(guī)定和施工中存在的問題，加以客觀、科學地分析，對解釋和認識地震災害也是十分必要的。規(guī)范或標準中那些經過檢驗證明是正確的，在今后就應堅持執(zhí)行。對在汶川大地震中暴露出的建筑幕墻抗震設計中存在的問題，要研究提出改進措施，經過試驗、論證，再在實際工程中使用、改進、完善，成熟后列入規(guī)范(標準)中，設計出更抗震的建筑幕墻。
中國建筑科學院抗震所所長王亞勇指出，令人意外的是玻璃幕墻在地震時并沒有大量脫落傷人，大部分表現良好，盡管地震強度達到“大震水準”，主體結構已有損壞，隔墻和吊頂也大量破壞，玻璃幕墻卻完好無損�？梢娺@種幕墻設計具有良好的變形能力。在各類玻璃幕墻中，明框幕墻的主要問題是框架本身的變形過大導致玻璃被擠碎，但是，如果框架的變形得到控制，也能保證玻璃的安全；隱框幕墻由于在伸縮縫處受到撞擊或硅酮結構密封膠承載力降低均可能造成玻璃脫落。
幕墻專家趙西安教授認為，固定窗和幕墻都是由面板和支承結構組成的圍護結構系統，不同的是，固定窗通常是鑲嵌在柱子或墻體平面內，在地震時必然與主體結構有相同的側向位移；而幕墻的構造則使得幕墻與主體結構之間可以有微小的相對位移，或者使得幕墻本身具有較大的變形能力，可以忍受地震時主體結構所發(fā)生的側向位移。由于幕墻本身的構造特點，使得它能忍受大的平面內變形而不破損。許多工程所進行的幕墻平面內變形試驗表明，符合規(guī)范設計要求的幕墻(最大)可以承受1/100層高的平面內水平位移而不破損，甚至還可以承受更大一些的位移。
張芹說，專業(yè)部門曾進行過許多幕墻的振動臺試驗，采用了玻璃、石材、鋁板以及陶板、微晶玻璃、石粉板等人造板作為面板。這些幕墻在臺面加速度為0.7克~0.9克(相當于烈度約為9度~10度)時，位移角達到1/70至1/50，還能保持完好，無任何破損。這些試驗結果說明：幕墻具有比固定窗大得多的平面內變形能力，可以在較高烈度的地震中免受震害。
建筑幕墻設計應符合抗震要求
張芹介紹，我國建筑幕墻起步雖然較晚，但從起步開始就把建筑幕墻的抗震設計作為一個重要的問題，進行了系統的分析研究，提出了一批研究成果，成為我國編制規(guī)范(標準)的基礎。首先明確建筑幕墻的抗震設計也要符合“三水準設防”的要求，但建筑幕墻作為圍護構件和主體結構應有所區(qū)別，建筑幕墻懸掛于建筑主框架上，幕墻框架與建筑主框架牢固地連接在一起，它們同步運動，因而建筑主框架的破壞和變形必然使幕墻框架隨之變形和破壞。這就是說，鋁合金玻璃幕墻的抗震能力主要取決于它所依附的建筑主框架的抗震能力和自身的抗震構造。這樣就需要對鋁合金玻璃幕墻和幕墻所依附的建筑物兩個方面都提出具體設防要求。
張芹說，通過對1989年舊金山地震、1994年洛杉磯地震震害調查報告及國內幕墻抗震測試資料的分析表明，在地震作用下，幕墻可產生兩類效應，即直接效應和附加效應。直接效應是幕墻直接受到地震作用，使幕墻玻璃震碎、幕墻框架變形或破壞、連接件失效等。附加效應是當地震作用于建筑時，建筑物主體框架產生平面內外變形，引起幕墻的變形或破壞，其中平面內效應對幕墻影響最大。玻璃幕墻的抗震設計需考慮對幕墻本身設防和對幕墻所依附的建筑物主框架的變形限制。幕墻本身設防要求采用在設防烈度地震作用下不碎的玻璃厚度和不會產生殘余變形的幕墻框格桿件截面。幕墻所依附的建筑物主框架在幕墻平面內的變形應按幕墻的變形承載能力加以限制。
張芹表示，在汶川大地震中玻璃幕墻的表現就充分反映了這一規(guī)律。只要我們按照規(guī)范的要求，認真設計、嚴格按規(guī)范施工，就可以使幕墻達到小震完好、中震可修、大震不掉的要求。 |
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文章編輯：【蘭格鋼鐵網】www.shushitongpu.cn |
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