幕墻玻璃的撓曲變形還和玻璃安裝的邊界條件有關(guān)。幕墻玻璃安裝在框架槽口內(nèi)，幕墻的框架是通過(guò)連接件組合在一起的，幕墻豎框是單向受彎桿件，只在水平風(fēng)荷載方向發(fā)生撓曲變形，而幕墻橫框是雙向受彎桿件，在重力方向和水平風(fēng)荷載方向都產(chǎn)生撓曲變形，豎框和橫框在變形后，玻璃面板的邊緣就不會(huì)在同一平面內(nèi)，而是呈扭曲狀態(tài)，尤其是在橫框與豎框的連接采用自由度較大的連接方式時(shí)(比如鋼銷式連接)，橫豎框的相對(duì)扭曲會(huì)更大，在極端氣候條件下，玻璃面板就會(huì)因受力不均而破碎。

　　在幕墻玻璃面板保持完整的前提下，幕墻的抗風(fēng)壓性能最終是由幕墻的框架桿件決定的。只有幕墻桿件剛度足夠，幕墻的抗風(fēng)壓強(qiáng)度才能滿足要求。

　　幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的近似概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法是指在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(一般50年)內(nèi)，滿足結(jié)構(gòu)的功能要求：即安全性,適用性，耐久性。

　　安全性：滿足特定的與建筑物功能相適應(yīng)的承載力極限狀態(tài)

　　適用性：保證結(jié)構(gòu)在日常使用中滿足要求

　　耐久性：保證結(jié)構(gòu)的承載力的持續(xù)時(shí)間與環(huán)境適應(yīng)度

　　結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)包括承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)。承載能力(詞條“承載能力”由行業(yè)大百科提供)極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形。整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡，結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞;正常使用極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定值，影響正常使用或外觀的變形，或者耐久性能的局部損壞。

　　承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)相比，前者可能導(dǎo)致人身傷亡和大量的財(cái)產(chǎn)損失，而后者對(duì)生命的危害則較小，主要是引起人們的不適。

　　作為幕墻結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)該要求受力構(gòu)件不超過(guò)正常使用極限狀態(tài)，也就是說(shuō)必須要保證足夠的安全度，絕不應(yīng)該趨近于承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。而現(xiàn)實(shí)的幕墻施工設(shè)計(jì)中卻有很多都采用承載力極限值，存在著很多不安全的因素。

　　一方面，許多建筑師都在追求大跨度、大分格的立面設(shè)計(jì)效果，同時(shí)又要求幕墻桿件足夠纖細(xì);另一方面，一些開(kāi)發(fā)商采取高成本低造價(jià)的中標(biāo)方式，將幕墻施工單位的利潤(rùn)空間擠壓殆盡。為了達(dá)到建筑師的要求，同時(shí)又要獲得微薄的利潤(rùn)，幕墻施工單位就不得不在幕墻材料上動(dòng)腦筋——最大程度的減小幕墻龍骨的截面尺寸，撓度最大限度地趨近極限值，應(yīng)力比趨于最大。幕墻桿件的荷載力多數(shù)都接近極限狀態(tài)，一旦遇到極限惡劣的天氣，就難免釀成大禍。

　　2016年8月7日下午，四川省成都市遭遇了一陣狂風(fēng)暴雨加冰雹，位于成都高新南區(qū)天府大道北段的“環(huán)球中心”天堂洲際大飯店的大堂玻璃幕墻遭到破壞，100平方左右玻璃掉落。

　　從圖7~9中看到爪件已經(jīng)扭曲變形，推測(cè)應(yīng)該是瞬間的風(fēng)荷載超過(guò)了爪件的承載力，不銹鋼駁接爪喪失了支撐能力而變形，從而導(dǎo)致玻璃的破碎。

　　2016年9月15日凌晨，第14號(hào)臺(tái)風(fēng)“莫蘭蒂”在廈門(mén)翔安以強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別登陸，登陸時(shí)最大陣風(fēng)17級(jí)以上，中心最大風(fēng)力達(dá)15級(jí)，48米/秒、中心氣壓945帕，為建國(guó)以來(lái)廈門(mén)遭遇的最強(qiáng)級(jí)別臺(tái)風(fēng)。臺(tái)風(fēng)過(guò)后行業(yè)內(nèi)專家對(duì)廈門(mén)的幕墻、門(mén)窗受損情況進(jìn)行了考察，大部分的幕墻、門(mén)窗在這次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)中表現(xiàn)良好，沒(méi)有結(jié)構(gòu)受損情況發(fā)生，只有少數(shù)門(mén)窗幕墻的玻璃出現(xiàn)局部受損現(xiàn)象，極個(gè)別項(xiàng)目處于風(fēng)口位置的落地門(mén)窗受損較為嚴(yán)重。

　　二、須提高安全意識(shí)

　　在上述兩例事件中，無(wú)論是沿海城市廈門(mén)還是內(nèi)陸城市成都，從現(xiàn)場(chǎng)的情況看，幕墻門(mén)窗玻璃破碎的原因都是桿件承載力不足以抵抗風(fēng)荷載，產(chǎn)生變形后導(dǎo)致玻璃破碎掉落。這足以警示我們提高對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的重視。

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法經(jīng)歷了從容許應(yīng)力法、破壞階段設(shè)計(jì)法、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法到概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的發(fā)展過(guò)程。建筑幕墻的設(shè)計(jì)源于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也是按近似概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，設(shè)計(jì)滿足功能要求的結(jié)構(gòu),也就是把外界作用對(duì)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)與結(jié)構(gòu)本身的抵抗力來(lái)加以比較，以達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。具體的說(shuō)也就是在預(yù)定的作用及材料性能條件下，確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件按功能要求的截面尺寸和滿足構(gòu)造要求。但是，極限狀態(tài)設(shè)計(jì)并不意味著幕墻構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)都趨于極限值。

　　玻璃幕墻作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)遵守三個(gè)基本的原則：安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。安全是第一位的，適用、合理的結(jié)構(gòu)是必須的。構(gòu)件的極限狀態(tài)不僅包括承載力的極限狀態(tài)，而且包括撓度(變形)的極限狀態(tài)，這其中就已經(jīng)包含了安全性和適用性的一些概念。

　　安全性即是要求幕墻桿件要在安全的承載力狀態(tài)和穩(wěn)定性，而不是在極限狀態(tài)。極限狀態(tài)是桿件處于失效狀態(tài)的臨界狀態(tài)，倘若設(shè)計(jì)時(shí)取用極限承載力狀態(tài)，也就把幕墻構(gòu)件置于危險(xiǎn)的邊緣。一旦有短時(shí)極端氣候條件出現(xiàn)，風(fēng)力過(guò)大就會(huì)導(dǎo)致桿件失穩(wěn)，扭曲變形從而造成幕墻破損，可能導(dǎo)致人身傷亡和大量的財(cái)產(chǎn)損失。

　　適用性是指構(gòu)件在正常使用條件下具有良好的工作性能，對(duì)于幕墻而言，應(yīng)該還包括幕墻構(gòu)造與主體結(jié)構(gòu)的匹配性。當(dāng)今的幕墻設(shè)計(jì)都是根據(jù)具體的建筑結(jié)構(gòu)量身定做，一些好的幕墻設(shè)計(jì)項(xiàng)目在其本身結(jié)構(gòu)上是適合的，用到其他建筑結(jié)構(gòu)上就未必適用，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況具體分析、綜合考慮。

　　結(jié)構(gòu)的可靠性是結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性這三者的總稱，我們?cè)谀粔υO(shè)計(jì)中要綜合考慮這三個(gè)要素。我們提倡大膽創(chuàng)新，只有創(chuàng)新，才有發(fā)展。但是創(chuàng)新不等于蠻干。正如行業(yè)內(nèi)一位老專家所言：建筑設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，要由合乎邏輯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)成全，大膽不可妄為;經(jīng)不住自然風(fēng)暴突襲就大面積散落，絕不等同于意外破碎散落肇事;在安全面前不慎不周的設(shè)計(jì)與施工，必將釀成難以收拾的災(zāi)禍。

　　結(jié)語(yǔ)

　　建筑幕墻是建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是屬于建筑設(shè)計(jì)的一部分，首先也應(yīng)遵循《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ68-1984)。作為幕墻設(shè)計(jì)師要有責(zé)任意識(shí)，在幕墻設(shè)計(jì)中要提高安全意識(shí)，構(gòu)件設(shè)計(jì)必須保留足夠的安全度，以確保在出現(xiàn)極端氣候條件時(shí)幕墻構(gòu)件有足夠的承載力，不因失效而出現(xiàn)安全事故。在追求利潤(rùn)，降低成本的同時(shí)要優(yōu)先考慮安全，既要大膽創(chuàng)新，更要小心求證;我們不反對(duì)借鑒，借鑒也是學(xué)習(xí)的過(guò)程，但是要理性的、有分析、有鑒別的借鑒，選擇適合自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的構(gòu)造，絕不可以生搬硬套。要充分兼顧幕墻結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性。

　　幕墻結(jié)構(gòu)的可靠度是我們每一個(gè)幕墻設(shè)計(jì)師必需堅(jiān)守的底線。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】《玻璃工藝學(xué)》趙彥釗、殷海榮主編，化學(xué)工業(yè)出版社

　　【2】《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003

　　【3】《鋼結(jié)構(gòu)-原理與設(shè)計(jì)》沈德洪，同濟(jì)大學(xué)

　　【4】《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-2001

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