玻璃幕墙的安全问题分析与建议（3）

本文接上文《玻璃幕墙的安全问题分析与建议（2）》。

3、幕墙结构设计

幕墙杆件的刚度是幕墙结构安全性的关键。对于竖直的玻璃幕墙，风荷载是主要的作用，地震效应相对于风荷载效应是比较小的，通常不会超过风荷载效应的20%，因此，对于幕墙构件本身而言，抗风压设计是主要的考虑因素。

玻璃幕墙的抗风压性能是一个整体概念，是由玻璃面板和杆件强度和刚度决定的。玻璃幕墙中承接风荷载的主要是玻璃，再通过玻璃传递到幕墙杆件。幕墙玻璃和杆件在风荷载作用下势必都要发生变形。在幕墙玻璃的变形设计中，对四边支承玻璃面板采用的是弹性小变形薄板理论计算应力，但是玻璃是典型的脆性材料，按弹性理论计算的应力和挠度值要比实际值大很多，尽管采用了折减系数予以修正，仍然不能够完全准确地反应玻璃面板的实际受力和变形状态。

幕墙玻璃的挠曲变形还和玻璃安装的边界条件有关。幕墙玻璃安装在框架槽口内，幕墙的框架是通过连接件组合在一起的，幕墙竖框是单向受弯杆件，只在水平风荷载方向发生挠曲变形，而幕墙横框是双向受弯杆件，在重力方向和水平风荷载方向都产生挠曲变形，竖框和横框在变形后，玻璃面板的边缘就不会在同一平面内，而是呈扭曲状态，尤其是在横框与竖框的连接采用自由度较大的连接方式时(比如钢销式连接)，横竖框的相对扭曲会更大，在极端气候条件下，玻璃面板就会因受力不均而破碎。

在幕墙玻璃面板保持完整的前提下，幕墙的抗风压性能最终是由幕墙的框架杆件决定的。只有幕墙杆件刚度足够，幕墙的抗风压强度才能满足要求。

幕墙结构设计是采用钢结构设计中的近似概率极限状态设计法，概率极限状态设计法是指在设计基准期(一般50年)内，满足结构的功能要求：即安全性,适用性，耐久性。

安全性：满足特定的与建筑物功能相适应的承载力极限状态

适用性：保证结构在日常使用中满足要求

耐久性：保证结构的承载力的持续时间与环境适应度

结构的极限状态包括承载力极限状态与正常使用极限状态。承载能力极限状态是结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形。整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡，结构构件或连接因超过材料强度而破坏;正常使用极限状态是结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定值，影响正常使用或外观的变形，或者耐久性能的局部损坏。