摘要：幕墙结构是指支承幕墙面板、相对于主体结构有一定的位移能力、不分担主体结构所受作用的结构体系，涉及工程外围护框架或是装饰结构。文章首先介绍了可靠度理论下幕墙体系的设计原则及要求，然后基于工程案例，对可靠度理论下幕墙结构开展设计。
关键词：可靠度理论；幕墙结构；设计分析
一般，常见的玻璃幕墙，按形式分类可分为单层与双层幕墙。玻璃幕墙属于一种美观新奇、明亮透明的新型墙体的装饰模式，具备现代化高层建筑物的显著特点。在建筑工程建设中，许多幕墙设计计划与设计图纸经常受到现场、施工要素的限制，会出现一定的问题，极大影响到整个建筑物的结构稳定、质量及效益，造成整体上无法达到或是达不到幕墙规划的预期效果。可靠度理论背景下开展的幕墙框架，可以尽量保证安全可靠、经济耐用、美观持久。相关学者及专家针对幕墙种类、荷载运算、部件设计、完善调整等层面展开了计算分析与研讨优化，获得了很多实时性很强的理论、工作经验。
1、工程概况介绍
本工程处在长江上游，气候条件是亚热带季风湿润性气候，环境日照比较充足，雨量非常丰富，无霜时间很长，雪稀少基本没有。多年平均调查数据显示，年平均温度在17.8℃左右，年平均日照时间为1484.5小时左右，年平均降水量1242毫米左右。工程所处地区的地质条件多是中生代三叠纪和侏罗纪相结合，分布最广的是侏罗纪，其次是三叠纪，有些地区有古生代二叠纪地质条件，还有新生代第四纪地质环境。该工程是一小型公共项目，工程用地面积为3588平方米，工程占地面积为455.78平方米，总面积为9993.54平方米，容积率0.279，工程密度12.79%，停车位有六个，结构高度112.26米，是2F吊1F吊脚楼的模式。工程地基地形比较有代表性、正西和正东方位高差超过5米，因此选择吊1F结构模式，结构模式是框架结构。选择石材幕墙来装饰墙体结构，立面面积为550平方米左右。
2、可靠度理论下幕墙框架的设计原则及要求
2.1功能性和安全性折中规划
幕墙一般并不承载建筑荷载，或是并不起到建筑承重与传送荷载的任务，重点发挥出墙体装饰的功能。建筑物设计方面，通常从总体上添加建筑结构的色彩和造型方面的美感，由此，许多设计者在设计幕墙时结构十分繁琐，选料耗费奢侈，却常常忽视了幕墙属于建筑物的重要组成部分，关乎整个结构的安全及稳定。为此，在幕墙框架选料及设计中，要考量材料的物理性能及化学性能，比如幕墙自身的受压性能、受拉性能及抗弯能力等。
2.2在多种自然条件或突发情况下的可靠性
幕墙属于墙体结构的装饰，一般采取干挂法来施工，在建筑物的外部，承担偶然荷载或是大型的活荷载时，比如风、雨、雷电都能够多种作用时，既要考量幕墙外型美观性及观赏性，并且要保障整个建筑物的可靠性与安全性，为此，设计者在设计中要把幕墙框架的安全性、可靠性及观赏性、美观性相统一，计量出幕墙结构在承担多种自然条件或是突发事件下荷载的可靠度。
2.3功能性、安全性及经济性综合考量
建筑幕墙结构最直接的作用即亮化结构外观，然后是墙体承重，属于现代工程美学和高新科技统一下自然产生的作品[1]。所以，在设计幕墙框架时，既要做到如何使外观看着光鲜亮丽与酷炫逼人，并且还要考量到整个幕墙的材料性能及材料消耗，与整个玻璃框架的安全可靠性，唯有从这几个方面集中考量，并符合需要制定方案，方可付诸行动。
3、可靠度理论下幕墙框架设计分析
3.1幕墙材质与活荷载运算
幕墙材质包括石材、钢材、辅材以及预埋件。对于石材，选择国产高质25毫米厚天然花岗岩，吸水率要＜0.6%，于花岗岩表面涂抹保护剂，制成保护膜。对于钢材，选择Q235B，任何与幕墙龙骨衔接的螺栓、螺母、钉子、弹簧垫圈是不锈钢材；石材幕墙不锈钢部件都是4毫米厚，选择奥氏体材质，用作石材幕墙的钢龙骨厚度不小于80um，都作镀锌处置[2]。对于附件，选择双面胶带、泡沫垫条是国产优质物，是聚乙烯物料。幕墙预埋件选择与工程主体框架的可靠衔接，关键是在主体框架的钢筋砼的柱梁板表面。
活荷载运算包括风荷载与地震荷载，具体风压是50年一次，W0=0.35Kpa，地表粗糙度类型是B类。防震烈度：按照GB50011-2010《工程防震设计标准》规定，本项目为按6度设防采用防震构造方法。
3.2可靠度基础上幕墙框架设计
通常情况下，结构可靠度会受物料强度、负荷、几何截面尺寸等诸多因素的限制，且存在一定的随机性，记作Xi（其中，i=1，2，3，...，n）（Xi表示基本变量，是指结构中的各种作用与材料属性、几何参数等）；开展结构可靠度研究时，也能够以作用效应与结构抗力用作整体的基本变量。基本变量表示极限状态式子中所涉及的影响结构稳定性的多种物理量，主要有：引起框架作用效应S的每种作用，比如恒荷载、活荷载、地震作用以及温度改变等[3]。组成结构抗力R的多种因素，比如材料质量、几何参数等。研究结构可靠度时，能将作用效应和结构抗力视为整体的基本变量来考量。对于幕墙结构根据极限状态展开结构设计，对于各种结构功能，例如适用性、稳定性、耐久性等，设置相关各项随机变量，即：
Z=g（X1，X2，...Xn）=0 （1）
针对幕墙结构来说，限制结构功能的要素有两种：作用效应S与结构抗力R，因此：
Z=g（R，S）=R-S （2）
其中，Z表示幕墙的功能函数（Z=g（S，R）=R-S≥0时处在极限状态）；S表示框架的作用应力；R表示框架的抗力。Z和0关系确定是否可靠：
当0＜Z时，则S＜R，结构是可靠状态；
当0＝Z时，则S=R，结构是极限状态；
当0＞Z时，则S＞R，结构为失效状态。
根据极限状态规划时，要符合规定：
Z=g（S，R）=R-S≥0 （3）
所以，基于功能函数Z能够判定框架处于的状态。但Xi符合极限状态式子时，则：
Z=R-S=0 （4）
则结构处于极限状态（图1）
图1 结构处于的极限状态
依据上述理论，根据幕墙框架的设计原则及要求，逐一开展幕墙结构受荷运算、立柱测算、横梁测算、短槽式衔接石材的选取及校核、衔接件运算、幕墙埋件运算、幕墙转接件性能测算、幕墙焊缝运算与石材幕墙胶类以及伸缩缝测算，都符合要求。局部设计图见图2所示。
图2 石材幕墙框架设计示意图
4、结语
综上所述，幕墙结构正得到全面推广及应用，需要项目技术人员深入探索及前进，后续逐渐迈向成熟，保证科学应用。文章首先介绍了依靠可靠度理论开展幕墙框架设计的原则及要求，从功能性、稳定性及经济性方面展开分析，并选取一个工程实例，依靠可靠度例如展开幕墙设计，结果显示，利用可靠度理论规划幕墙结构达到预计效果，符合标准要求，为相似建筑提供技术支持及各种借鉴。
参考文献：
[1]幸坤太.基于可靠度理论的幕墙结构设计[J].科学咨询（科技•管理），2018（08）：60-61.
[2]李汉良.玻璃幕墙与门窗结构可靠度设计问题分析[J].建材与装饰，2016（08）：64.
[3]伴晨光.基于群体智能算法的玻璃幕墙风振可靠度分析[D].河北工程大学，2014.
论文作者:彭文伟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/3
标签：幕墙论文; 结构论文; 可靠论文; 荷载论文; 框架论文; 工程论文; 理论论文; 《基层建设》2019年第9期论文;