从汶川地震反思建筑幕墙抗震设计

　　　
　　汶川地震发生后，５月１３日起，国家和地方的地震、建设主管部门派出了数千名工程技术人员奔赴地震灾区，对震损房屋建筑开展调查工作，取得了十分宝贵的第一手资料。中国建筑科学研究院抗震所王亚勇所长、中国建筑科学研究院赵西安教授、成都市协会吴志勇、成都硅宝公司王有志、东莞坚朗市五金制品有限公司等在地震灾区，对震损房屋建筑和建筑幕墙开展调查工作，也取得了建筑幕墙震害十分宝贵的第一手资料，在对震损建筑和建筑幕墙进行快速评估后，写出了一批论文，为我们正确理解幕墙抗震设计有很大帮助。对震损建筑和建筑幕墙进行快速评估、收集资料、采集样本、鉴定评估建立完整的档案，是继紧急救援后刻不容缓的任务，也是各级政府和工程技术人员的责任。这些资料将为灾区的恢复重建和我国工程建设抗震规范和标准的修订提供科学依据，从而使我国地震灾区各类房屋建筑和工程设施的抗震能力得到进一步提高，也为我国建筑幕墙抗震设计和建筑幕墙抗震设计规范（标准）修订提供了科学依据，我们将建造更耐震的建筑幕墙。　
　　实践是检验真理的唯一标准，汶川地震对我国建筑幕墙抗震设计是一次最有效的检验，因此，认真研究震害特点，总结经验，思考《建筑抗震设计规范》和幕墙设计规范中有关幕墙抗震设计的规定与设计、施工中的问题，对于灾后建造更为耐震的建筑结构和建筑幕墙，修订抗震设计规范和幕墙设计规范中有关幕墙抗震设计的规定具有重要意义。面对如此严重的破坏，我们应该清醒地认识到，除了实际地震烈度高于预计的设防烈度、特殊的地震衰减规律、地震波传播特征及对地形反应等原因外，针对建筑结构本身的特点，对照规范规定和施工中存在的问题，加以客观、科学的分析，对解释和认识震害也是十分必要的。对规范（标准）中哪些经过检验证明是正确的，在今后就要坚持执行，对在汶川地震中暴露出建筑幕墙抗震设计中存在的问题，要研究提出改进出措施，经过试验、论证再在实际工程中使用、改进、完善，成塾后列入规范（标准）中，造出更耐震的建筑幕墙。

　　王亚勇所长在他的文章《汶川地震建筑震害启示——抗震概念设计》一文中指出：“令人意外的是玻璃幕墙在地震时并没有大量脱落伤人，大部分表现良好，尽管地震动强度达到“大震水准”，主体结构已有损坏，隔墙和吊顶也大量破坏，玻璃幕墙却完好无损。可见这种幕墙设计具有良好的变形能力。《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102—2003）第4.2.6条规定：“玻璃幕墙平面内变形性能，…；抗震设计时，应按主体结构的弹性层间位移角限值的3倍进行设计。”对于明框幕墙的玻璃与槽口的配合尺寸作了规定（见第4.3.12条、9.5.2条和9.5.3条）。主体结构的弹性层间位移角限值的3倍相当于“中震水准”下主体结构保持弹性的最大层间位移角限值，相当于“大震”作用时结构的弹塑性位移值。各类玻璃幕墙中，明框幕墙的主要问题是框架本身的变形过大导致玻璃挤碎，但是，如果框架的变形得到控制，也能保证玻璃的安全；隐框幕墙由于在伸缩缝处受到撞击或硅酮结构密封胶承载力降低均可能造成玻璃脱落。”

　　赵西安教授在他的文章《汶川大地震中玻璃窗和玻璃幕墙抗震性能的初步分析》一文中指出：“固定窗和幕墙都是由面板和支承结构组成的围护结构系统。不同的是：固定窗通常是镶嵌在柱子或墙体平面内，在地震时必然与主体结构有相同的侧向位移；而幕墙的构造则使得幕墙与主体结构之间可以有微小的相对位移，或者使得幕墙本身具有较大的变形能力，可以忍受地震时主体结构所发生的侧向位移。由于幕墙本身的构造特点,使得它能忍受大的平面内变形而不破损。许多工程所进行的幕墙平面内变形试验表明，符合规范设计要求的幕墙（最大）可以承受1/100层高的平面内水平位移而不破损，甚至还可以承受更大一些的位移。

　　我们曾进行过许多幕墙的振动台试验，采用了玻璃、石材、铝板以及陶板、微晶玻璃、石粉板等人造板作为面板。这些幕墙在台面加速度为0.7～0.9g（相当于烈度约为9～10度）时，位移角达到1/70～1/50，还能保持完好，无任何破损。这些试验结果说明幕墙具有比固定窗大得多的平面内变形能力，可以在较高烈度的地震中免受震害。 一些位于震中地区的建筑,从它们的幕墙能保持完好的事例来看，上述关于幕墙有较好耐震性能的观点是可以令人信服的。从目前初步了解的情况来看，固定窗的耐震能力与玻璃幕墙相比是有较大差别的。强震区没倒塌建筑中的固定窗，玻璃的破损程度相差悬殊，取决于主体结构侧向位移的大小。平面内侧向位移角不大于1/500时，窗玻璃可望保持完好；位移角大于1/300时，破坏就非常严重了。玻璃幕墙的位移耐受性能远大于固定窗。地震中只要主体结构尚未倒塌，幕墙一般都能保持完好。这次汶川地震中玻璃幕墙的表现就充分反映了这一规律。我们有理由相信，只要我们按照规范的要求，认真设计，认真施工，就可以使幕墙达到小震完好，中震可修，大震不掉的要求的”我国建筑幕墙起步虽然较晚，但从起步开始我们就把建筑幕墙的抗震设计作为一个重要的问题，进行了系统的分析研究，提出了一批研究成果，他成为我国编制规范（标准）的基础。

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