從汶川地震反思建筑幕墻抗震設計

　　　
　　汶川地震發生后，５月１３日起，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，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。中國建筑科學研究院抗震所王亞勇所長、中國建筑科學研究院趙西安教授、成都市協會吳志勇、成都硅寶公司王有志、東莞堅朗市五金制品有限公司等在地震災區，對震損房屋建筑和建筑幕墻開展調查工作，也取得了建筑幕墻震害十分寶貴的第一手資料，在對震損建筑和建筑幕墻進行快速評估后，寫出了一批論文，為我們正確理解幕墻抗震設計有很大幫助。對震損建筑和建筑幕墻進行快速評估、收集資料、采集樣本、鑒定評估建立完整的檔案，是繼緊急救援后刻不容緩的任務，也是各級政府和工程技術人員的責任。這些資料將為災區的恢復重建和我國工程建設抗震規范和標準的修訂提供科學依據，從而使我國地震災區各類房屋建筑和工程設施的抗震能力得到進一步提高，也為我國建筑幕墻抗震設計和建筑幕墻抗震設計規范（標準）修訂提供了科學依據，我們將建造更耐震的建筑幕墻。　
　　實踐是檢驗真理的唯一標準，汶川地震對我國建筑幕墻抗震設計是一次最有效的檢驗，因此，認真研究震害特點，總結經驗，思考《建筑抗震設計規范》和幕墻設計規范中有關幕墻抗震設計的規定與設計、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，修訂抗震設計規范和幕墻設計規范中有關幕墻抗震設計的規定具有重要意義。面對如此嚴重的破壞，我們應該清醒地認識到，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，對照規范規定和施工中存在的問題，加以客觀、科學的分析，對解釋和認識震害也是十分必要的。對規范（標準）中哪些經過檢驗證明是正確的，在今后就要堅持執行，對在汶川地震中暴露出建筑幕墻抗震設計中存在的問題，要研究提出改進出措施，經過試驗、論證再在實際工程中使用、改進、完善，成塾后列入規范（標準）中，造出更耐震的建筑幕墻。

　　王亞勇所長在他的文章《汶川地震建筑震害啟示——抗震概念設計》一文中指出：“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，盡管地震動強度達到“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。可見這種幕墻設計具有良好的變形能力。《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ102—2003）第4.2.6條規定：“玻璃幕墻平面內變形性能，…；抗震設計時，應按主體結構的彈性層間位移角限值的3倍進行設計。”對于明框幕墻的玻璃與槽口的配合尺寸作了規定（見第4.3.12條、9.5.2條和9.5.3條）。主體結構的彈性層間位移角限值的3倍相當于“中震水準”下主體結構保持彈性的最大層間位移角限值，相當于“大震”作用時結構的彈塑性位移值。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。”

　　趙西安教授在他的文章《汶川大地震中玻璃窗和玻璃幕墻抗震性能的初步分析》一文中指出：“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。

　　我們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0.7～0.9g（相當于烈度約為9～10度）時，位移角達到1/70～1/50，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。 一些位于震中地區的建筑,從它們的幕墻能保持完好的事例來看，上述關于幕墻有較好耐震性能的觀點是可以令人信服的。從目前初步了解的情況來看，固定窗的耐震能力與玻璃幕墻相比是有較大差別的。強震區沒倒塌建筑中的固定窗，玻璃的破損程度相差懸殊，取決于主體結構側向位移的大小。平面內側向位移角不大于1/500時，窗玻璃可望保持完好；位移角大于1/300時，破壞就非常嚴重了。玻璃幕墻的位移耐受性能遠大于固定窗。地震中只要主體結構尚未倒塌，幕墻一般都能保持完好。這次汶川地震中玻璃幕墻的表現就充分反映了這一規律。我們有理由相信，只要我們按照規范的要求，認真設計，認真施工，就可以使幕墻達到小震完好，中震可修，大震不掉的要求的”我國建筑幕墻起步雖然較晚，但從起步開始我們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，他成為我國編制規范（標準）的基礎。

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