玻璃幕墙结构对整体建筑受力的影响
时间：2020-12-30 12:02:45 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：通常来讲，在常规建筑设计中玻璃幕墙属于附属结构，主要是增强建筑主体美观性，同时起到一定的维护作用。但因为其自身刚度相对较弱，甚至可以忽略不计，所以通常不考虑玻璃幕墙对整体建筑的结构影响。而特殊工程中，当玻璃幕墙的结构刚度比较大并且自成体系的时候，就必须从实际出发，将其对主体的影响考虑进去。本文浅析玻璃幕墙机构对建筑整体受力的影响。
关键词：玻璃幕墙：结构；建筑整体受力影响
中图分类号：TU382 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2015）09-02-02
前言
当今时代，玻璃幕墙在建筑工程中的应用越来越广泛，其主要属于基本的外围护结构部分，是集功能与美观于一体的遮风挡雨、保温隔热的幕墙机构。通常来讲，在建筑工程设计过程中，幕墙的设计是与建筑本体设计分开进行的，但是分开设计常会导致工程建筑整体刚度过大，这就要求设计幕墙结构时考虑其受力性能，与主体设计同时进行，确保消除对主体建筑的受力影响。
1玻璃幕墙的工程特点
1.1工程特点
建筑工程中玻璃幕墙结构通常包括外部玻璃板墙、连接构件、金属板材、幕墙支撑悬挂立柱和内部支撑铝合金横梁等。在允许的范围内这些链接结构往往会在整体结构上出现相对位移。而避免在水平作用力的影响下导致主体出现向下位移，影响玻璃幕墙。玻璃幕墙通常暴露在墙体外部，由于玻璃的材料结构特性，当幕墙受到湿度、温度变化影响时，容易产生一定程度的形变。
根据铝合金横梁型材的外露模式，可将玻璃幕墙分为隐框、明框和半隐框玻璃幕墙。由于明框玻璃幕墙使用效果不如隐框玻璃幕墙好，所以明框玻璃幕墙通常只能被用在小项目工程建筑中。对于建筑外观要求相对较高的工程项目，一般会采用隐框玻璃幕墙作为建筑的外围护结构。玻璃幕墙中最重要的横梁结构通常使用的都是铝型材横梁或者钢结构横梁。这些横梁结构是玻璃幕墙在整体机构中受力的主要结构。在工程项目中，空间结构复杂，所以玻璃幕墙在设计过程中需要考虑工程验收情况外，还要考虑到葛总载荷和受力要求，特别需要针对组合运用力作用下的应力和应变。对于工程整体影响，工程重要局部环节也需要酌情考虑并关注。除此以外，玻璃幕墙结构设计还需要结合空气、雨水量渗漏、风压等环境因素等综合考虑，将多种方面的因素影响降低到最低。如果在恶劣环境下进行幕墙的工程施工，可能会导致施工现场检测的手段存在问题。如何减少外部环境对幕墙施工影响，是需要设计开发团队和施工团队共同重点关注的实际问题。玻璃幕墙施工过程中材料间封边封口和幕墙拼接缝的平整度和直线度都是玻璃幕墙常见的质量问题。玻璃幕墙的封边封口工作复杂多样，并且操作工序难度大，所以影响工程质量的因素相对较多。比如交叉施工工序影响、施工作业情况影响、设计方法与材料选型的影响等。这些影响因素在很大程度上增加工程施工控制质量的难度。
1.2玻璃幕墙结构问题
（1）材质易碎
玻璃幕墙材质本身存在易碎风险隐患，玻璃生产中容易产生有害杂质。而其中的硫化镍在经过钢化处理过程后，形态将会发生改变，导致玻璃幕墙在安装时受到外部的温度影响，容易使硫化镍的形态发生变化，使玻璃幕墙材质出现裂缝，当裂缝突破钢化玻璃存在的张力极限后，玻璃幕墙就会破碎。部分玻璃幕墙结构故通常是裸露在室外的，经受长时间太阳光直射，可能导致玻璃墙表面因受热而膨胀。如果受热部位不均匀，不均衡膨胀将导致玻璃内部热应力作用下致使玻璃破碎。
（2）防火安全
玻璃幕墙自身材质通常不是可燃性材料，可由于玻璃受到高温融化甚至软化后，导致玻璃幕墙机构损坏。所以在设计玻璃材质幕墙是，需要对幕墙防火相关进行系统考虑。玻璃幕墙防火考虑需求是需要着重注意两点：①保证幕墙结构完整，避免因玻璃的破碎导致火势出现扩大蔓延。②高温下，材质不能出现爆炸和燃烧现象，尽可能避开多种灾害的发生。
（3）结构胶失效
作为连接玻璃结构与主体支撑的联结材料，结构胶在容易受环境影响出现热推移老化，导致胶强度和黏结力下降。如果不能及时发现问题，甚至可能导致幕墙玻璃脱落而引发安全事故。所以对于结构胶的强度试验和耐久性试验有必要进行，保证幕墙施工总各个构件不会分崩。
（4）结构失效
不合理的支撑框架设计可能会受到建筑本体影响，导致幕墙形变，玻璃破碎。幕墙的固定装置因金属材质延展性降低，致使玻璃容易脱落，并造成危险事故。所以对于玻璃幕墙的结构设计十分重要。
（5）污染问题
大量建筑使用玻璃幕墙设计，可能会引发光污染和热污染这类能源污染。光污染与热污染往往对人们日常生活带来很多不便，为了方式这类污染问题出现，玻璃幕墙的结构设计需要完善，同时适当减少玻璃幕墙的使用。
以上这些玻璃幕墙的结构特点，表明玻璃幕墙在设计时的复杂性，所以实施安全质量监管控制，才能确保幕墙质量和施工质量。确保玻璃幕墙实用性同时保证结构安全。
2玻璃幕墙的结构在建筑整体受力上的影响
建筑主体主要由型钢混凝土梁、柱构成框架和钢筋混凝土共同组成，设计时采取的重点设计结构为杆系结构，复杂度较高。以常用的建模和软件结合进行有效校验。模型的建立顺序应当是先上后下，采用固定铰链支座设计玻璃幕墙结构。梁、柱和交叉网格的所有部件使用Frame单元，在形框和铸钢之间应用刚接节点。组要对玻璃幕墙的机构和建筑整体结构进行模拟，最后得出玻璃幕墙对建筑整体受力产生的影响。
2.1玻璃幕墙刚度影响
幕墙结构的比重占建筑主体的10%，这说明幕墙在整个建筑工程中虽然起到了一定的作用，但是并不是建筑的主要关键。通常幕墙结构的扭转刚度很小，但它仍然能够影响建筑整体结构，可能给主体建筑带来垂直或水平方向上的振动力，所以也不容忽视。
建筑的整体结构，包括建筑主体和幕墙结构。而主体和玻璃幕墙的机构在垂直和水平方向上都受到一定的荷载力，并且两个方向上的荷载能够相互作用，产生基地总反力。而建筑主体承受了大部分的垂直力，玻璃幕墙则只承受了很小的一部分。水平力的承受玻璃幕墙与建筑主体相当，表明玻璃幕墙抗侧性刚度较强，不容小觑。
2.2幕墙受力状况
在垂直方向上，玻璃幕墙承受了完整的自身重量，达到设计要求。而在水平方向上，受到主体影响，水平方向载荷存在明显偏差，大约多出三分之二的受力大小。这就严重影响玻璃幕墙的整体设计结构，给建筑主体带来一定的影响。与设计预期不符。
3改善玻璃幕墙结构影响建筑整体受力的措施
3.1简析存在问题
存在方式与众不同导致玻璃幕墙不受建筑主体结构的支撑，玻璃幕墙自成一体。玻璃幕墙能够组合成抗侧力强大的交叉网格体系，所以建筑设计中的玻璃幕墙设计需要尽可能减少玻璃幕墙的水平荷载。玻璃幕墙机构能够承受的水平方向上的外力都将导致与主体偏移。研究证明，幕墙结构支座中的水平约束度很好解决了幕墙结构在水平地震时的总总表现。
3.2确保正确的玻璃幕墙设计
为了改善玻璃幕墙在建筑整体结构中的受力影响，在设计玻璃幕墙结构时需要联合建筑主体设计方案，对玻璃幕墙结构进行合理化设计。在计算玻璃幕墙的内力是结合弹性方法计算，拒绝错误公式。
当前阶段，国内外学者对于玻璃幕墙承受应力影响因素等众多原因进行了探究，玻璃幕墙不仅受到水平应力作用，同时在垂直方向上受力比较大。按照规定标准，设计时应充分考虑多方面影响，保证玻璃幕墙与建筑整体结合完整。在给建筑提供美学风格优化的同时，加强幕墙的防护功能。
4总结
随着我国经济建设的发展，我国建筑行业也取得了喜人的进步。建筑的形式多种多样，美学设计层出不穷。玻璃幕墙的应用也变得越来越普遍。本文通过对玻璃幕墙结构和其对建筑整体受力影响的分析，明确玻璃幕墙优缺点，同时形成独立的幕墙施工设计体系，为玻璃幕墙在建筑学中应用奠定了基础。
