1、浅谈幕墙的受力及主要构件提要：幕墙作为建筑外维护结构，既要安全、可靠，还需要满足各种功能要求，实现建筑与艺术的完美结合，可靠的连接一直是人们关心的重点。 关键词：幕墙、荷载、风压、钢化玻璃 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 在现代社会飞速发展的过程中，建筑行业已然成为显示发展速度的排头兵，无数的高楼林立彰显我国发展的气势，这也使得人们对作为建筑外维护结构的幕墙有了更多的接触和认识，下面我们来简单的谈一下幕墙的主要构件及其受力情况。 提到幕墙的受力，我们首先要介绍的自然应该是对幕墙有重大影响力的风荷载。那么什么是风呢？风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。气流一遇到阻
2、塞，就形成高压气幕。风速越大，产生的压力也越大。 风引起的对结构的作用为风荷载，风荷载是幕墙设计中的重要荷载，绝大多数情况，为幕墙设计的控制荷载。风分为平均风和脉动风两部分，平均风是在给定的时间间隔内，把风对建筑物的作用力，方向等看成一个不随时间而改变的量。因为风的长周期远远大于建筑物的周期，所以，风虽为动力的，却可看成静力的。而脉动风则是由风的不规则性引起的。由于其周期短，所以按照动力来考虑。风是虚无缥缈的，当然不仅是因为它看不见摸不着，还是因为它对建筑物的影响。结构物的体型不同，实际风压与气象台站中所得的结果亦不相同，且各处的分布也不同。一般的，处于风流场中的建筑物，其迎风面受到压力作用。
3、但由于建筑大多为非流线形，我们可以称之为钝体，在背风面、侧面和屋面角部会产生漩涡，从而产生吸力。这就形成了风对建筑不同方向的作用，我们可以称之为正负风压，也就是我们在考虑幕墙受力方向的时候就不仅仅单纯的考虑风的压力了。考虑风的影响我们得知道当地的基本风压，工程结构风压的计算是通过基本风压，考虑建筑物的高度，体型，所在的位置，以及脉动风影响而得到建筑物的实际承担风压。按规定地貌和高度所确定的风速或风压，称为基本风速或基本风压。我国的标准为：基本风压系以当地空旷平坦的地面上，离地 10m 高度上经统计所得的 50 年一遇的 10 分钟平均最大风速为标准所确定的风压值。其中由于前文提到的风对建筑物的
4、影响方向的问题，体形系数便成为了一个影响建筑物各个区域受力大小的一个因素。体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力（或吸力）与来流风的速度压的比值。其主要与建筑物的体型和尺度有关。对围护结构，负压区的体型系数大面取-1，转角处适当增大。对于封闭结构，还应考虑内压。除此之外，风压还和风振系数、风荷载压力系数、风压高度变化系数等数据有关。 我们在考虑幕墙受力的时候除了风荷载，幕墙还受其他作用力的影响。比如自重，重力作为一个经典题目是不得不被提及的。自重是幕墙自身的重量，在计算中必须考虑。还有就是活荷载对幕墙的影响。活荷载也是幕墙设计中的重要荷载。活荷载分为水平活荷载和竖直活荷载，主要是考虑
5、人的活动产生的对幕墙的冲击作用。一般来讲，幕墙能够被人接触到的地方，都应该考虑水平活荷载，荷载大小根据幕墙所使用的建筑功能相关。一般在距离地面 1100mm 高度处加一水平线荷载，或在1500mm 高度下最不利位置加一面积为 100mmx100mm 的集中力是考虑水平活荷载的方法。再有就是对于水平的采光顶等需要考虑一个竖直的维修活荷载。另外对于与横框与楼板面齐平的情况，由于横框上有人站上去的可能，所以横框应该保证人踩踏时的安全性。除了自重、人的活荷载之外还要考虑雪荷载、地震荷载等其他因素对幕墙的影响。 下面我们再来谈谈幕墙的主要构件。首先，我们先来介绍一下幕墙的面材。幕墙的面材种类很多，有玻璃
6、的、石材的、铝单板的等等，最为常见和重要的还是以玻璃为主要面材的幕墙结构。玻璃一般按照处理方式不同，分为浮法玻璃，半钢化玻璃，和钢化玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，使用物理或化学的方法，使得玻璃表面形成压应力，玻璃承受外荷载时首先得先消除玻璃表面压应力，从而提高了玻璃的承载力。它的受力性能很好，强度是普通浮法玻璃的 3-4 倍。除了强度之外它还是安全玻璃的一种，钢化玻璃破碎后都是小碎片，对人体不会有大的伤害，而且它的热稳定性也很良好，能承受的温差是普通玻璃的 3倍。当然它也是有缺点的。钢化玻璃的平整度较差，表面会存在凹凸不平现象，有轻微的厚度变薄。钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在
7、钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理。当然，最大的缺点就是有自爆的可能。当然自爆是不能被完全避免的，但我们可以采取措施使其可能性减小，比如可以将钢化玻璃进行均质处理。进行均质处理是将钢化玻璃件在恒温炉中缓慢升温，当温度达到 29010时，恒温 2h，再缓慢冷却。恒温过程中经受了回火作用，致使钢化内应力再次得到均匀分布，改善和提高了制品的钢化质量。另外，含有 NiS 杂质的制品在恒温炉中因内应力突发集中便产生了自破，能有效地剔除钢化玻璃内应力不均匀分布的在制品。半钢化玻璃是介于普通平板玻璃和钢化玻璃之间的一个品种，它兼有钢化玻璃的部分优点，如强度较普通浮法玻璃高，是普通浮法玻璃的
8、2 倍，同时又回避了钢化玻璃平整度差，易自爆，一旦破坏即整体粉碎等不如人意之弱点。半钢化玻璃破坏时，沿裂纹源呈放射状径向开裂，一般无切向裂纹扩展，所以破坏后一般情况下仍能保持整体不塌落。但是它的使用也有些限制， 建筑安全玻璃管理规定单片半钢化玻璃不属于安全玻璃，因其一旦破碎，会形成大的碎片和放射状裂纹，虽然多数碎片没有锋利的尖角，但仍然会伤人，不能用于天窗和有可能发生人体撞击的场合。 下面我们来介绍一下幕墙的另一种主要构件框。幕墙框按照形式分为单元框和框架框，而按照热工性能分为断热框和非断热框。框的校核准则是无论是何种幕墙，对于任何框的校核，都需要其在各种荷载组合的情况下，同时满足正常使用极限
9、状态和承载力极限状态。一般框的受力校核可分为两个方面，那就是强度和刚度的校核。框强度校核准则可以写作，其中 M 为最大弯矩设计值 ，W 为构件截面抵抗矩 ，f 为型材强度设计值 ， 为强度折减系数。框的刚度校核一般采用材料力学或结构力学方法，计算出框的具体变形值，变形值小于规范规定的容许变形值即可。我们通过强度和刚度的校核可以得到合格的框，我们还可以将这个框进行优化，框的优化就是在尽可能小的截面积下获得尽可能大的截面惯性矩和抵抗矩。优化的原则就是，将面积增加到尽可能远离形心轴的地方。框的截面积越小，就能获得更好的经济利益。 以上就是对幕墙及其主要构件所受荷载的简单介绍，希望可以帮大家更深层次的了解幕墙，使得幕墙在今后的使用上有更大的发展空间，人们也能更好的接受这一外围护形式。幕墙会为今后的建设增加辉煌灿烂的一笔。 参考文献： 建筑幕墙GB/T 21086-2007 玻璃幕墙工程技术规范JGJ 102-2003
