隨著高層建筑的出現(xiàn)和建筑自重向輕型化發(fā)展的需要，幕墻早在100多年前已在建筑上開始應(yīng)用，但由于種種原因，主要是材質(zhì)和幕墻加工工藝因素的制約以及思想意識和傳統(tǒng)觀念的束縛，使建筑幕墻在20世紀(jì)中期之前，發(fā)展十分緩慢。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，許多有利于幕墻發(fā)展的新材料、新工藝、新理論的出現(xiàn)，使建筑幕墻要求的各項(xiàng)性能和承載力與變形、雨水滲漏、空氣滲透、保溫防潮、隔聲防火等有了可靠的技術(shù)保證和材料基礎(chǔ)，從而使建筑幕墻在近三四十年來獲得了飛躍的發(fā)展，尤其是各種玻璃幕墻的研制和生產(chǎn)以及結(jié)構(gòu)硅酮密封膠的問世，使建筑藝術(shù)構(gòu)思和造型別具一格，是建筑師樂意采用的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一。

　　建筑幕墻與其說按其結(jié)構(gòu)構(gòu)造型式分類，不如說按設(shè)計(jì)計(jì)算分類�？蚋駱�(gòu)造體系設(shè)計(jì)計(jì)算受力分析先從鑲嵌體入手，可視為四邊鉸接的簡支板，按45°與中線相交受荷分配法將承受荷載分配給四邊桿件上，再按簡支梁計(jì)算桿件內(nèi)力將其傳至與建筑物主體結(jié)構(gòu)固定的支座上，而嵌板構(gòu)造體系設(shè)計(jì)計(jì)算受力分析是將板面受荷一次傳給建筑物主體結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)上。

　　1、建筑幕墻的設(shè)計(jì)方法及原則

　　近年來，根據(jù)國家有關(guān)部門的要求，我國土木工程界全面開展了工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的編制。以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法取代以經(jīng)濟(jì)為主的定值表達(dá)容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法。由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是在正常荷載作用下不產(chǎn)生損害，在這種情況下，幕墻亦處于彈性狀態(tài)，因此，其構(gòu)件的內(nèi)力計(jì)算應(yīng)采取彈性計(jì)算方法進(jìn)行。鑒于幕墻承受多種荷載和作用，產(chǎn)生內(nèi)力情況相當(dāng)復(fù)雜，采用承載力表達(dá)式不很方便，故用分項(xiàng)系數(shù)的設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算：

　　σ=k1Sσkfkk2=fσ≤f（1）

　　式中：σ為應(yīng)力設(shè)計(jì)值，亦為應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值乘以大于1的系數(shù)k1，通過效應(yīng)組合得到；f為強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，由強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk除以大于1的系數(shù)k2得到；結(jié)構(gòu)安全度k＝k1×k2.在《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》中，玻璃的安全度k=2.5；鋁合金型材的安全度k＝1.8；在進(jìn)行幕墻構(gòu)件、連接件和錨固件承載力計(jì)算時(shí)，荷載和作用的分項(xiàng)系數(shù)分別是：對于重力荷載，γG為1.2；對于風(fēng)荷載，γW為1.4；對于地震作用，γE為1.3；對于溫度作用，γT為1.2.在進(jìn)行幕墻構(gòu)件變形、撓度和位移驗(yàn)算時(shí)，分項(xiàng)系數(shù)均采用1.0；荷載和作用效應(yīng)可按下列方式組合：S=γGSG+ΦWγWSW+ΦEγESE+ΦTγTST（2）式中：S為荷載和作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值；SG為重力作為不變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)；SW，SE，ST為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用作為可變荷載和作用產(chǎn)生的效應(yīng)；γG，γW，γE，γT為各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；ΦW，ΦE，ΦT分別為風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用產(chǎn)生效應(yīng)的組合系數(shù)。

　　例如有下列典型組合：1.2FG+1.0×1.4FW+0.6×1.3FE+0.2×1.2FT；1.2FG+1.0×1.4FW+0.6×1.32FE+0.2×1.3FT.其中，F(xiàn)G，F(xiàn)W，F(xiàn)E，F(xiàn)T分別代表重力荷載、風(fēng)荷載、地震作用和溫度作用產(chǎn)生的應(yīng)力或內(nèi)力。

　　作用在建筑幕墻上的荷載主要有：

　�、俳Y(jié)構(gòu)自重。結(jié)構(gòu)自重為材料的重力體積密度與該材料體積之乘積�？紤]材料規(guī)格尺寸的偏差及其附屬性構(gòu)造零件，其荷載分項(xiàng)系數(shù)為γG＝1.2。

　　②風(fēng)荷載。作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算，并且不應(yīng)小于1.0kN/m²：WK＝βOμZμSωO（3）式中：WK為作用于建筑幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)植；βO為陣風(fēng)系數(shù)，根據(jù)我國采用風(fēng)壓轉(zhuǎn)換成為3s瞬時(shí)風(fēng)速的變換系數(shù)1.5，風(fēng)壓與風(fēng)速平方成正比，故βO=1.52=2.25；μS為風(fēng)荷載的體型系數(shù)，豎直建筑幕墻外表面可按±1.5取值；μZ為風(fēng)壓高度比系數(shù)，按《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》取值，對于B類地區(qū)，按μZ=（H10）式進(jìn)行計(jì)算；H為幕墻高度；ωO為基本風(fēng)壓值，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》取值。

　�、鄣卣鹱饔茫篞E＝βEαGA（4）式中：QE為作用于幕墻平面外的水平地震作用（kN/m²）；G為幕墻構(gòu)件（含玻璃鋁框）的事力（kN）；A為幕墻面積（m²）；α為水平地震影響系數(shù)最大值，6度抗震設(shè)計(jì)時(shí)取0.04，7度抗震設(shè)計(jì)時(shí)取0.08，8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)取0.16；βE為動(dòng)力放大系數(shù)，可取為3.0。

　　2、膨脹螺栓的應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ02-96的要求：玻璃幕墻立柱與混凝土結(jié)構(gòu)宜通過預(yù)埋件連接，預(yù)埋牛應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)混凝土施工時(shí)埋入。在沒有條件采用預(yù)埋件連接措施時(shí)，應(yīng)采用可靠的連接措施并應(yīng)通過試驗(yàn)決定其承載力。

　　但是在實(shí)際工程施工中，由于預(yù)埋件的偏移，原來沒有預(yù)埋件及舊建筑物的外裝修而采用不同規(guī)格的膨脹螺栓，施工單位在設(shè)計(jì)過程中，大部分膨脹螺栓的握裹力設(shè)計(jì)值偏小，主要體現(xiàn)在：在各種荷載設(shè)計(jì)過程中，各種分項(xiàng)系數(shù)取值偏小，或不采用分項(xiàng)系數(shù)。在膨脹螺栓受拉力計(jì)算時(shí)，簡單地將立柱受的拉力除以所用螺栓的個(gè)數(shù)，得每處螺栓所受的拉力來進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)。

　　筆者認(rèn)為，以上算法是錯(cuò)誤的�！恫Ａ�幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ02-96明確規(guī)定：膨脹螺栓是后置連接件，工作可靠性較差，只在不得已時(shí)作為輔助、補(bǔ)救措施，不作為連接的常規(guī)手段，必須確保安全，留有余地，按計(jì)算只需1個(gè)膨脹螺栓就夠，實(shí)際上設(shè)置2～4螺栓。

　　按規(guī)定，螺栓只是在立柱與預(yù)埋件之間進(jìn)行連接。對于預(yù)埋件，其錨筋的總截面面積A，按下列公式計(jì)算：A≥Vαγαvfy+N0.8αgfy+MαγαbfyZ（5）A≥N0.8αgfy+MαγαbfyZ（6）式中：αv，αb系數(shù)應(yīng)按下列公式計(jì)算：αv=（4.0-0.8d）fe/fy（7）當(dāng)αv＞0.7時(shí)，取αv=0.7，αb=0.4+0.25td（8）式中：V為剪力設(shè)計(jì)值；N為法向拉力；M為彎矩值；Z為外層錨筋中心線間的距離；αγ為鋼筋層數(shù)影響系數(shù)，當(dāng)?shù)乳g距配置時(shí)，2層取1.0，3層取0.9；αv為錨筋受剪承載力系數(shù)；d為錨筋直徑；αb為錯(cuò)板彎曲變形折減系數(shù)；fy為鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度值；t為錨板厚度。