幕墙结构抗震性能优化及施工质量控制研究

3 引言

近年来，我国城市化进程加快，高层与超高层建筑数量持续增长，建筑幕墙因其美观、轻质、节能等优点被广泛应用。然而，地震灾害频发对建筑外围护结构的抗震性能提出了更高要求。幕墙作为非结构构件，在地震中虽不承担主体承重功能，但其破坏可能导致玻璃破碎、构件脱落，引发次生灾害。实际工程中，因设计缺陷、材料不合格或施工偏差导致的幕墙震害屡见不鲜。因此，提升幕墙结构的抗震性能并加强施工全过程质量控制，已成为建筑安全领域的重要课题。本文旨在通过系统分析当前问题，提出切实可行的优化对策，为幕墙工程的安全性与耐久性提供技术支撑。

4 相关概念和理论概述

幕墙结构是指由面板、支承结构及连接件组成的建筑外围护系统，不承担主体结构荷载，但需具备良好的气密性、水密性、保温隔热性及抗震性能。抗震性能指结构在地震作用下保持整体稳定、防止构件脱落或严重破坏的能力。幕墙抗震设计遵循“小震不坏、中震可修、大震不倒”的基本原则，主要通过弹性变形吸收地震能量。相关理论包括反应谱理论、时程分析法及性能化设计方法。幕墙抗震性能评估通常采用拟静力试验与振动台试验相结合的方式，重点考察连接节点的延性、耗能能力及整体稳定性。现行《建筑抗震设计规范》（GB 50011）与《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102）对幕墙抗震设计提出了明确要求，为工程实践提供了理论依据。

5 问题分析

5.1 幕墙连接节点抗震设计不合理问题

连接节点是幕墙结构抗震性能的关键部位，其设计合理性直接影响整体安全。目前部分工程中存在节点构造过于简化、缺乏足够变形能力的问题，导致地震作用下应力集中，易发生脆性断裂。部分设计未充分考虑三维地震动作用，仅按二维静力进行验算，忽视了扭转与剪切效应。此外，预埋件与主体结构连接不牢固、转接件刚度过大等问题也普遍存在，限制了幕墙的自由变形能力。在强震作用下，此类节点易率先破坏，引发面板脱落。设计阶段缺乏对节点疲劳性能与耐久性的考虑，进一步降低了长期抗震可靠性，亟需优化设计方法与构造细节。

5.2 材料选用不符合抗震性能要求问题

幕墙材料的力学性能直接决定其抗震表现。当前部分项目为降低成本，选用强度不足或延性较差的铝合金型材、劣质密封胶或非抗震型玻璃，严重影响结构安全性。例如，普通浮法玻璃在地震中极易碎裂，而未采用夹层或钢化处理的玻璃更易造成坠落风险。部分密封胶耐老化性能差，在长期使用后失去弹性，导致节点松动。钢材选用方面，存在使用非抗震等级钢材或焊接性能不良材料的现象，削弱了节点的耗能能力。材料进场未严格执行复检制度，导致不合格产品流入施工现场，埋下安全隐患。材料性能与设计要求不匹配，已成为制约幕墙抗震性能提升的重要因素。

5.3 施工过程中安装精度控制不严问题

施工安装精度直接影响幕墙结构的受力状态与抗震性能。实际工程中，常因测量放线误差、龙骨安装偏差或连接件定位不准，导致幕墙系统受力不均。竖龙骨垂直度偏差过大、横梁水平度不达标等问题，会引发局部应力集中，降低整体稳定性。特别是在高层建筑中，累积误差可能导致幕墙与主体结构之间产生附加弯矩，削弱抗震能力。现场焊接质量参差不齐，焊缝不饱满或存在气孔、夹渣等缺陷，影响节点强度。此外，施工人员技术水平不一，缺乏专业培训，导致安装过程随意性强。施工组织不合理，工序衔接不紧密，进一步加剧了安装偏差，严重影响幕墙抗震性能的实现。

6 对策建议

6.1 优化幕墙连接节点抗震构造设计

应基于性能化设计理念，优化幕墙连接节点构造，提升其延性与耗能能力。建议采用柔性连接与滑动支座相结合的方式，允许幕墙在地震作用下产生可控位移，避免刚性约束导致的破坏。节点设计应考虑三维地震动效应，进行多向受力分析，确保在复杂应力状态下仍能保持稳定。推广使用带阻尼装置的抗震连接件，如摩擦阻尼器或黏弹性阻尼器，增强系统耗能能力。预埋件应与主体结构可靠锚固，转接件宜采用可调节设计，适应安装误差。同时，应通过有限元模拟与拟静力试验验证节点性能，确保其满足大震下的非弹性变形需求。设计阶段应明确节点的维修与更换路径，提升后期维护便利性。

6.2 选用符合抗震性能要求的高性能材料

材料选型应以安全性为首要原则，优先选用高强铝合金、耐候钢及抗震专用钢材，确保其屈服强度、延伸率及焊接性能满足规范要求。玻璃面板应采用夹层钢化玻璃或夹层中空玻璃，利用 PVB 或 SGP 中间膜实现破碎后不脱落。密封胶应选用硅酮结构密封胶，并具备优良的位移能力与耐久性，确保在长期动态荷载下不失效。所有材料进场前须进行第三方复检，重点检测抗拉强度、弹性模量、硬度及老化性能。鼓励使用新型复合材料，如纤维增强复合材料（FRP）作为连接件，提升轻量化与抗震性能。建立材料追溯制度，确保每批次材料可查可控，杜绝不合格产品进入施工现场。

6.3 加强施工过程中的安装精度控制

应建立全过程精度控制体系，从测量放线到最终安装实施精细化管理。采用全站仪或激光扫描技术进行高精度定位，确保预埋件位置偏差控制在±5mm 以内。龙骨安装过程中实行“三级检验”制度，即班组自检、项目复检、监理终检，确保竖龙骨垂直度偏差不超过 H/1000 且不大于 15mm 。使用可调连接件补偿安装误差，避免强行校正导致应力集中。焊接作业应由持证焊工操作，焊缝质量按 GB 50661 标准进行无损检测。推行 BIM 技术进行施工模拟，提前发现碰撞与误差问题。加强施工人员技术培训，实行持证上岗制度，提升操作规范性。建立安装过程影像记录制度，实现全过程可追溯。

6.4 完善并严格执行施工质量验收标准

应依据《建筑装饰装修工程质量验收标准》（GB 50210）和《玻璃幕墙工程质量检验标准》（JGJ/T 139）完善验收流程，强化关键节点的验收要求。对隐蔽工程实行“举牌验收”制度，留存影像资料与签字记录。幕墙物理性能检测应全数覆盖抗风压、气密、水密及层间变形性能，检测报告须由具备 CMA 资质的机构出具。抗震相关节点应进行抽样承载力试验，必要时开展振动台模拟测试。建立质量责任终身制，明确设计、施工、监理各方责任。7 结论

幕墙结构的抗震性能优化与施工质量控制是保障建筑安全的重要环节。当前幕墙工程在连接节点设计、材料选用、安装精度及验收管理等方面仍存在诸多问题，严重影响其抗震可靠性。通过优化节点构造设计、选用高性能抗震材料、强化施工过程精度控制及严格执行质量验收标准，可显著提升幕墙系统的整体抗震能力。未来应进一步推动标准化设计、智能化施工与数字化监管，构建全生命周期的质量管理体系。只有实现设计与施工的协同优化，才能确保幕墙在地震作用下发挥应有的安全防护功能，为城市建筑安全提供坚实保障。

参考文献

王伟. 高层建筑幕墙抗震性能分析与设计优化 [J]. 建筑结构, 2022,52(15): 88-94.

李明, 张建华. 玻璃幕墙连接节点抗震性能试验研究 [J]. 工程力学,2021, 38(07): 165-173.

住房和城乡建设部. 玻璃幕墙工程技术规范: JGJ 102-2003 [S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2003.