玻璃窗和玻璃幕墙抗震功用剖析

在5月12日汶川发作的8.0级大地震中，修建物损失庞大.地震灾祸调查标明，玻璃固定窗破损与主体结构破坏具有清楚的相关性.地震中只需主体结构尚未倒塌，玻璃幕墙则基本完整，目前尚未发现幕墙遭到震害的事例.
　　一、概述
　　1.1固定窗和幕墙
　　固定窗和幕墙都是由面板和支撑结构组成的维护结构系统.不同的是固定窗通常是镶嵌在柱子或墙体平面内，在地震时肯定与主体结构有相反的侧向位移；而幕墙的结构则使得幕墙与主体结构之间可以有庞大的相对位移，或许使得幕墙自身具有较大的变形才干，可以忍受地震时主体结构所发作的侧向位移.
　　因此，在历次大地震中玻璃窗的破坏都比拟普遍，装置在墙体严重开裂、破损或框架清楚侧倾修建中的固定窗往往窗框歪曲、玻璃破碎飞散；而在相反形状修建中的幕墙则震害很少，经常完整无损.
　　1976年唐山大地震的残存修建中玻璃窗大多破损，少数只留下空的洞口.而1995年日本阪神大地震和1999年台湾大地震均有少量的玻璃窗震害的报告；虽然大阪、神户和台中、台南等城市有不少带有幕墙的修建，但却没有见到关于震后尚存修建中幕墙的震害报道.
　　这次四川汶川8.0级大地震中，汶川、北川、德阳、绵阳等阅历了强震的城市，玻璃窗和玻璃幕墙的抗震功用表现出和历次大地震相反的规律性.
　　1.2侧向位移大小的估量
　　我们不能够实践测量到玻璃窗和玻璃幕墙在地震中的平面内侧移量.但是，经过观测玻璃窗和幕墙所在平面的结构损坏状况，是可以估量它们在地震时所阅历过的最大水平位移值.
　　砖墙的破坏状况是最适用的权衡尺度.不只由于砖墙运用最普遍，而且砖墙的破坏水平与其经受的水平位移有较好的对应性.多年来，停止过少量砌体结构的功用实验研讨，对无筋砖砌体来说，其基本规律表现为：
　　水平位移角小于1/800砖墙完整无损
　　1/800～1/500细微裂痕1/500～1/300严重开裂1/300～1/150严
重破坏、掉砖、局部倒塌大于1/150倒塌因此，我们可以参照窗和幕墙所在平面内砖墙的破坏水平来估量这一平面的水平侧移，从而判定窗和幕墙在这种位移下的任务功用.
　　二、固定窗在地震中的任务功用
　　在不同的尚存修建物中，地震震害水平各不相反，相应的玻璃窗的表现也是各不相反.
　　2.1主体结构无震害的修建物
　　主体结构完整，承重砖墙或填充砖墙没有发生可见的震害时，可以以为其水平侧移不大于1/800.这时玻璃窗普通不会有破损.
　　都江堰市的四川农大教学楼完整，相应其玻璃窗也是完整的.青川的地震烈度较高，中医医院病房楼中的病人要从窗口吊下自救，但砖墙无损，可判别受地震影响不大，玻璃窗也是完整的.
　　汶川虽然是震中，但大批保管完整的修建相应其窗也完整.
　　2.2主体结构有细微裂痕的修建物
　　承重砖墙、框架填充墙出现大批细裂痕，或许砖墙没有裂痕，仅仅是伸缩缝两侧发作细微碰撞时，意味着水平位移在1/800～1/500范围内.这种受震状况下，固定窗普通还是没有震害，玻璃不会破碎.陕西省受这次地震涉及西安市的一些高层修建的伸缩缝发作细微碰撞，面砖掉下，但是没有伤及玻璃窗.相似的状况在震中的汶川也可以看到.
　　区分位于汉旺的两座修建，其中东汽小学外墙已出现清楚的裂痕，面砖掉落，但玻璃窗没有受损.绵竹市汉旺镇的西方汽轮机厂是我国大型机械制造企业，这次受益严重，许多车间屋盖全部坠落，但厂房纵墙普通保管较好，显示平面内位移较小，采光窗基本完整.汶川聚源中学教学楼彻底倒塌，但宿舍楼却震害较轻，玻璃窗也坚持完整.
　　2.3砖墙已严重开裂的修建物
　　砖墙已出现少量粗裂痕，甚至很粗的交叉斜裂痕时，标明修建物在地震中遭受重复水平运动，且位移已达1/300.这种状况下窗玻璃会少量破碎.
　　2.4砖墙严重破坏的修建和发生大侧移的框架结构修建
　　当砖墙的侧向位移超越1/300时，会发生大的破坏
、砖块掉落，甚至局部倒塌.这时窗框屈曲、外凸，甚至甩出，玻璃基本上破碎飞散，墙上往往只留下窗洞口.
　　框架结构梁柱截面较小，地震中水平位移普通都比拟大.绵竹市汉旺镇西方汽轮机厂的一个框架，底层柱柱头破坏，框架变形很大，室内外的玻璃都简直破碎.当位移大于1/150时，砖砌体结构倒塌，玻璃窗也就随之消逝了.
　　2.5平面外位移发生的破坏
　　除了少量破损是由平面内的变形发生以外，也有一些破坏是由平面外的位移发生的，青川中医医院病房楼的屋顶向外滑动，推玻璃窗向平面外变形，使顶层玻璃窗破碎飞散，而其他楼层的玻璃窗却完整无损.
　　2.6活动窗扇破坏水平较轻
　　平开窗窗扇在地震时往往处于开启形状，此时窗扇并不在墙的平面内，受墙体变形挤压很少，因此开启中的平开窗扇破损不多.
　　推拉窗扇是可以水平滑动的，即使在修建变形很大时，它相关于窗框可以有一定水平的相对位移，实践变形要小于窗框，因此破损水平要小一些.
　　2.7固定窗的变形耐受才干
　　从这次汶川大地震中玻璃窗的表现来看，固定窗是有能够耐遭到层间位移角1/500而不会发生破损；即使一般工程能够有玻璃分裂，破损的数量也会是极大批.
　　之所以如此，是由于在施工装置时，普通是墙先留出门窗口，后装置门窗.窗框与洞口之间会有空隙，窗扇与窗框之间也留有空隙，它们都能吸收掉一些变形量，可以稍稍提高窗的耐受地震才干.
　　三、幕墙在汶川大地震中的表现
　　3.1幕墙的变形功用
　　由于幕墙自身的结构特点，使得它能忍受大的平面内变形而不破损.许多工程所停止的幕墙平面内变形实验标明，契合规范设计要求的幕墙可以接受1/100层高的平面内水平位移而不破损，甚至还可以接受更大一些的位移.
　　我们曾停止过许多幕墙的振动台实验，采用了玻璃、石材、铝板以及陶板、微晶玻璃、石粉板等天然板作为面板.这些幕墙在台面减速度为0.7～0.9（相当于烈度约为9～1
0度）时，位移角到达1/70～1/50，还能坚持完整，无任何破损.这些实验结果说明幕墙具有比固定窗大得多的平面内变形才干，可以在较高烈度的地震中免受震害.
　　3.2汶川地震中幕墙的功用
　　到目前为止，我们尚未收到震中地域未倒塌房屋上幕墙发作震害的报告，这与1995年阪神大地震和1999年台湾大地震的状况相似.
　　缘由是很清楚的，幕墙到达其可耐受的平面内位移角极限1/70～1/50时，绝大少数主体结构曾经倒塌.因此可以说，只需房子不倒，幕墙是不会破坏的，至少一般状况下有一些细微的损伤.
　　据报道，在受灾最严重的北川，一片废墟之中，刘汉希望小学依然屹立，长十余米、三层楼高的玻璃幕墙居然连一块玻璃都没有破损.这不能不以为是玻璃幕墙的一个奇观.
　　从位于震中地域的修建，幕墙能坚持完整的事例来看，上述关于幕墙有较好耐震功用的观念是可以令人信服的.
　　3.3玻璃幕墙耐受地震功用和其他修建部件的比拟
　　假设在一座修建物中同时有玻璃幕墙和其他修建部件，又经受异样地震，那么幕墙和其他部件的耐震功用就有可比性了.从地震中许多例子可见，砖墙、固定窗、面砖曾经发作清楚震害时，同一修建的幕墙却完整无损.
　　四、小结
　　从目前初步了解的状况来看，固定窗的耐震才干与玻璃幕墙相比是有较大差异的.
　　强震区没倒塌修建中的固定窗，玻璃的破损水平相差悬殊，取决于主体结构侧向位移的大小.平面内侧向位移角不大于1/500时，窗玻璃可望坚持完整；位移角大于1/300时，破坏就十分严重了.
　　玻璃幕墙的位移耐受功用远大于固定窗.地震中只需主体结构尚未倒塌，幕墙普通都能坚持完整.这次汶川地震中玻璃幕墙的表现就充沛反映了这一规律.我们有理由置信，只需我们依照规范的要求，仔细设计，仔细施工，就可以使幕墙到达小震完整，中震可修，大震不掉的要求.
　　编后资料记载，1976年唐山大地震的残存修建中玻璃窗大多
破损，少数只留下空的洞口.而1995年日本阪神大地震和1999年我国台湾大地震均有少量的玻璃窗震害的报告；虽然日本大阪、神户和我国台中、台南等城市有不少带有幕墙的修建，却没有见到关于震后尚存修建中幕墙的震害报道.这次四川汶川8.0 级大地震中，汶川、北川、德阳、绵阳等阅历了强震的城市，玻璃窗和玻璃幕墙的抗震功用表现出和历次大地震相反的规律性.到目前为止，相关部门还没有看到震中地域未倒塌房屋上幕墙发作震害的报告，这与1995年日本阪神大地震和1999年我国台湾大地震的状况相似.
　　据报道，在受灾最严重的北川，一片废墟之中，刘汉希望小学依然屹立，长十余米、三层楼高的玻璃幕墙居然连一块玻璃都没有破损.这不能不以为是玻璃幕墙的一个奇观.从目前初步了解的状况来看，固定窗的耐震才干与玻璃幕墙相比是有较大差异的.玻璃幕墙的位移耐受功用远大于固定窗.地震中只需主体结构尚未倒塌，幕墙普通都能坚持完整.明天宣布的《对四川汶川大地震中玻璃窗和玻璃幕墙抗震功用的初步剖析》一文，就是中国修建迷信研讨院专家赵西安对这一现象仔细研讨的效果.我们希望能有更多的专家和学者关注这一现象，并共同来讨论玻璃幕墙在地震中具有减灾功用的规律