玻璃幕墙与门窗结构可靠度设计问题探讨(一)

    一、前言
    玻璃幕墙是1985年以来开始在我国应用的建筑幕墒，它是在铝合金门窗的基础上随着高层建筑的兴起而发展起来的轻质建筑外围护结构。
    我国2002年开始实施新修订的{建筑结构可靠度设计统一标准  （GB 50068-2001）和《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）及颈建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）三项国家标准。幕墒与门窗作为对建筑物理功能和人的安全使用有重大影响的建筑外围护结构与构件，必须按照这些标准及其强制性条文的要求进行结构设计计算，以保证其足够的可靠度。
    铝合金玻璃幕墙与门窗是世界上应用最为成熟和目前应用最为广泛的金属框架建筑幕墒和门窗。我国《玻璃幕墒工程技术规范》（JGJ102-96）目前正在进行修订，《铝合金门窗工程技术规程》于2002年8月开始编制，尚未有建筑门窗工程设计规范。认真总结国内外技术与经验，对它们进行结构可靠度设计研究，正确编制我国的玻璃幕墒与门窗技术标准规范，以逐步建立起各种材料及型式的建筑幕墒与门窗结构可靠度设计、评估理论体系，对我国建筑幕墒与门窗工程实践和技术发展有着重要的现实意义和深远的历史意义。 

    二、建筑结构可靠度分析与设计原理
    1.结构的可靠性
    建筑结构是组成工业与民用房屋建筑包括基础在内的承重骨架体系，具必须满足的基本功能要求是：
    （1）安全性：在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种作用：在设计规定的偶然事件发生时（如地震、火灾等）及发生后，仍能保持必需的整体稳定性：
    （2）适刚性：在正常使用时具有良好的工作性能：
    （3）耐久性：在正常维护下具有足够的耐久性能。
    结构的可靠性是结构安全性、适用性和耐久性的统称，是结构在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的能力。
    2.结构的可靠度
    （1）结构的极限状态设计要求
    影响结构可靠性的各种随机因素可归纳为二个均为随机变量的综合变量即结构的作用效应S和抗力R，结构的功能函数Z=g（R，5）=R-S也是随机变量。当Z>0时，结构处于可靠状态：当Z<0时，结构处于失效状态：当Z=R-S=0时。结构处于极限状态。结构的极限状态设计要求为：R-S>=O，即结构的抗力要大于等于其作用效应。
    （2）结构的概率可靠度
    由于影响结构可靠性的各种因素中荷载与作用的效应是变化不定的，结构的抗力R也是不确定的（构件材料性能不确定性、几何参数不确定性、计算模式不确定性），因此结构设计所要求的Z=R-S>=0的可靠目标不可能绝对保证，只能在一定的概率意义下满足，即P（R>=S）=P，是结构的可靠概率。所以说，结构的可靠度是结构可靠性的定量描述，即结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。而结构的失效概率Pf=1-PI.由于结构的失效概率一般为小概率事件，失效概率对结构可靠度的把握史为直观，所以工程结构可靠度分析一般计算结构失效概率。
    3.结构的可靠度分析与设计
    根据人对不同安全等级的建筑结构的基本功能要求，在一定的设计基准期内对结构和构件及其连接在不同的设计比况（持久状况、短暂状况、偶然状况）下，分别进行正常使用极限状态和承载能力极限状态的概率可靠度设计，以保证建筑结构在具规定的设计使用年限内具有足够的可靠度。
    4.幕墙与门窗结构可靠度设计的必要性和可能性
    建筑幕墒是由各种墙面板与支承体系  （支承装置与支承结构）组成的、不承受主体结构重力的建筑外围扩墙体结构。门窗是房屋外围护结构开口部位的功能性部件（组合构件）。幕墙与门窗是持久性的建筑非结构构件（建筑中除承重骨架体系以外的固定构件和部件，主要包括非承重墙体等附着于主体结构的装饰构件和部件等）。因此，虽然《建筑结构可靠度设计统一标准》和《建筑结构荷载规范》是适用于各种建筑结构及构件的，但是考虑到幕墙和门窗是对建筑物理功能、使用者和社会公众的安全有重大影响的外围扩结构和构件，而且其所受荷载作用及力学特点与建筑主体结构类似，所以幕墙和门窗应该有必要而且可以按照上述《标准》和《规范》进行结构可靠度设计及计算，但是要掌握非结构构件与主体结构构件的区别。

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