玻璃幕墙与门窗结构可靠度设计问题探讨(二)

    三、幕墙与门窗结构可靠度设计分析
    1.幕墙与门窗设计使用年限与设计基准期
    1）设计使用年限
    GB 50068-2001对建筑结构的设计使用年限规定分为4类
    参照以上结构及构件的设计使用年限规定，考虑幕墙及门窗是重要的持久性非结构构件，  因此幕墙的设计使用年限应为25a，门窗设计使用年限应为10a.新修订的国家标准《铝合金门》和《铝合金窗》规定门窗反复启闭性能，门为10万次，窗为1万次，就是参照日本工业标准JISA4706-1996《金属窗》的同样规定，按照门每天开启30次、窗每天开启3次的10a设计使用寿命确定的。
    2）设计基准期
    设计基准期是为确定结构所受的可变荷载及作用和与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数，它不等同于结构的设计使用年限。玻璃幕墙与门窗是轻质、薄壁的建筑外围护结构与构件，易受瞬间风的破坏，为确保其安全使用，均应按设计基准期为50a确定，即能承受50a重现期可变荷载及作用的最大值。我国《建筑外窗抗风压性能分级及其检测方法》（GB7106-86）制定时，就是参照英国门窗设计风荷载标准规定，采用50a一遇瞬时风速风压为安全设计风荷载和相应的安全检测压力差值，并以此作为窗的抗风压性能分级值。
    2.幕墙与门窗所受的荷载与作用
    1）直接作用（施加在结构上的一组集中力或分布力）
    ①自重荷载：由地球引力产生的组成幕墙与门窗结构的构件材料重力，其标准值按设计尺寸与材料重力密度标准值计算。它是一种在设计基准期内量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的永久作用。工程设计时是将自重转化为按面积分布的平均面积恒载N／M2）标准值。
    ②风荷载：是垂直作用于建筑幕墙、门窗表面的水平方向风的速度压力，在设计基准期内量值随时间变化，或其变化与平均值相比不可忽略不计的可变作用。幕墙与门窗的风荷载代表值有二种：
    1）标准值Wk2按 《健筑荷载规范》GB 50009）计算的围扩结构风荷载标准值，它是幕墙、门窗在其设计使用期间内可能出现的最大风荷载，其按设计基准期50a一遇出现的概率为2％，即风荷载不超过该最大值的概率（保证率）为98%o  
    2）频遇值Wd2是幕墙、门窗在其设计使用期间内时而出现的较大风荷载值Wd=0.4Wk，风荷载超越频遇值的总持续时间T1与设计基准期T的比值为Tl／T≤0.1，即概率为10％，相当于lOa一遇。
    2）间接作用引起结构外加变形或约束变形的原因
    ①地震作用：是由地震动引起的结构动态作用，根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001）规定，非结构构件的地震作用只考虑由其自身重力产生的水平方向地震作用和支座间相对位移产生的附加作用。  
    a）常遇地震：属于可变作用，其地震烈度50a内超越概率约为63％，重现期为50a.  
    b）设防烈度地震：其地震烈度50a内超越概率约为10％，重现期为475a.
    C）罕遇地震：属于偶然作用，其地震烈度50a内超越概率2％-3％，重现期约2 000a. 考试大注册结构工程师
    温度作用：环境温度的变化使构件产生热胀冷缩的长度变化，当这种变化受到约束时会产生应力。对这种可变作刚，工程中根据经验采用构造方法处理时应按其最大值考虑。《高层民用建筑钢结构技术规程》GJ 99-98）对幕墙构件的温度作用按其最大作用计入，即组合值系数和分项系数均取1.0，温度作用效应的标准他按当地一年内的最大温差计算。
    3.幕墙与门窗的作用效应与抗力
    1）结构抗力与构件承载能力
    ①抗力是结构或构件及其材料承受作用效应的能力，如承载能力、刚度、抗裂度、强度等。抗力与作用效应相对应，结构抵抗变形的能力即刚度也是一种结构的抗力。
    ②承载能力是构件所能承受的最大内力，或达到不适于继续承载的变形时的内力。
    ③强度是材料抵抗破坏的能力，即材料截面所能承受的最大应力。
    2）结构抗力的层次
    ①整体结构抗力：如门窗幕墙整体结构承受风荷载的能力：
    ②构件抗力：如竖框构件在自重轴力和风压弯矩作用下的承载能力；
    ③构件截面抗力：构件截面抗弯、抗剪的能力；
    4.幕墙与门窗结构体系的可靠度与构件的可靠度。

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