由金屬構件與各種板材組成的懸掛在主體結構上、不承擔結構荷載與作用的建筑物外圍護結構,稱為建筑幕墻。按建筑幕墻的面板可將其分為玻璃幕墻、金屬幕墻、石材幕墻混凝土幕墻及組合幕墻等。按建筑幕墻的安裝形式又可將其分為散裝建筑幕墻、半單元建筑幕墻、單元建筑幕墻、小單元建筑幕墻等。

   一、建筑幕墻的預埋件及膨脹螺栓設計依據(jù)及原則

   建筑幕墻框格構造體系設計計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，再按簡支梁計算桿件內力將其傳至與建筑物主體結構固定的支座上，而嵌板構造體系設計計算受力分析是將板面受荷一次傳給建筑物主體結構的連接點上。

   近年來，根據(jù)國家有關部門的要求，我國土木工程界全面開展了工程結構可靠度設計標準的編制。以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法取代以經濟為主的定值表達容許應力設計法。由于建筑結構設計的標準是在正常荷載作用下不產生損害，在這種情況下，幕墻亦處于彈性狀態(tài)，因此，其構件的內力計算應采取彈性計算方法進行。其截面更大應力設計值不應超過材料強度的設計值：σ≤?

   式中：σ為荷載和作用截面更大應力設計值，亦為應力標準值乘以大于1的系數(shù)k1，通過效應組合得到；f為強度設計值，由強度標準值fk除以大于1的系數(shù)k2得到：

   結構安全度k＝k1×k2

   在進行幕墻構件、連接件和錨固件承載力計算時，荷載和作用效應組合的分項系數(shù)分別是：

   對于重力荷載γG為1.2；

   對于風荷載γW為1.4；

   對于地震作用γE為1.3；

   對于溫度作用γT為1.2。

   幕墻應按效應組合中的更不利組合進行設計。
    二、預埋件的應用與設計
    幕墻構件與混凝土結構的連接一般是通過預埋件實現(xiàn)的。幕墻工程使用的各種預埋件必須經過計算確定，以保證其具有足夠的承載力。為了保證幕墻與主體結構連接牢固可靠，幕墻與主體結構連接的預埋件應在主體結構施工時，按設計要求的數(shù)量、位置和方法進行埋設，埋設位置應正確。施工過程中如將預埋件的防腐層損壞，應按設計要求重新對其進行防腐處理。
    預埋件的錨固鋼筋是錨固作用的主要來源，混凝土對錨固鋼筋的粘結力是決定性的，因此預埋件必須在混凝土澆灌前埋入，施工時混凝土必須振搗密實。目前實際施工中往往由于放入預埋件時，未采取有效措施固定預埋件，混凝土澆鑄時往往使預埋件偏離設計位置，影響立柱的安裝，甚至無法使用。因此應將預埋件可靠地固定在模板上或鋼筋上。
    按規(guī)定，螺栓只是在立柱與預埋件之間進行連接。對于預埋件，其錨筋的總截面面積As，當有剪力、法向拉力和彎矩共同作用時，按下列公式計算并取其中的較大值：
    As≥V÷(αrαvfy) N÷(0.8αbfy) M÷(αrαbfyz)
    As≥N÷（0.8αbfy） M÷(0.4αrαbfyz)
    當有剪力、法向壓力和彎矩共同作用時，按下列公式計算并取其中的較大值：
    As≥（V-0.3N）÷(αrαvfy) （M-0.4Nz）÷(1.3αrαbfyz)
    As≥（M-0.4Nz）÷(0.4αrαbfyz)
    當M＜0.4Nz時，取M-0.4Nz＝0。
    上述公式中的系數(shù)，應按下列公式計算：
    αv=(4.0-0.8d)（fc/fy）有誤
    當αv＞0.7時，取αv=0.7。
    αb=0.4 0.25t÷d
    當采取措施防止錨板彎曲變形時：可取αb＝1.0
    上述各式中：V---剪力設計值（N）；
    N---法向拉力或法向壓力設計值；法向壓力設計值不應大于0.5fcA，此處A為錨板的面積（m㎡）；
    M---彎矩設計值（N.mm）；
    αr---鋼筋層數(shù)影響系數(shù)，當?shù)乳g距配置時，2層取1.0，3層取0.9；
    Z---外層錨筋中心線間的距離（mm）；
    αv---錨筋受剪承載力系數(shù)；
    d---錨筋直徑（mm）；
    αb---錨板彎曲變形折減系數(shù)；
    fy---鋼筋抗拉強度設計值（N/m㎡）；
    fc---混凝土軸心抗壓強度值（N/m㎡），可按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GBJ10采用；
    t---錨板厚度（mm）。
    三、膨脹螺栓的應用
    當施工未設預埋件、預埋件漏放、預埋件偏離設計位置、設計變更、舊建筑加裝幕墻時，沒有條件采用預埋件連接措施，往往要使用后置埋件。采用后置埋件（膨脹螺栓或化學螺栓）時，應符合設計要求并應進行現(xiàn)場拉拔試驗,通過試驗決定其承載力。
    在實際工程施工中，由于采用不同規(guī)格的膨脹螺栓，施工單位在設計過程中，大部分膨脹螺栓的握裹力設計值偏小，主要體現(xiàn)在：在各種荷載設計過程中，各種分項系數(shù)取值偏小，或不采用分項系數(shù)。在膨脹螺栓受拉力計算時，簡單地將立柱受的拉力除以所用螺栓的個數(shù)，得每處螺栓所受的拉力來進行強度檢驗。筆者認為，以上算法是不準確的，因為膨脹螺栓是后置連接件，工作可靠性較差，只有在不得已時作為輔助、補救措施，不作為連接的常規(guī)手段。使用時必須確保安全，留有余地，按計算只需1個膨脹螺栓就夠，實際上應設置2～4個螺栓。
    后置埋件（膨脹螺栓或化學螺栓）的具體要求：
    1．后置埋件的現(xiàn)場拉拔強度值應由設計人員根據(jù)結構計算書確定。
    2．后置埋件使用的化學螺栓或膨脹螺栓應由設計人員根據(jù)幕墻的性質、種類、計算數(shù)據(jù)來確定，并應符合幕墻工程技術規(guī)范的規(guī)定。
    3．現(xiàn)場拉拔測試應按照見證取樣的有關程序進行。
    4．后置埋件設置的位置與設置位置的結構基體應符合設計要求。
    5．后置埋件的結構砼構件強度等級不宜低于C30。
    6．后置埋件原則上不宜采用膨脹螺栓，特殊情況若采用膨脹螺栓時應按照設計用量的2~4倍設置，
    且每層應采用有效拉結措施。螺栓應閉合處理，防止螺絲栓松動及銹。

    論文發(fā)表：2003年第3期《濟南裝飾》
    推薦單位：濟南裝飾協(xié)會
    推薦人：王建森中國建筑裝飾協(xié)會理事
    濟南裝飾協(xié)會秘書長高級工程師
    李莉濟南裝飾協(xié)會副秘書長高級經濟師
    評語：本文按照國家規(guī)范標準，結合濟南地區(qū)的實際情況，對幕墻結構連接的實際應用中各環(huán)節(jié)做了比較詳盡的介紹，對于確保幕墻質量和安全性能有較強的指導意義。