[发明专利]带有悬挂玻璃面板的抗地震幕墙

说明书

本发明涉及带有悬挂玻璃面板的幕墙的生产、制造和安装，该幕 墙能够抵抗大地震的地震力，而不会损坏它们的玻璃面板和不会使它 们的结构变形或扭曲。

我们都了解由大地震引起的对结构以及尤其是对建筑物的毁坏程 度，以及由于人类生命的丧失和由于材料及经济损失引起的个人或国 家水平上的这种毁坏的冲击。

正是由于这个原因，如此大量的科学机构，大学、研究中心和研 究所从事于建筑物的地震保护，其目的主要在于建筑物的结构，该建 筑物的结构元件能够抵抗大地震的变形，从而抑制坍塌的危险。

借助抗地震建筑物的结构有效地减少地震危险的问题是特别复杂 的，因为它受到大量的参数和许多其它因素的影响。

在一方面，地震带有自身的特点(范围、距离、方向、震中的深 度)与建筑物地基土壤的特点(成分、条件、水份)相结合，导致地 震强度改变建筑物的(震动加速度、速度、时间和频率)。在另一方面， 建筑物根据其结构的特点(建筑物几何形状、形式、重量、结构元件 排列、刚度、震动的基本周期等)吸收地震力和抵抗它们。

一个建筑物结构包括其主要的承载元件。这就是它的承载结构直 接地吸收全部地震力和反作用至承载结构。经历一次地震建筑物的保 全程度取决于对它的反作用以及对这种地震力的全面处理。

然而，建筑物结构根据它们的特点附加各种补充的非结构部件， 按照结构调节和与其平行地反作用。广泛承认的是建筑物的功能可能 性以及其分类作为适宜居住的或不是经常取决于由这种补充的建筑物 部件保持的损伤程度，与结构可能未受损失的事实无关。

在建筑物的非结构部件中，最重要的是考虑表面的玻璃幕墙与所 有其它部件比较，它在一次地震中具有最大程度的易损性。玻璃幕墙 的这种高的易损性是由于事实上玻璃面板不能跟随由于一次地震时地 震力施加至建筑物结构的变形，以及按照楼层间的滑移调节。更具体 地说，它们不能按照平行于它们表面的位移调节，因为玻璃面板不能 够在此方向上变形。

然而，与下列事实无关，如以上所述，在一次地震之后，建筑物 结构可能保持未受损伤，而玻璃面板的脆弱性，尤其是抵抗损伤和施 加在它们边缘的压力的脆弱性导致它们成为表面部件中首先被破坏 的。

由于地震加速度的地震力引起更大变形以抵抗楼层间滑移的元件 是紧固幕墙至建筑物结构上的各种附件。

在一次地震中在两个相邻的楼层之间引起建筑物结构变形和楼层 间滑移(δ)的说明图示于图1A。它示出相关的楼层的地板(1.1)， 所述楼层的顶板或上面楼层的地板(1.2)，以及楼层的立柱(1.3)处 于平静状态(无震动)。图1B示出元件的变形以及两个楼层的地板之 间的楼层间滑移(δ)(1.4)处于地震冲击的情况下。

图1C示出建筑物结构的相同段，并带有幕墙结构设置在原始的 结构内，处于平静状态(无震动)。而图1D示出上述相同的元件，处 于地震的情况下，在此时幕墙的结构保持与建筑物结构一起变形。图 1E示出与图1C相同的结构，并增加了玻璃面板，处于无震动状态， 图1F示出地震冲击的情况，以及示出玻璃面板不能保持与支承它的 幕墙结构一起变形，其结果是玻璃面板破碎。

所述幕墙的结构以及它在地震情况下的性能适用于所有现有的国 际玻璃幕墙系统，该系统具有一个结构，包括垂直梁(立柱)，前进通 过幕墙的高度作为连续的梁，以及短的水平梁(横梁)固定在垂直梁 之间。玻璃面板或幕墙的面板固定为完全与垂直梁和短水平梁接触， 以及被它们支承。

在美国进行的一项相关的调查表明，有可能使用现有的系统处理 小的滑移(δ)，这时借助增加玻璃面板与铝型材之间保留的空隙，或 者借助倒圆玻璃面板的隅角。然而，这样的解决方案在大地震的情况 下被认为是不满意的，其中对于面板和框架之间的空隙的要求非常重 要，尤其是在钢结构的建筑物内。