引言
随着社会的进步，各行各业都在经历着转型升级，建筑业也不例外，正因转型升级而迅速发展，装配式建筑应运而生。钢结构建筑因其固有的工业化和装配化特性，而装配式钢结构建筑更是具有众多优势，例如在原材料生产阶段节能环保；施工阶段工期短、污染小；使用时轻量化、装配灵活、承载力高且安全舒适。此外，钢结构建筑在使用完成或旧建筑拆除时，大量结构件可回收利用，进一步发挥其节能环保的作用。尽管装配式钢结构建筑具有许多优点，但也存在一些需要解决的问题，如建筑物的整体性和抗震性不足。特别是建筑的外围护墙——幕墙，其与主体结构的最优连接方式是装配式建筑设计的关键问题。本文将对装配式混凝土幕墙的连接设计及其抗震性能进行研究。
1、装配式建筑幕墙结构形式
在装配式钢结构建筑项目中，幕墙与主体结构的连接方式多样，包括外挂式节点连接、GT螺栓连接、插入钢筋连接等。本文主要探讨外挂式节点连接方式，这种连接方式通过螺栓和节点板将幕墙与主体结构连接起来，设计上通常采用长圆形螺栓孔，以允许结构件在一定程度上相对滑移，适应轻微变形，同时防止在大集中应力下幕墙被破坏，且施工方便快捷[1]。
建筑物在使用过程中，无论是哪种结构形式，地震对其结构的破坏都非常严重，特别是幕墙结构，对结构和人身安全都有威胁，且震后修复耗钱耗力。幕墙是非承重结构件，其抗震性能的好坏取决于各结构件的连接点是否设计合理。外挂幕墙和主体结构的连接形式较多，总体分为刚性连接和柔性连接两种。当幕墙和主体结构采用刚性连接时，整体具有较强的刚性，构件及相互之间允许位移的程度较小，荷载作用下容易产生破坏，进而造成幕墙脱落。当连接方式为柔性连接时，外挂幕墙和主体钢结构之间允许发生变形协调，相对主体结构，幕墙允许一定程度的位移变形而不发生破坏，但幕墙刚度有所损失。因此，设计一种连接形式简单、采用螺栓连接以避免焊接不利影响的新型连接节点非常必要。
2、装配式混凝土幕墙钢框架结构新型连接设计
2.1、新型连接节点设计
新型连接方式的连接节点分为上、下节点。上节点包含两个长圆形孔，分别与幕墙布置方向一致和垂直，通过螺栓连接将幕墙上部与主体框架梁连接。下节点通过螺栓连接将幕墙下部与主体框架梁连接。这种设计使得幕墙自重传递给框架底梁，同时上节点控制幕墙平面外移。
2.2、设计原理
新型连接节点的设计原理基于耗能控制。在地震作用力较小时，节点表现为刚性节点，能够抵御地震力。随着地震作用力的增加，幕墙与主体结构之间会发生摩擦滑移，节点转变为摩擦型节点，通过摩擦消耗能量保护幕墙。当地震力进一步增强时，连接螺栓滑移至长圆孔边缘，节点转变为柔性节点，利用螺栓转动和耗能保护幕墙[2]。这种设计融合了刚性节点的简单性和安装方便性，以及柔性节点的滑移能力，避免了刚性节点因幕墙转动而过早破坏的缺点。
2.3、变位方式
幕墙在承受外力载荷时，会发生三种变位方式：固定式、转动式和平动+转动式。新型节点设计的上、下节点通过螺栓连接预留孔，允许幕墙在水平位移载荷作用下发生转动，实现水平滑移和平行滑移，同时幕墙底部与下节点沿竖向长圆孔发生滑移，上节点产生竖向位移，使得幕墙可沿下节点区的一点发生转动，从而实现平动+转动式的变位方式。
3、提升建筑幕墙性能的策略
3.1、合理设计幕墙施工流程
为了确保建筑幕墙的施工质量，首先需要明确幕墙的结构形式、材料选择和安装方式等要求。考虑幕墙的位置、尺寸和形状对施工的影响，制定相应的施工方案。同时，研究施工环境和设备设施对施工的影响。施工过程中需注意细节，如不同材质幕墙的施工方法和不同建筑物的施工工艺。此外，关注施工人员的专业素质和技能水平，确保正确执行施工任务。在实际操作中，注重施工进度和安全，严格遵守工期安排，保障工人安全，避免事故发生。合理设计的施工流程是实现高质量幕墙的关键之一。
3.2、施工工艺的质量控制
严格执行施工方案的设计文件，确保施工过程符合设计标准。加强对施工现场的监管，及时发现并纠正问题，避免影响后续工序。注重施工人员的专业素质和技能水平，通过培训提高工人技能。选择合适的材料，降低施工成本，同时保证施工质量。关注材料质量和来源，防止不合格产品进入工程。建立完善的质量控制体系，定期开展质量检查和评估，及时解决问题。通过不断改进和优化施工工艺，提升施工质量。
3.3、严格验收
验收是检验工程是否达到设计要求的关键环节。验收工作由专业人员进行，确保工程质量符合标准。验收前进行全面检查，包括文件准备和施工完成情况的自检，如施工图纸、材料报告和性能测试报告等。特别关注特殊部位或材料的质量状况，对关键节点或结构部分进行细致检查和专项验收，保证工程质量稳定可靠。注意隐蔽验收，及时发现并解决问题。
3.4、做好幕墙防御工作
在建筑幕墙施工过程中，防风固守非常重要。设计阶段应充分考虑防风固守因素，如材料选择和结构设计。施工中加强防护工作，选择符合标准且质量可靠的材料，严格控制材料使用量和工艺流程。采用多种方法进行防风固守，如设置防风杆、加固支撑柱等。后期维护中也需注意防风固守问题，及时发现并解决，确保幕墙质量和寿命[3]。
3.5、提高安全意识
在建筑幕墙施工过程中，安全问题至关重要，特别是高空作业。为了确保施工顺利和人员安全，必须采取有效措施加强施工现场的监管和管理。提高施工人员的安全意识是关键，需要建立健全的安全生产制度，明确责任分工和工作流程，确保工作规范性和高效性。加强工人的培训教育，让他们了解相关法律法规和职业道德要求，增强自我保护和风险防范意识。定期开展安全知识宣传活动，形成良好的安全文化氛围。严格执行安全生产标准和操作规程，制定合理的防灾减灾方案，及时发现并处理潜在风险隐患。对于高危作业环节，采取更为严谨的态度，加强监督和检查力度，确保施工过程的安全性。
结束语
装配式建筑幕墙设计与性能研究对于提高建筑结构的抗震性能和整体质量具有重要意义。通过本文的分析和建议，可以为装配式建筑幕墙的设计和施工提供参考和指导，从而推动装配式建筑行业的健康发展。未来，随着技术的不断进步和创新，装配式建筑幕墙的设计和性能有望得到进一步的提升，为建筑业的可持续发展做出更大的贡献。
参考文献：
[1]俞浙东,吴礼莲,陈志新,等.刍议建筑施工中的幕墙施工技术[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(02):117-119.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.202302038.
[2]康广.现代高层建筑幕墙施工关键技术分析[J].住宅与房地产,2023,(17):107-109.
[3]郭凡荣.浅析建筑幕墙结构设计及优化措施[J].居舍,2022,(35):94-97.