GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件的設(shè)計原則主要包括:設(shè)計依據(jù)、GRC材質(zhì)假定、極限狀態(tài)設(shè)計方法、試驗原則。

　　一、設(shè)計依據(jù)

　　GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件應依據(jù)國家和行業(yè)有關(guān)規(guī)范、標準進行設(shè)計。

　　鑒于GRC屬于比較新的材料,國際上積累的經(jīng)驗也應當作為參考。建議在設(shè)計中參照國際專業(yè)協(xié)會和國外有關(guān)規(guī)范和技術(shù)指南。

　　二、GRC材質(zhì)假定

　　在GRC設(shè)計計算時,假定GRC為各向同性均質(zhì)的彈性材料,與金屬材料一樣。

　　GRC顯然不是嚴格意義上的各向同性均質(zhì)材料,但作為薄殼構(gòu)件,準確的材料性質(zhì)分析不僅有困難,也沒有必要。歐洲、美國、澳洲各國有關(guān)GRC的手冊都是在試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上按照均質(zhì)假定進行計算。國際GRC協(xié)會的設(shè)計指南也如此規(guī)定。

　　三、極限狀態(tài)設(shè)計方法

　　在進行GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時,采用極限狀態(tài)設(shè)計方法,其中:

　　在進行強度、失穩(wěn)等承載能力設(shè)計時,采用承載能力極限設(shè)計方法;在進行撓度、裂縫等設(shè)計時,采用正常使用極限狀態(tài)。

　　1.極限狀態(tài)設(shè)計方法

　　整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。

　　例如，幕墻板不能斷裂，這是安全使用的功能要求。在荷載作用下，比如在風荷載或地震作用的作用下，達到了一個狀態(tài)，在此狀態(tài)再增加荷載構(gòu)件就會斷裂了，這個特定的狀態(tài)就是極限狀態(tài)。

　　再比如，幕墻板不能撓度過大，撓度大了墻面就不平整，雖然可以繼續(xù)使用，但不能認為是正常使用了。于是規(guī)范規(guī)定一個限值，比如板長的1/300，認定在荷載作用下，撓度達到這個限值時就處于極限狀態(tài)。

　　極限狀態(tài)設(shè)計方法以概率理論為基礎(chǔ)。

　　極限狀態(tài)分為兩類：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。在進行設(shè)計時，要根據(jù)所設(shè)計功能要求屬于哪個狀態(tài)進行荷載選取、計算和組合。

　　2.承載能力極限狀態(tài)

　　承載能力極限狀態(tài)對應于構(gòu)件的安全性、可靠性和耐久性，超過此狀態(tài)，構(gòu)件就不能繼續(xù)承受荷載了。GRC幕墻和構(gòu)件，附帶的預埋件、錨桿、龍骨，與主體結(jié)構(gòu)連接的節(jié)點等。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，就認為超過了承載能力極限狀態(tài)：

　　1) 構(gòu)件因超過材料強度而破壞，如GRC板斷裂、出現(xiàn)嚴重的穿透性裂縫等;

　　2) 因疲勞導致的強度破壞;

　　3) 變形過度而不能繼續(xù)使用;

　　4) 喪失穩(wěn)定性;

　　5) 變?yōu)闄C動體系(幾何可變體系

　　3.正常使用極限狀態(tài)

　　正常使用極限狀態(tài)對應于構(gòu)件的裝飾性。超過此狀態(tài)，構(gòu)件盡管沒有破壞，但超過了可以容忍的正常使用狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，被認為超過了正常使用極限狀態(tài)：

　　1) 出現(xiàn)影響正常使用的變形，如撓度超過了規(guī)定的限值;

　　2) 局部破壞，如產(chǎn)生了表面裂縫或局部裂縫等。

　　四、試驗原則

　　GRC只有幾十年的歷史，應用也不夠廣泛，所獲得的經(jīng)驗還不夠充分，理論尚在完善中。所以，在實際工程應用中，關(guān)于GRC的性能，特別是力學性能和物理性能，須基于試驗來得到可靠數(shù)據(jù)。

　　GRC抗彎強度隨時間衰減，應通過老化試驗得到使用期末老化后的強度，以確定設(shè)計強度。

　　對每一種配合比及其變化，包括外加劑的變化，質(zhì)感層的配合比和顏色配方的變化等，都要做力學和物理性能試驗，如抗彎強度、收縮率、抗凍融等項目的試驗。表面裝飾質(zhì)感層與GRC基層在溫度、濕度變化情況下相互結(jié)合是否牢固，也應當通過試驗判斷。

　　對于每一種方法，比如埋置錨桿的錨固凸盤，特別是懸掛構(gòu)件的錨桿錨固凸盤，預埋件的埋置錨固方式、肋的設(shè)置等，也應當做強度和變形試驗。

　　干濕變形和溫度變形受到約束產(chǎn)生的內(nèi)力很大，對每種配合比應當做溫度變形和干濕變形率試驗。

　　設(shè)計所采用的數(shù)據(jù)，不應當只依據(jù)一次或幾次試驗的結(jié)果確定。如美國規(guī)范明確規(guī)定，設(shè)計采用的數(shù)據(jù)應當基于20次試驗、每次試驗6個樣塊，共120個試驗數(shù)據(jù)得出的結(jié)果。

　　五、設(shè)計質(zhì)量要點

　　GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件的設(shè)計比較繁雜，包括材質(zhì)設(shè)計、建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品保護設(shè)計等，各個環(huán)節(jié)互相關(guān)聯(lián)。GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件工程的設(shè)計容易出現(xiàn)漏項、交代不詳細或交代不清楚的問題。

　　GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件用于建筑外墻，大多數(shù)掛在建筑物高處，一旦設(shè)計有問題，特別是結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有問題，會形成安全隱患甚至造成事故。GRC構(gòu)件是預制構(gòu)件，大多不具通用性，一旦出現(xiàn)錯誤，沒有補救機會，會造成很大的經(jīng)濟損失。因此，設(shè)計質(zhì)量必須保證。

　　設(shè)計質(zhì)量要點：

　　應列出詳細的設(shè)計清單以避免設(shè)計漏項;

　　應細分每個構(gòu)件的各個部分(包括與主體結(jié)構(gòu)體系的連接部分)，列出詳細的計算效應清單和對應的荷載與作用清單;必須考慮構(gòu)件在制作、存放、運輸、安裝和長期使用過程中的各種直接和間接的作用;對各個部分進行承載能力設(shè)計和變形驗算。

　　1) 須給出GRC設(shè)計強度等級，以GRC衰減后的強度為設(shè)計強度;

　　2) 在北方地區(qū)須提出GRC抗凍性要求;

　　3) 對所有材料、GRC、金屬材料、接縫材料、表面處理材料、防銹蝕材料、焊接材料等都提出明確的材質(zhì)、性能要求;

　　4) 給出GRC造型、尺寸、質(zhì)感、顏色的要求;給出制作和安裝的允許誤差;

　　5) 須根據(jù)GRC構(gòu)件安裝的主體結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)情況進行連接節(jié)點的設(shè)計;

　　6) 須保證錨桿、預埋件的可靠錨固;

　　7) 須保證連接節(jié)點有三維方向調(diào)整誤差的空間;

　　8) 須保證連接節(jié)點彈性可位移，以釋放變形受到約束所產(chǎn)生的應力;

　　9) 構(gòu)件設(shè)計要便于制作、脫模、運輸和安裝;

　　10) 結(jié)構(gòu)設(shè)計必須有詳細的計算書;

　　11) 圖樣表達清楚準確。

　　六、設(shè)計責任

　　由于GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件屬于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，又是新材料，許多用戶和建筑設(shè)計單位對之不重視也不熟悉，設(shè)計往往被忽視，或委托給GRC制造商，甚至連結(jié)構(gòu)設(shè)計也由制造商承擔。而許多制造商并沒有足夠的技術(shù)力量，特別是缺少結(jié)構(gòu)工程師可以承_計職責，所以幕墻和建筑裝飾構(gòu)件的一些必要和重要的設(shè)計工作或處于空白狀態(tài)，或盲目地照抄照搬其他工程的做法，或蠻干。

　　GRC幕墻和建筑裝飾構(gòu)件的設(shè)計責任應當明確規(guī)定。

　　在美國，混凝土協(xié)會的規(guī)范規(guī)定，注冊建筑師和X程師承擔GRC幕墻設(shè)計的責任，而制造商只承擔協(xié)助責任。

　　GRC幕墻和裝飾構(gòu)件應當由有資質(zhì)的建筑設(shè)計單位承擔設(shè)計的責任。建筑設(shè)計由建筑師承擔，結(jié)構(gòu)設(shè)計由結(jié)構(gòu)工程師承擔。即使GRC制造廠家有設(shè)計能力，如果沒有設(shè)計資質(zhì)，圖紙也應由設(shè)計單位審核簽發(fā)。

　　GRC幕墻與建筑裝飾構(gòu)件的設(shè)計過程應當是建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、制造廠家工藝工程師、安裝工程師苴動的過程，有經(jīng)驗有設(shè)計能力的制造廠家是建筑師和工程師了解和正確設(shè)計GRC的橋梁，但不能越俎代庖?？梢杂芍圃鞆S家工藝工程師獨立承擔酌設(shè)計責任僅限于配合比設(shè)計、模具設(shè)計、產(chǎn)品保護設(shè)計等。

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