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玻璃幕墻與門窗結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計問題探討(二)

來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理  作者:石民祥 楊仕超  日期:2005-4-28
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  根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度分析與設(shè)計原理,對以金屬框架為支承體系的破璃幕墻和門窗采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算及其可靠度問題進(jìn)行系絕性的分析探討,提出對我國現(xiàn)行玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范中幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)問題的看法,以及時目前尚無規(guī)范依據(jù)的建筑門窗結(jié)構(gòu)設(shè)計計算問題的看法及建議。

    由于是風(fēng)荷載控制的基本組合,故連接結(jié)構(gòu)總的安全系數(shù)K=丫w丫m,即風(fēng)荷載分項系數(shù)乘以材料性能分項系數(shù),相當(dāng)于K=K1K2各種連接節(jié)點的設(shè)計計算此處不再詳述,要注意按本文構(gòu)件材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度水平(設(shè)計安全度)”所述,掌握各種構(gòu)件材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計可靠度水平,即材料性能標(biāo)準(zhǔn)值與荷載作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值之間的總的設(shè)計安全度K。

    6)玻璃面板承載能力設(shè)計
    (1)玻璃板彎曲正應(yīng)力設(shè)計計算:應(yīng)采用我國《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ 113-1996)規(guī)定的玻璃抗風(fēng)壓強度設(shè)計公式:1)四邊支承的玻璃計算公式(4.2.1-1)、(4.2.1-2)
     (2)對邊支承的玻璃計算公式(4.2.2)。以上公式中風(fēng)荷載的代表值為標(biāo)準(zhǔn)值Wk,安全系數(shù)K為2.5。

    我國建筑玻璃抗風(fēng)壓設(shè)計計算公式,是以澳大利亞半經(jīng)驗半理淪公式為主線,參照日本等其它國家的標(biāo)準(zhǔn),在對我國大板面建筑玻璃抗風(fēng)壓試驗研究的基礎(chǔ)上,對澳大利亞公式中有關(guān)參數(shù)講行調(diào)粘而確定的。該計算公式能保證我國建筑玻璃對于風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的總安全系數(shù)為2.5,玻璃的破壞概率是l/1000。

    國家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金門》及《鋁合金窗》規(guī)定:玻璃厚度、面積計算方法按《建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ 113)規(guī)定執(zhí)行。我國《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ 102-96)參考日本玻璃強度標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)據(jù)和風(fēng)荷載、玻璃均按標(biāo)準(zhǔn)值計算的允許應(yīng)力設(shè)計方法,取總安全系數(shù)K=2.5。但該規(guī)范的玻璃彎曲正應(yīng)力設(shè)計計算是采用了結(jié)構(gòu)力學(xué)的小撓踺薄板理淪公式,這樣用該小撓度公式計算的結(jié)果與實際大撓度情況相差太大,與其按照對風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值總安全系數(shù)2.5、破壞率1/1000的概率可靠度控制目標(biāo)不一致。

    ②玻璃彎曲撓度設(shè)計計算:玻璃在滿足彎曲正應(yīng)力承載條件下,還必須控制其彎曲變形撓度。國際上一般規(guī)定框架支承系統(tǒng)的構(gòu)件最大變形撓度不超過支點跨度的1/180時,玻璃板面的最大撓度為1/60-1/100。相對于幕墻玻璃而言,門窗玻璃尺寸面積一般不太大,玻璃彎曲變形撓度不很大。但幕墻玻璃往往是邊長2m-3m的大板面半鋼化和鋼化玻璃,雖然其抗彎強度可以是普通浮法玻璃(詞條“浮法玻璃”由行業(yè)大百科提供)的2倍-4倍,但半鋼化和鋼化玻璃與浮法玻璃彈性模量E是一樣的,它們不能改變玻璃的抗彎剛度El。鋼化玻璃能承受很大的彎曲應(yīng)力(詞條“彎曲應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供)而不會因為強度問題破壞,但它產(chǎn)生過火的變形撓度可能會對玻璃周邊約束結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一系列作用,如結(jié)構(gòu)膠破壞或鑲嵌失效而造成玻璃板支承條件改變,最終造成玻璃破壞。實際上對玻璃彎曲撓度的設(shè)計控制是對玻璃與框架連接鑲嵌結(jié)構(gòu)承載能力的控制。我國《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ 102-96)未規(guī)定玻璃撓度控制要求和計算方法,目前正在修訂的征求意見稿擬增加對玻璃撓度的限位要求,但計算方法仍采用小撓度薄板理論公式,與實際幕墻玻璃人撓度的情況偏差太人。文獻(xiàn)提出了加拿人標(biāo)準(zhǔn)CAN/CGSB-12.20-M89中根據(jù)玻璃的非線性板變形埋論而制訂的經(jīng)驗公式,認(rèn)為該公式的計算結(jié)果與實際悄況較為吻合。

    7)隱框幕墻玻璃結(jié)構(gòu)膠粘接承載能力設(shè)計
    (1)按風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Wk(短期)作用和結(jié)構(gòu)膠短期強度允許值F1計算膠縫的粘接寬度C1的計算公式:《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ 102-96)公式(5.6.4—1)。

    (2)玻璃自重標(biāo)準(zhǔn)值(長期)作用和結(jié)構(gòu)膠長期強度允許值F2計算膠縫的粘接寬度Cs2的計算公式:《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ 102-96)公式95.6.4—2)。

    膠縫粘接寬度選取Cs1與Cs2中數(shù)值大者為Cs,再按風(fēng)荷載應(yīng)力,與自重荷載剪力T2的矢量之和不大于結(jié)構(gòu)膠短期強度允許值F1=0.14MPa進(jìn)行校核,確定膠縫粘接寬度設(shè)計值。

    (3)按玻璃與鋁合金之間由風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(高層建筑考慮)造成的層間變位引起的相對位移Us1和結(jié)構(gòu)膠的短期荷載變位承受能力б1計算膠縫的粘接厚度Ts1的計算公式:《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ 102-96)公式(5.6.6—1)。
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