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點(diǎn)支式結(jié)構(gòu)的中空及夾層玻璃設(shè)計(jì)方法研究

來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理  作者:馬 贏 石永久 王元清  日期:2005-6-13
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    摘要:現(xiàn)行點(diǎn)支式玻璃幕墻規(guī)程規(guī)定,對于雙層中空及夾層玻璃的位移、應(yīng)力采用等效厚度法計(jì)算。通過分析,研究計(jì)算方法存在的問題,從中空及夾層玻璃板的承載特點(diǎn)出發(fā),結(jié)合試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果,給出了點(diǎn)支式中空及夾層玻璃板在垂直荷載作用下的應(yīng)力、撓度的計(jì)算方法。該法簡便易行,且計(jì)算結(jié)果與試
    從試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),夾層玻璃試件的中心位移隨著加載時(shí)間的增加而逐漸增大,但是位移在增大到一定值后,逐漸平穩(wěn)。而邊緣中點(diǎn)的應(yīng)力隨著時(shí)間的增加逐漸增大,在增大到一定值后又開始緩慢下降,逐漸又回到原來的應(yīng)力值左右。

    為比較研究夾層玻璃的承載特點(diǎn),本文采用下列計(jì)算方法與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比:

    1)現(xiàn)行規(guī)程使剛的等效厚度的算法:

    2)剛度分配法。即忽略夾膠層的面內(nèi)抗剪作用,認(rèn)為PVb夾膠層與中空玻璃的氣體層一樣,完全不能阻止內(nèi)外片在面內(nèi)的相對滑移,這當(dāng)然是一種保守的假設(shè):

    3)采用大犁綜合有限元程序ANSYS的夾層板殼單元進(jìn)行計(jì)算,該有限元模型假設(shè)各層間相對的滑移完全被限制,這利3算法又過高的估汁了夾膠層的面內(nèi)抗剪能力。

    上述各計(jì)算方法的計(jì)算值與短期、長期加載的實(shí)測結(jié)果分別見圖5、圖6。


圖5 夾層玻璃中心位移實(shí)驗(yàn)與結(jié)果計(jì)算

圖6 夾層玻璃長邊中點(diǎn)應(yīng)力實(shí)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果

    從圖5、圖6可以看出,對于內(nèi)、外片等厚的夾層玻璃來說,特別是在應(yīng)力計(jì)算方面,現(xiàn)行規(guī)程所采用的等效厚度的算法過于保守。

    通過與中空玻璃進(jìn)行類比,不難推測,對于外片厚度較內(nèi)片大的夾層玻璃,使用等效厚度方法進(jìn)行計(jì)算同樣有可能過高的估計(jì)夾層玻璃的抗彎剛度,從而得到較實(shí)際情況小的結(jié)果。

    2.2  結(jié)果分析
    對比夾層玻璃試驗(yàn)的短期與長期測值后可發(fā)現(xiàn),夾層玻璃的承載性能很大程度上取決于夾膠層的性質(zhì)。由位移測值看,位移的短期測值處于剛度分配法與無層間位移計(jì)算值之間,這說明夾膠層能夠限制,卻又無法完全地限制內(nèi)、外片玻璃之間的相對滑移。

    另一方面,位移的長期測值與剛度分配法的計(jì)算結(jié)果十分接近,說明在長期荷載的作用下,夾膠層對于層間滑移的限制能力在減弱。這可能由以下原因引起:

    1)隨著荷載的長期作用,夾膠層的粘結(jié)能力下降,層間的相對滑移進(jìn)一步增長;

    2)在荷載的長期作用下,夾膠層產(chǎn)生了徐變。

    試驗(yàn)加載至100d左右,試件中心位移值即停止明顯的增長,此時(shí)的位移值應(yīng)具有實(shí)際的參考價(jià)值。而上面已經(jīng)提及,該值與按剛度分配荷載的試驗(yàn)結(jié)果已較為接近。

    3  設(shè)計(jì)方法寸論
    根據(jù)本文的試驗(yàn)與分析計(jì)算,對于4點(diǎn)支承的中空玻璃,按照剛度分配外荷載的方法能得到與試驗(yàn)吻合的結(jié)果:對于4點(diǎn)支承的夾層玻璃,在相同條件下承載能力高于中空玻璃,但長期承載后的位移和應(yīng)力與按剛度分配外荷的計(jì)算結(jié)果較為接近。

    鑒于以上分析,本文建議在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),對于中空及夾層玻璃,首先統(tǒng)一按照6)式將外荷載分配到內(nèi)、外片上。


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