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肋駁接全玻幕墻設計問題初探

來源:中國幕墻網收集整理  作者:李耀庭  日期:2006-7-13
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    點支式玻璃幕墻已被廣泛的應用在各類建筑中,其中以玻璃肋為其支承結構的也不乏其例,可稱之為肋駁接全玻幕墻。肋駁接全玻幕墻關鍵是玻璃肋的設計和構造,面玻、駁接頭與其它支承結構的點支玻璃幕墻沒有多大區別。本文就玻璃肋的設計和構造作初步探討。
  一、肋駁接全玻幕墻的現狀
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    1、  試件的抗拉強度標準值
    試件1、(170-22)×12×84×1.785=266293N
    試件2、(290-22×2)×12×84×1.785=442623N
    試件3、(340-22×2)×12×84×1.785=532587N
    試件4、(290-40×2)×12×84×1.785=377849N
    2、螺栓抗剪強度設計值
    一個螺栓 2×130×π×16×16/4=52276
  二個螺栓 2×52276=104552N
    3、一個玻璃孔的擠壓強度標準值
  22×(12-2)×58.8×1.785=23091N
  前三組試件中不論單孔、雙孔,還是雙孔的距離遠近,試件的寬度不同,除三個特異值外,破斷力均在20多KN,盡管試件凈截面抗拉強度值、螺栓的抗剪強度值均遠大于破斷力,也就是說只與一個玻璃孔的抗力強度有關,再多的孔都不會提高接頭的抗力強度。其實,第三項計算是一種巧合,玻璃的均勻受壓強度遠遠大于玻璃的彎曲抗拉邊緣強度,況且玻璃的強度離散性很大。

  試驗雖粗淺,但已足夠說明鋼木結構的對接接頭原理不能很好的實現玻璃板的對接,就是說玻璃的對接接頭不能以螺栓和玻璃孔間的擠壓
強度來設計和構造。究其原因有三:

  1、 螺栓孔的間距加工有容許誤差,不能同時受力。

  2、 玻璃鉆孔必須從兩面相對鉆進,孔徑的同心度有容許誤差,孔壁也不能同時受力。

  3、 玻璃沒有塑性變形性能,是脆性材料。

  因此,玻璃的對接接頭不能完全沿用鋼木結構的對接接頭的理念,而應有自已的機理。我們采用鋼夾板與玻璃間涂樹脂膠,用螺栓將鋼夾板壓緊,保持增加鋼夾板與玻璃間的摩擦力,(摩擦力與正壓力成正比)使螺栓與玻璃孔壁間沒有硬性接觸(加橡膠套管)不會因硬碰硬將玻璃擠壓破裂,改變鋼夾板與玻璃的疊合面積和螺栓扭緊的壓力,使粘結摩擦力與玻璃的抗拉壓及彎曲強度相等,達到等強接頭。螺栓的個數取決于螺栓直徑和鋼夾板厚度。鋼夾板在螺栓的壓力作用下基本不變形,保證鋼夾板與玻璃間的壓力在各處都基本均勻。一般的接頭,12mm厚不銹鋼板,內側車磨平,4~8個M16螺栓足夠。上面寫的"粘結摩擦力"一詞是因為沒有搞清楚是粘結力為主還是摩擦力為主?這是需要進一步研究的。我們已成功的做成風壓設計值3.334KN/平米,面玻璃厚22mm、寬2.233m、 高度為2與3M相間,用吊夾只吊肋玻的,肋玻為12+1.52pvb+12鋼化白玻、總高13m的肋玻等強接頭的肋駁接全玻幕墻。

    (三) 關于玻璃
  大玻璃全玻幕墻中的面玻和肋玻均是整塊的,因為鋼化爐的限制不能鋼化,沒有自爆問題,由于是整塊的,面玻或肋玻哪一個突然破裂,一般不會影響全幕墻的立刻倒塌。對于肋駁接全玻幕墻,面玻不是整塊的,肋玻要開孔也要鋼化,故要設對接接頭。因此,肋玻鋼化后一定熱浸(引爆)處理,更應采用夾膠玻璃,這樣,個別肋玻的突然破裂,自身不會散落,而保持"整體"在幕墻上,給局部維修帶來可能。

    (四) 關于計算簡圖
  參考文獻2附錄H,4點式幕墻的計算公式,第三章點式幕墻的主結構計算,表4中給出的肋玻的計算簡圖及彎矩公式是兩端固定梁。而本附錄給出的"國內外全玻幕墻設計(機構)幾種形式",肋玻上端均為鋼夾板螺栓吊掛,下端注明為阻尼減振盒。如果上端的鋼夾板螺栓吊掛方式是按等強機理設計,把它簡化為固定端無疑是可以的,但下端的阻尼減振盒也簡化為固定端則是不能成立的;蛘哒f把兩端都視作有同樣抗彎強度是不正確的,何況玻璃還存在伸縮間題。所以,不能籠統的給出表4的公式,是不合理、不安全的。不管大玻璃全玻幕墻還是肋駁接全玻幕墻的玻璃肋一般都宜選取簡支梁簡圖,即參考文獻3的5.5.8條規定,上端采用等強機理設計,宜選取一端固結一端鉸結梁,或下端沒有支點的懸臂梁。

  肋玻的下端支座是要承受水平荷載作用的支座反力的,除了鋼槽與支承結構連接牢固,鋼槽端部必須封口,而且應在肋玻側邊和鋼槽端部間墊上硬橡膠墊塊。

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