3 夾層玻璃承載性能的理論研究
3.1 理論分析方法
通過對四邊簡支夾層玻璃的有限元分析,并與試驗結(jié)果比較,得出準(zhǔn)確的夾層玻璃的力學(xué)計算模型。在此基礎(chǔ)上對不同厚度的夾層玻璃進(jìn)行數(shù)值計算,歸納總結(jié)出PⅤB膠片對夾層玻璃承載力的影響程度,并通過影響系數(shù)來對現(xiàn)行玻璃幕墻規(guī)范中夾層玻璃計算公式進(jìn)行修正,得出符合實際情況的計算方法。在本文中采用國際通用有限元分析軟件ANSYS對四邊簡支來層玻璃進(jìn)行力學(xué)分析。分析時,對于組成夾層玻璃的材料的特性參數(shù)采用試驗所得數(shù)據(jù),支撐條件采用四邊簡支來進(jìn)行數(shù)值模擬。在夾層玻璃的計算模型中包含兩種材料,上下兩層為玻璃,中間為PVB膠片層,全部采用solid5單元來模擬。通過有限元分析結(jié)果和承載力試驗結(jié)果的比較,可以得到一種與四邊簡支夾層玻璃實際受力特點吻合較好的有限元計算模型,并根據(jù)試驗結(jié)果與數(shù)值結(jié)果的對比分析,給出符合實際模型的準(zhǔn)確的夾層玻璃的計算公式。
3.2 夾層玻璃的有限元分析結(jié)果
對試驗中所采用的夾層玻璃進(jìn)行有限元計算,
玻璃面板平面尺寸為15O0×15O0,厚度為6+1.14+6夾層玻璃,計算模型中所使用的單元solid45單元,邊界條件為四邊簡支。表1中給出了有限元計算值和試驗值(平均值)的比較。
3.3 四邊簡支夾層玻璃的計算方法
對夾層玻璃的計算公式進(jìn)行修改時,必須考慮各種因數(shù)的影響。本文中,取高溫下膠片的材料特性代入數(shù)值模擬中,并且通過大量的不同規(guī)格、不同厚度的夾層玻璃的有限元數(shù)值模擬分析比較,在試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,并適當(dāng)考慮工程設(shè)計安全度的要求,得到如下關(guān)于夾層玻璃的規(guī)范修正公式計算公式：
其他參數(shù)同《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》根據(jù)修正后的夾層玻璃撓度的計算公式,分別計算出夾層玻璃在各級荷載作用下的撓度值,如表2中所示。
為了對比分析,現(xiàn)給出四邊簡支夾層玻璃在荷載作用下的原規(guī)范值、試驗值、有限元模擬理論值和修正后的規(guī)范計算值,如圖12所示。
4.結(jié)論
1)提出測量夾層玻璃中間膠片的材料本構(gòu)關(guān)系的試驗方法,并通過夾層玻璃承載力試驗對所測得的值進(jìn)行驗證,結(jié)果表明PVB膠片本構(gòu)關(guān)系的測量方法可靠,結(jié)果合理。
(2)給出在進(jìn)行夾層玻璃數(shù)值模擬時,PVB膠片的材料性能,如表3所示�？晒⿵V大設(shè)計捋在數(shù)值模擬時參考。
(3)規(guī)范由于沒有考慮膠片的黏結(jié)影響,其關(guān)于四邊簡支夾層玻璃的位移計算值遠(yuǎn)大于試驗值,偏于保守,對其進(jìn)行修正存在必要性。
(4)通過理論和試驗結(jié)果的對比,給出了可供在實際分析中使用的四邊簡支夾層玻璃的有限元計算模型。
(5)通過大量的數(shù)值模擬以及試驗結(jié)果的分析,對現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行了相應(yīng)的修正,給出了符合實際受力性能的夾層玻璃的撓度計算公式,優(yōu)化夾層玻璃的計算,節(jié)省材料資源,可供廣大幕墻設(shè)計人員在實際工程中作為設(shè)計參考。
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作者簡介:陳峻,男,1972.11出生,高級工程師
基金項目:國家自然基金資助項目
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