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玻璃幕墻抗爆防護設計研究

來源:長安大學 同濟大學土木工程學院  作者:編輯  日期:2015-8-18
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  隨著人類文明的進步,和平與發展成為兩大主流,但由于種族主義、恐怖主義、強權政治和地區經濟發展不平衡所造成的社會矛盾無處不在,所以人類仍然生存在戰爭和恐怖主義襲擊的危險之中,并且襲擊目標逐漸從軍事基地轉變為重要的民用建筑、基礎設施和城市標志性建筑。

  本篇文章內容由[中國幕墻網]編輯部整理發布:

  在低等級爆炸荷載下,可以兜住破碎的玻璃碎片,因此減少了碎片沖擊進入室內造成人員傷亡的風險。如果有比較好的錨固,在爆炸荷載下,防護膜在兜住玻璃碎片的同時還可以保持在窗框內,不至于高速飛出傷人。

  ASF一般有4種施工工藝標準:第一種方法是直接將防護膜貼于玻璃,無任何錨固,即日光安裝。這種方法簡單易操作,但是只能提供最小程度的破碎保護,在較大壓力作用下,窗框和玻璃有可能連為整體形成襲擊,造成更大傷害。第二種方法是邊對邊安裝,此種方法將防護膜深入玻璃的固定槽,可以提供額外的安全性能,但是施工不便,需要把玻璃卸下來。第三種方法是濕法安裝,即防護膜用硅樹脂球涂抹在框架的邊緣,把薄膜和窗扇連接在一起。此種方法相比前兩種方法,能夠提供更好的安全保護,但是此種方法要求比較高的施工工藝。第四種方法是采用機械錨固措施,防護膜直接貼于玻璃,但是防護膜的四周用鋼板鋁板或其他材料以及螺栓等將其連接在窗框或主體結構上,在玻璃破碎后兜住碎片的同時本身又被固定于窗框平面內,不會高速飛出傷人。錨固系統必須設計成具有足夠彈性(詞條“彈性”由行業大百科提供)來耗散爆炸沖擊能量,允許透明防護膜防護系統變形和彎曲,但是不會在錨固處發生撕裂或者不被玻璃割裂而被沖擊飛入室內。此種方法施工較為復雜,但是卻有很高的安全性能,將是未來玻璃防護改造的發展方向。K&C公司對此做了深入的理論和試驗研究。

  2.3.2捕捉系統

  如上所述,當爆炸荷載較小時,防護膜可以有效地減小碎片的飛濺:當爆炸荷載比較大的情況下,破碎的玻璃和防護膜有可能會一起高速沖進室內,造成更大的人員傷亡和財產損失。基于此開發出了另外一種防護體系—捕捉系統。捕捉系統主要包括兩種類型:防爆窗簾和防護纜索。這兩種類型的捕捉系統都需要應用防護膜或者應用夾層玻璃。在沖擊波荷載下,玻璃首先破壞,所產生的碎片被防護膜兜住,然后在沖擊波荷載下碎片和防護膜以整體形式高速脫離,此時,防護纜索或防爆窗簾可以阻擋其高速飛入室內,從而保護室內人員安全和減小財產損失。

  (1)防爆窗簾。

  爆炸窗簾由各種各樣材料制成,一般有編織布或者聚乙烯纖維等。窗簾被編織成厚度僅有0.737mm(約0.029in)的薄片,并且重量級小。防爆窗簾安裝在窗戶內部,一般碎片被爆炸窗簾擋住掉落在窗戶下方。爆炸窗簾并不能消除玻璃碎片穿透窗戶進入室內,但卻可以有效地減小碎片飛入室內的距離,起到較好的防護作用。總的來說,由于爆炸窗簾的存在使危險等級顯著降低了。但如果人員正好位于爆炸窗簾正后方,且非常靠近時,此時的爆炸仍會受到玻璃碎片的危害。

  2)防護纜索。

  防護纜索系統長期以來都被認為是防止大質量、高速度物體飛入室內的有效措施。防護纜索系統由于其良好的彈性和顯著的吸收能量的能力,被廣泛應用。防護纜索的設計,主要是設十卜纜索的直徑、纜索間距以及纜索的錨固。為了確保纜索系統具有足夠的能力來阻止破壞了的夾層玻璃或防護膜飛入室內,造成人員傷害和財產損失,K&C公司做了大量的試驗和高仿真數值模擬。

  由于破壞后的夾層玻璃或兜住碎片的防護膜被爆炸沖擊波沖擊后高速脫離窗框,被纜索系統阻擋,此時纜索系統發生變形,以此來消耗爆炸能量或者傳遞給主體結構。在防護纜索的整個工作過程中,有以下3點需要注意:a.防護纜索必須能把爆炸沖擊波荷載消耗掉或者安全地傳遞到主體結構上;b.防護纜索錨固處必須有足夠的強度將力傳遞到錨固結構;c.當玻璃面板高速沖擊,可能會出現纜索剪斷面板的情況。

  3.結語

  隨著經濟的發展,玻璃幕墻越來越多地應用于高層建筑的外立面裝飾,一旦遭到恐怖襲擊,所造成的損失不可估量。玻璃幕墻的結構設計(詞條“結構設計”由行業大百科提供)、構造措施、加工以及施工水平都直接關系到公眾安全,而我國目前還沒有正式的玻璃幕墻抗爆防護類技術規范、規程或指導手冊,所以,玻璃幕墻抗爆防護研究具有重要的價值和意義。

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