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点支式结构的中空及夹层玻璃设计方法研究

来源:中国幕墙网收集整理  作者:马 赢 石永久 王元清  日期:2005-6-13
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    摘要:现行点支式玻璃幕墙规程规定,对于双层中空及夹层玻璃的位移、应力采用等效厚度法计算。通过分析,研究计算方法存在的问题,从中空及夹层玻璃板的承载特点出发,结合试验与数值计算的结果,给出了点支式中空及夹层玻璃板在垂直荷载作用下的应力、挠度的计算方法。该法简便易行,且计算结果与试
    从试验结果发现,夹层玻璃试件的中心位移随着加载时间的增加而逐渐增大,但是位移在增大到一定值后,逐渐平稳。而边缘中点的应力随着时间的增加逐渐增大,在增大到一定值后又开始缓慢下降,逐渐又回到原来的应力值左右。

    为比较研究夹层玻璃的承载特点,本文采用下列计算方法与试验结果进行对比:

    1)现行规程使刚的等效厚度的算法:

    2)刚度分配法。即忽略夹胶层的面内抗剪作用,认为PVb夹胶层与中空玻璃的气体层一样,完全不能阻止内外片在面内的相对滑移,这当然是一种保守的假设:

    3)采用大犁综合有限元程序ANSYS的夹层板壳单元进行计算,该有限元模型假设各层间相对的滑移完全被限制,这利3算法又过高的估汁了夹胶层的面内抗剪能力。

    上述各计算方法的计算值与短期、长期加载的实测结果分别见图5、图6。


图5 夹层玻璃中心位移实验与结果计算

图6 夹层玻璃长边中点应力实验与计算结果

    从图5、图6可以看出,对于内、外片等厚的夹层玻璃来说,特别是在应力计算方面,现行规程所采用的等效厚度的算法过于保守。

    通过与中空玻璃进行类比,不难推测,对于外片厚度较内片大的夹层玻璃,使用等效厚度方法进行计算同样有可能过高的估计夹层玻璃的抗弯刚度,从而得到较实际情况小的结果。

    2.2  结果分析
    对比夹层玻璃试验的短期与长期测值后可发现,夹层玻璃的承载性能很大程度上取决于夹胶层的性质。由位移测值看,位移的短期测值处于刚度分配法与无层间位移计算值之间,这说明夹胶层能够限制,却又无法完全地限制内、外片玻璃之间的相对滑移。

    另一方面,位移的长期测值与刚度分配法的计算结果十分接近,说明在长期荷载的作用下,夹胶层对于层间滑移的限制能力在减弱。这可能由以下原因引起:

    1)随着荷载的长期作用,夹胶层的粘结能力下降,层间的相对滑移进一步增长;

    2)在荷载的长期作用下,夹胶层产生了徐变。

    试验加载至100d左右,试件中心位移值即停止明显的增长,此时的位移值应具有实际的参考价值。而上面已经提及,该值与按刚度分配荷载的试验结果已较为接近。

    3  设计方法寸论
    根据本文的试验与分析计算,对于4点支承的中空玻璃,按照刚度分配外荷载的方法能得到与试验吻合的结果:对于4点支承的夹层玻璃,在相同条件下承载能力高于中空玻璃,但长期承载后的位移和应力与按刚度分配外荷的计算结果较为接近。

    鉴于以上分析,本文建议在进行设计时,对于中空及夹层玻璃,首先统一按照6)式将外荷载分配到内、外片上。


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