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夹层玻璃幕墙计算与新型夹层玻璃幕墙

来源:中国幕墙网收集整理  作者:龙文志  日期:2012-8-3
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  摘要:介绍了安全、节能的新型SGP夹层玻璃,运用复合材料的弹性力学概念对改进现行夹层玻璃力学计算进行了探讨,提出了适用于玻璃采光顶和玻璃外窗、幕墙的夹层玻璃的设计计算。
  关键词:防飞溅防坠落玻璃;防台风玻璃;SGP夹层玻璃;刚性复合状态;弹性复合状态;分离复合状态;粘弹性力学;复合材料弹性力学
  2.3台风地区的玻璃外窗、幕墙和玻璃采光顶更需要防飞溅、防坠落防台风玻璃。

  2.3.1台风是大气层气压突然转变所引起的,台风从海面吹上岸及经过建筑吋,建筑物除受到威力巨大的狂风袭击之外,有时还会遭到风暴中被卷起的碎石、树枝等杂物的袭击,这种冲击荷载促使钢化玻璃爆裂飞溅。

  2.3.2台风地区的玻璃外窗、幕墙和玻璃采光顶的玻璃爆裂飞溅之后,建筑物出现破洞,风将直入建筑物内造成强大内压,台风的外、内压共同作用,掀翻屋顶、墙壁倒塌。

  2.3.3防台风玻璃可抵抗夹带碎石风暴的撞击而不会破碎。即使碎了,破了玻璃也要l留在窗框里,而不会掉落。保留在窗口的玻璃必须能抗拒不断转变风向的强风。这就是防台风玻璃。

  2.3.4台风对玻璃窗口与窗板开口的影响情况。

  研究表明,当台风袭来时,在9m以下的窗口需能抵抗大块石块的击穿,在9m以上的窗口需能抵抗来自附近的瓦砾及其他小块杂物的冲击。通过一系列的测试对台风多发地区的外玻璃进行设计与选择,
  三、新型SGP夹层玻璃
  3.1夹层玻璃中间层胶合层应具备如下特征:

  ①无色、有较高的透明度

  ②吸湿性低,以防止水分子侵入胶合层,产生气泡脱胶

  ③有良好的热稳定性,能经受温度的变化而胶合层不脱胶或玻璃不被破坏,保证夹层玻璃的安全性;

  ④有良好的光稳定性,保证夹层材料在光的作用下,不易变色或发脆,保证夹层玻璃的光学性能;

  ⑤有良好的黏结力,当玻璃受到撞击破裂时,玻璃不脱落,保证人身安全;

  ⑥具有良好的弹性,以增加夹层玻璃的抗穿透和吸振等性能。

  建筑幕墙门窗主要用干法夹层玻璃,符合上述要术有机胶合层材料主要为PVB胶片EVA胶片用得很少。近年来开发的SGP新胶片,性能优良,SGP夹层玻璃在玻璃采光顶和玻璃外窗、幕墙应用前景广阔、良好。

  3.2 新型SGP胶简介SGP胶片是夹层玻璃离子聚合物中间膜。美国杜邦公司生产的SGP离子聚合物中间膜性能优异,撕裂强度是普通PVB膜的5倍,硬度是PVB膜的30-l00倍。低变形率时,SGP夹层玻璃表现为弹塑料特性而PVB为超弹塑性,而高变形率时,PVB变硬并成为弹塑料特性,SGP在整个范围内刚性较高。SGP夹层玻璃和同样厚度的单片玻璃几乎有相等的弯曲强度。同其他中间膜夹层玻璃相比,SGP夹层玻璃有更高的强度性能和刚性,可以有效地减少玻璃厚度,特别是有益于点式支撑玻璃。H.P.Whitc实验室和标准国家研究所的性能测试表明,用相同厚度的SGP膜制成的夹层玻璃和聚碳酸酯制成的夹层玻璃性能相当。SGP膜夹层玻璃具有更好的保安防范性能。比如采用2.3mm厚的SGP膜制成的夹层玻璃可以成功抵挡高达200kPa(30psi)过压的爆炸。

  3.3 新型SGP夹层玻璃的应用
  3.3.1结构玻璃首选产品与PVB相比,SGP与金属之间以离子键方式结合,具有更强的黏结能力,黏结强度达到20.7MPa以上。是结构玻璃首选产品。

  3.3.2隐点玻璃幕墙及采光顶。

  上海东方艺术中心采用点支式玻璃幕墙,但与普通点支式不同之处在于其不锈钢支承头未露出夹层玻璃表面,而是隐藏于夹层玻璃中,这也是幕墙远看如同全隐框胶粘玻璃幕墙的原因。这种做法在安德鲁设计的日本大阪海事博物馆中同样出现过。这个建筑点支幕墙较为特别,内层玻璃采用沉头连接件,外侧玻璃整体(不开孔)胶粘于放置了沉头连接件的内层玻璃,称为隐点玻璃幕墙。隐点玻璃消除了连接点的漏水、漏气,提升玻璃幕墙及采光顶的水密及气密性能。

  3.3.3夹胶节能玻璃

  SGP膜能与金属有很优良的粘接力,可与在线LOE玻璃结合而成夹胶节能玻璃,既有防飞溅的安全性,又有LOE玻璃的节能性。有望替代LOE中空玻璃

  3.3.4市场估测。2007-2020年平均每年新建玻璃幕墙1000(含点式玻璃幕墙)万平方米平均每年新建玻璃采光顶1000(含玻璃雨棚)万平方米平均每年新建窗玻璃10000万平方米平均每年节能改造玻璃幕墙、窗玻璃3000万平方米总计15000万平方米,若30%采用SGP夹胶玻璃和夹胶带节能玻璃,则平均每年需求量将可能大于4500万平方米。

  3.4推广应用尚需解决的问题。

  3.4.1 SGP胶膜的开发和生产。目前只有美国杜邦公司已开发、生产。不可全部依赖进口,需要中国企业自主创新、或与杜邦合作创新开发生产。

  3.4.2 在中国建造SGP夹胶玻璃生产工艺和设备。或SGP夹胶节能玻璃生产工艺和设备。

  3.4.3兴建 SGP夹胶玻璃或SGP夹胶节能玻璃幕墙及玻璃采光顶的产业链。

  3.4.4 研发SGP夹胶玻璃或SGP夹胶节能玻璃幕墙及玻璃采光顶的设计理论、计算、施工、安装及检测试验。

  3.4.5 编制SGP夹胶玻璃或SGP夹胶节能玻璃幕墙及玻璃采光顶的材料、产品技术标准及工程技术规范。

  四、夹层玻璃复合状态及判别式:
  4.1夹层玻璃受弯的三种状态。

  (1)刚性复合状态:胶有足够的粘结强度,保证粘结玻璃的协调共同工作;可视其为以胶为粘结夹层的整体玻璃板受弯。则此夹层玻璃板可按一整块,厚度为各层玻璃厚度之和的玻璃,进行应力分析和强度计算。

  (2)分离复合状态:胶的粘结强度不足或失效,不能考虑其参与玻璃板的共同受力。忽略该夹胶层抗弯贡献,则可按一块各片叠置的玻璃板的受弯工作,进行应力分析和强度计算
  (3)弹性复合状态:胶有足够的粘结强度和剪切强度,夹胶层抗弯贡献,介于刚性复合状态:和分离复合状态之间,按叠层板复合材料力学进行应力分析和强度计算。【完】
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