玻璃幕墙工程技术规范(11)

时间:2011-01-25 09:29 来源：未知 作者：admin 点击量次             

　　当玻璃板的挠度df大于板厚时，按(6.1)式计算的应力比实际的大，而且随着挠度与板厚之比加大，计算的应力和挠度偏大较多。由于计算的应力比实际大得多，计算结果不能反映玻璃面板的实际受力和变形状态，也会增加材料用量，而且规范规定的应力控制条件也失去了意义。

　　在原规范JGJ 102—96中，没有规定玻璃面板的挠度要求。实际上，与承载力设计一样，幕墙玻璃的变形设计也是幕墙设计的一个重要方面，因此，本次修订增加了该项内容。通常玻璃板的挠度允许值可达到跨度的1/60，对于跨度为1000mm、厚度为8mm的玻璃板，挠度允许值可达16mm，已为玻璃厚度的2倍，此时，按弹性小变形薄板理论计算的应力、挠度值会比实际值约大30%~50%。依此计算结果控制承载力和挠度，比实际情况偏严较多。

　　为此，对玻璃板进行计算时，应对原规范JGJ 102—96的弹性小变形理论的计算公式，考虑一个折减系数η予以修正，即本规范表6.1.2-2。

　　大挠度玻璃板的计算是比较复杂的非线性弹性力学问题，难以用简单公式表达，一般要用到专门的计算软件，针对具体问题进行具体计算分析。显然这对于常规幕墙设计是不方便的。

　　英国B.Aalami和D.G.Williams对不同边界的矩形板进行了系统计算，发表于《Thin Plate Design For Transverse Loading》一书中。根据其大量计算结果，适当简化、归并以利于实际应用，选择了与挠度直接相关的参量θ为主要参数，编制了表6.1。表中，参数θ的量纲就是挠度与厚度之比：

　　按计算结果，η数值随θ下降很快，即按小挠度公式计算的应力和挠度可以折减较多，为安全稳妥，在编制规范表6.1.2-2时，取了较计算结果偏安全的数值，留有充分的余地。按表6.1.2-2对小挠度公式应力计算结果进行折减，不仅减小了板材厚度、节省了材料，而且还有一定的安全余地。同样在计算板的挠度df时，也应考虑此折减系数η(表6.2)。

　　表6.1 弹性小变形应力σ计算结果

　　的折减系数η

　　B.Aalami D.G.Williams的计算结果表6.1.2-2

　　的取值

　　边长比b/a

　　1.01.52.0

　　≤1

　　10

　　20

　　40

　　120

　　200

　　300

　　≥4001.000

　　0.975

　　0.965

　　0.803

　　0.480

　　0.350

　　0.285

　　0.2411.000

　　0.904

　　0.814

　　0.619

　　0.333

　　0.235

　　0.175

　　0.1411.000

　　0.910

　　0.820

　　0.643

　　0.363

　　0.260

　　0.195

　　0.1551.00

　　0.96

　　0.92

　　0.84

　　0.65

　　0.57

　　0.52

　　0.50

　　6.2 弹性小变形挠度df计算结果的折减系数η

　　B.Aalami D.G.Williams的计算结果表6.1.2-2

　　的取值

　　边长比b/a

　　1.01.52.0

　　≤1

　　10

　　20

　　40

　　120

　　200

　　300

　　≥4001.000

　　0.955

　　0.894

　　0.753

　　0.482

　　0.375

　　.0304

　　0.2011.000

　　0.906

　　0.812

　　0.647

　　0.394

　　0.304

　　0.245

　　0.2091.000

　　0.916

　　0.832

　　0.674

　　0.417

　　0.322

　　0.252

　　0.2211.00

　　0.96

　　0.92

　　0.84

　　0.65

　　0.57

　　0.52

　　0.50

　　上海市建筑科学研究院分别进行了玻璃板在均布荷载作用下的试验研究，得到了与表6.1.2-2取值相似的结果。

　　从试验结果来看，玻璃破损是由强度控制的，钢化玻璃破坏时，其挠度甚至可达到跨度的1/30~1/40。因此，在满足基本构造要求的前提下，玻璃挠度控制条件不宜过严，以免限制了其承载力的发挥。对于四边支承的玻璃板，采用其短边边长(挠度)的1/60作为控制条件是合适的。由于在计算挠度时，采用风荷载标准值，同时又考虑大挠度影响对计算值加以折减，所以只要合理选用玻璃种类和厚度，应当是可以满足挠度限值要求的。

　　6.1.4 夹层玻璃由两片玻璃夹胶合片而成，在垂直于板面的风荷载和地震作用下，两片玻璃的挠度是相等的，即：

　　df1 = df2 (6.2)

　　所以，每片玻璃分担的荷载应按两片玻璃的弯曲刚度D的比例分配：

　　(6.3)

　　(6.4)

　　式中 q——夹层玻璃承受的荷载;

　　q1、q2——分别为两片玻璃承受的荷载;

　　D1、D2——分别为两片玻璃的弯曲刚度。

　　由于玻璃板的弯曲刚度D按下式计算：

　　(6.5)

　　因此，两片玻璃分配的荷载按其厚度立方的比例分配。

　　由于夹层玻璃的等效刚度可近似表示为两片玻璃弯曲刚度之和：

　　D=D1+D2 (6.6)

　　所以计算夹层玻璃的挠度时，其等效厚度te可按两片玻璃厚度的立方和的立方根取用。当然，也可分别按单片玻璃分配的荷载及相应的单片玻璃弯曲刚度计算挠度，所得结果是相同的。

　　本条规定与美国ASTM E1300标准有关规定相同，并和上海市建筑科学研究院的试验结果比较一致。

　　6.1.5 中空玻璃的两片玻璃之间有气体层，直接承受荷载的正面玻璃的挠度一般略大于间接承受荷载的背面玻璃的挠度，分配的荷载相应也略大一些。为保证安全和简化设计，将正面玻璃分配的荷载加大10%，这与本规范编制组关于中空玻璃的试验结果相近，也与美国ASTM El300标准的计算原则相接近。

　　考虑到直接承受荷载的玻璃挠度大于按两片玻璃等挠度原则计算的挠度值，所以中空玻璃的等效厚度te考虑折减系数0.95。

　　6.1.6 斜玻璃幕墙还受到面外重力荷载的作用(自重、雪荷载、雨水荷载、检修荷载等)，这些荷载也在玻璃中产生弯曲应力。通常这些荷载可作为均布荷载作用在玻璃上，按板理论计算其跨中最大应力σG。σG与风荷载应力σW进行组合后，其设计值不应大于玻璃的强度设计值fg。