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    關于夾層玻璃設計計算的討論

    來源:中國幕墻網收集整理  作者:張芹  日期:2013-2-4
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      2010年3月10日黃小坤、劉剛等發表論文《不同溫度下夾層玻璃受彎性能試驗研究》提出了夾層玻璃設計計算時應考慮中間層的建議(它和ASTM E1300-09a 、prEN/ISO1288-3是一致的),現在在他們主編的《玻璃幕墻工程技術規范》JGJ102-2013第六章中規定:
      6.2.1框支承玻璃幕墻單片玻璃的厚度不應小于6mm,離子性中間

    初步設計時采用的典型荷載持續時間與溫度的組合為:(1)風荷載:3秒持荷時間、50度;(2雪荷載30/23溫度。對立面幕墻而言,主要采用風荷載的對應項。

    由于離子性膠片在國內尚處于應用初期階段,其剪切模量取值宜保守些。豎直立面幕墻中查表確定離子性膠片剪切模量時,溫度值可取50確定;風荷載起控制作用時,持荷時間可取1min。待訂貨后按供訂貨廠提供的參數調整。

    例.  幕墻玻璃分格(B×H1.2m×1.5m   WK=4000N/m2  W=5600N/m2  設計基本地震加速度0.10g  6(浮法)+0.38+6(浮法)夾層玻璃,驗算玻璃強度撓度

    解:   邊長比a/b=1.2/1.5=0.8                 彎矩系數  φ=0.0628

           夾層玻璃自重標準值        GAK=1×t×GK=1×0.012×25600=307N/m2

           夾層玻璃地震作用標準值    qEK=βEαmaxGAK=5×0.08×307=123N/m 2     

           夾層玻璃地震作用設計值    qE=1.3 qEK=1.3×123=160N/m2

           荷載(作用)組合設計值  q= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

           荷載(作用)組合標準值  qk= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

           .  PVB夾層玻璃

    PVB夾層玻璃(1

    PVB夾層玻璃考慮PVB中間層膠片剪力傳遞系數.(按ASTM  E1300-09aprEN13474-1

    ts=0.5t1+ t2+ t v=0.5×(6+6+0.38=6.38

    ts1= ts t1/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    ts2= ts t2/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    IS= t1 ts22+ t2 ts12=6×3.192+6×3.192=122

    Γ=0

    PVB夾層玻璃D等效厚度        tew=t13+ t23+12ΓIs1/3=63+63+01/3=7.6 mm

    PVB夾層玻璃(內力)等效厚度   t1e,σ= t2e,σ=tew 3/ t1+2Γts21/2=[7.63 /6+0] 1/2=8.6 mm                

    作用在夾層玻璃上的風荷載標準值          WK=4000N/m2

    作用在夾層玻璃上的風荷載設計值          W=5600/m2

    作用在夾層璃璃上的地震作用標準值        qEK=123/m2

    作用在夾層玻璃上的地震作用設計值        qE =1.3×123=160N/m2

    荷載(作用)組合設計值  q12= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

    荷載(作用)組合標準值  qk12= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

    折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=21      折減系數   η1=0.89

    θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=4.8     折減系數   η2=1

    夾層玻璃截面設計最大正應力值 σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/8.62)×0.89

                                              =36.6N/mm2 28N/mm2

    σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/8.62)×1

                                       =8.4N/mm2 28N/mm2

    夾層玻璃跨中撓度    D=Et3/121-ν2=0.72×105×7.63/[12×(1-0.22]=2743600

    θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/0.72×105×7.6 4)=34.5     η=0.823

    d f=(μWK a 4 /D)η=[0.00603×4×10-3×1200 4))/2743600] ×0.823

    =18.2×0.823=15

                       6.15/1200=1/801/60

    PVB夾層玻璃(2)改用8(浮法)+0.38+6(浮法)

    PVB夾層玻璃考慮PVB中間層膠片剪力傳遞系數.(按ASTM  E1300-09aprEN13474-1

    ts=0.5t1+ t2+ t v=0.5×(8+6+0.38=7.38

    ts1= ts t1/t1+ t2=7.38×8/8 +6=4.22

    ts2= ts t2/t1+ t2=7.38×6/8+6=3.16

    IS= t1 ts22+ t2 ts12=8×4.222+6×3.162=202

    Γ=0

    PVB夾層玻璃D等效厚度        tew=t13+ t23+12ΓIs1/3=83+63+01/3=9 mm

    PVB夾層玻璃(內力)等效厚度  t1e,σ=tew 3/ t1+2Γts21/2=93 /8+0] 1/2=9.6 mm

    PVB夾層玻璃(內力)等效厚度  t2e,σ=tew 3/ t1+2Γts21/2=[93 /6+0] 1/2=11mm                

    作用在夾層玻璃上的風荷載標準值          WK=4000N/m2

    作用在夾層玻璃上的風荷載設計值          W=5600/m2

    作用在夾層璃璃上的地震作用標準值        qEK=123/m2

    作用在夾層玻璃上的地震作用設計值        qE =1.3×123=160N/m2

    荷載(作用)組合設計值  q12= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

    荷載(作用)組合標準值  qk12= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

    折減計算系數  θ1-1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×9.64)=4    折減系數   η1=1

    θ1-2= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×114)=3    折減系數   η1=1

    θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=4.8     折減系數   η2=1

    夾層玻璃截面設計最大正應力值 σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/112)×1

                                              =25.1N/mm2 28N/mm2

    σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/8.62)×1

                                       =8.4N/mm2 28N/mm2

    夾層玻璃跨中撓度   D=Et3/121-ν2=0.72×105×9 3/[12×(1-0.22]=4556250

    θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/0.72×105×114)=2.8     η=1

    d f=(μWK a 4 /D)η=[0.00603×4×10-3×1200 4))/4556250] ×1 ==11

                       11 /1200=1/1091/60

    PVB夾層玻璃(3

    PVB夾層玻璃考慮PVB中間層膠片剪力傳遞系數.(按ASTM  E1300-09aprEN13474-1

    ts=0.5t1+ t2+ t v=0.5×(6+6+0.38=6.38

    ts1= ts t1/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    ts2= ts t2/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    IS= t1 ts22+ t2 ts12=6×3.192+6×3.192=122

    G=0.44 

    Γ=1/[1+9.6E IS tv/ G ts 2L2]=1/{1+9.6×[0.72×105×122×0.38/0.44×6.382×12002]}

    =1/{1+9.6×0.129}=1/2.238=0.447

    PVB夾層玻璃D等效厚度  tew=t13+ t23+12ΓIs1/3=63+63+12×0.447×1221/3=10.3 mm

    PVB夾層玻璃(內力)等效厚度 t1e,σ=t2e,σ=tew 3/ t2+2Γts21/2=[10.33 /6+2×0.447×3.19] 1/2=11.1 mm

    作用在夾層玻璃上的風荷載標準值          WK=4000N/m2

    作用在夾層玻璃上的風荷載設計值          W=5600/m2

    作用在夾層璃璃上的地震作用標準值        qEK=123/m2

    作用在夾層玻璃上的地震作用設計值        qE =1.3×123=160N/m2

    荷載(作用)組合設計值  q12= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

    荷載(作用)組合標準值  qk12= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

    折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×10.34)=10.2      折減系數   η1=0.95

    θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×10.34)=2.4     折減系數   η2=1

    夾層玻璃截面設計最大正應力值 σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/11.12)×0.95

                                              =23.4N/mm2 28N/mm2

    σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/11.12)×1

                                       =5.6N/mm2 28N/mm2

    夾層玻璃跨中撓度    D=Et3/121-ν2=0.72×105×10.33/[12×(1-0.22]=6829544

    θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/0.72×105×10.3 4)=10.2     η=0.95

    d f=(μWK a 4 /D)η=[0.00603×4×10-3×1200 4))/6829544] ×0.95

    =7.3×0.95=6.9

                       6.9/1200=1/1741/60

    .   .離子型夾層玻璃

      離子型夾層玻璃(1).     (按ASTM  E1300-09aprEN13474-1

    離子型夾層玻璃中間層膠片剪力傳遞系數 

    ts=0.5t1+ t2+ t v=0.5×(6+6+0.38=6.38

    ts1= ts t1/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    ts2= ts t2/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    IS= t1 ts22+ t2 ts12=6×3.192+6×3.192=122

    G=3.8   (風荷載起控制作用)

    Γ=1/[1+9.6E IS tv/ G ts 2L2]=1/{1+9.6×[0.72×105×122×0.38/3.8×6.382×12002]}

    =1/{1+9.6×0.005}=1/1.05=0.952

    離子型夾層玻璃D等效厚度  tew=t13+ t23+12ΓIs1/3=63+63+12×0.952×1221/3=12.2 mm

    離子型夾層玻璃(內力)等效厚度 t1e,σ=t2e,σ=tew 3/ t2+2Γts21/2=[12.23 /6+2×0×3.19] 1/2=12.3mm

    作用在夾層玻璃上的風荷載標準值       WK=4000 N/m2

    作用在夾層玻璃上的風荷載設計值       W=5600 N /m2

    作用在夾層玻璃上的地震作用標準值      qEK=123 N /m2

    作用在夾層玻璃上的地震作用設計值       qE =1.3×123=160N/m2

    荷載(作用)組合設計值  q12= qE +0.2 W =1680+0.2×5600=1280N/m2

    荷載(作用)組合標準值  qk12= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

    折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×12.34)=5      折減系數   η1=1

    θ2= qKL4/Et4=0.923×10-3×12004/(0.72×105×12.34)=1.2     折減系數   η2=1

          夾層玻璃截面設計最大正應力值  σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/12.32)×1

                                              =20N/mm2 28N/mm2

    σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/12.32)×1

                                       =4.6N/mm2 28N/mm2

    玻璃跨中撓度    D=Et3/121-ν2=0.72×105×12.23/[12×(1-0.22]=11349050

    θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/0.72×105×12.2 4)=5.2 η=1

    d f=(μWK a 4 /D)η=[0.00603×4×10-3×1200 4))/11349050] ×1=4.4

                       4.4/1200=1/2731/60

    .離子型夾層玻璃(2).       (按ASTM  E1300-09aprEN13474-1

    離子型夾層玻璃中間層膠片剪力傳遞系數 

    ts=0.5t1+ t2+ t v=0.5×(6+6+0.38=6.38

    ts1= ts t1/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    ts2= ts t2/t1+ t2=6.38×6/6+6=3.19

    IS= t1 ts22+ t2 ts12=6×3.192+6×3.192=122

    G=11.3   (風荷載起控制作用)

    Γ=1/[1+9.6E IS tv/ G ts 2L2]=1/{1+9.6×[0.72×105×122×0.38/11.3×6.382×12002]}

    =1/{1+9.6×0.015}=1/1.144=0.874

    離子型夾層玻璃D等效厚度  tew=t13+ t23+12ΓIs1/3=63+63+12×0.874×1221/3=12mm

    離子型夾層玻璃(內力)等效厚度 t1e,σ=t2e,σ=tew 3/ t2+2Γts21/2=[12.23 /6+2×0.874×3.19] 1/2=12.2mm

    作用在夾層玻璃上的風荷載標準值       WK=4000 N/m2

    作用在夾層玻璃上的風荷載設計值       W=5600 N /m2

    作用在夾層玻璃上的地震作用標準值      qEK=123 N /m2

    作用在夾層玻璃上的地震作用設計值       qE =1.3×123=160N/m2

    荷載(作用)組合設計值  q12= qE +0.2 W =1680+0.2×5600=1280N/m2

    荷載(作用)組合標準值  qk12= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

    折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×12.24)=5      折減系數   η1=1

    θ2= qKL4/Et4=0.923×10-3×12004/(0.72×105×12.24)=1.2     折減系數   η2=1

    夾層玻璃截面設計最大正應力值  σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/12.22)×1

                                              =20.4N/mm2 28N/mm2

    σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/12.22)×1

                                       =4.7N/mm2 28N/mm2

    玻璃跨中撓度    D=Et3/121-ν2=0.72×105×123/[12×(1-0.22]=10800000

    θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/0.72×105×124)=5.5     η=1

    d f=(μWK a 4 /D)η=[0.00603×4×10-3×1200 4))/10800000] ×1

    =4.6

                       4.6/1200=1/2601/60

    從上述討論中,可看出:

    1.G值的取值對PVB夾層玻璃影響比較明顯,而離子型夾層玻璃影響比較小;

    2. PVB夾層玻璃內外片不等厚時比等厚時的等效厚度增加明顯;

    3.JGJ102-20136.2.16.2.3要改為“沿周邊支承的單片(夾層)玻璃------”;第6.2.4要改為“夾層玻璃的等效厚度可通過試驗確定。單層膠片夾層玻璃的等效厚度也可按下列公式計算:”

    4.離子型夾層玻璃G值的取值,規范要力爭在調查研究基礎上在規范中列出,供設計、材料檢驗使用。

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