夹板式单层玻璃板压弯组合承载性能试验

夹板式幕墙系统是一种新兴的玻璃幕墙体系,且近年来工程实践发展迅速,但其理论与设计方法的研究却远滞后于它的实际应用,尤其是目前的规范尚未对夹板式玻璃板承载性能的设计方法做出规定。本文在试验和大量有限元参数分析工作的基础上,提出了夹板式单层玻璃板面外受弯、面内局部承压以及压弯共同作用的受力性能简化设计方法,通过设计方法与试验结果的对比,进一步论证了简化设计方法的有效性。

为设计玻璃幕墙结构中的六点支承玻璃板,研究其在面外均布荷载作用下的抗弯承载性能,进行了试验模拟和有限元计算。使用工程中常用的玻璃板材料和紧固件,按照工程实际的安装和支承形式,通过人工施加平面外均布荷载,测量了试件的应力和挠度。试验结果表明:玻璃板的应力和挠度均随着荷载的增加而线性增加,中孔边应力为玻璃板的控制应力,最大挠度在跨中附近,厚板承受面外均布荷载的能力较强。未考虑大变形的有限元计算结果与试验结果吻合相对较好。

点支承玻璃建筑体系在国内的应用越来越广泛,但仍需要进行大量的研究。本文以理论分析影响点式支承玻璃板承载性能的几个重要因素:连接方式、连接情况、孔心边距等为目的,通过有限元计算和实体结构试验研究的方法,着重对影响沉头式点支承玻璃板承载性能的若干因素进行了实测分析。分析结果表明,有限元分析与试验结果符合得较好,证明了所采用的有限元计算模型的可靠性,并得出了在通常的点支玻璃工程中可采用100mm的孔心边距等结论。

点支式玻璃幕墙主要承受风荷载的循环往复作用,其组成单元钢化玻璃板表面存在大量的微裂纹,这些微裂纹在循环荷载作用下会不断的缓慢扩展,使得钢化玻璃板在服役期间可能发生疲劳破坏。该文从钢化玻璃板的疲劳试验角度出发,得出钢化玻璃板在循环荷载作用下的刚度衰减规律,且具有明显的三阶段特征,为后续的疲劳损伤和寿命预测研究提供了方法和依据。

玻璃板在风荷载作用下易发生脆性疲劳破坏,研究其疲劳性能对实际玻璃幕墙设计有指导作用。该文对点支式单层和夹层玻璃板单元的足尺模型进行了高频疲劳试验。在幕墙规范和静载试验的基础上,确定了点支式玻璃的疲劳应力幅值,以大面中心主应力为控制应力制定出疲劳荷载取值,对单层和夹层2组玻璃模型进行了大面中心集中力单点加载疲劳试验。结果表明:在疲劳循环200万次后,试件及其连接均未出现断裂。在疲劳加载后的静载破坏试验中发现:2组玻璃的极限抗弯承载力几乎没有减弱。试验表明:工程中应用的单层和夹层点支式玻璃具有良好的抗疲劳性能。

夹板式夹层玻璃具有良好的安全性能,已得到了越来越广泛的应用。现有关于夹板式夹层玻璃的研究还比较有限,国内现行规范尚未规定夹板式夹层玻璃的设计。本文从夹板式夹层玻璃的抗风压性能出发,以某夹板式玻璃幕墙工程抗风压性能试验为基础,研究了不同压力差对夹板式夹层玻璃作用下的挠度分布规律,并将试验结果与规范jgj102—2003的点式玻璃计算方式的结果进行对比,并对夹板式夹层玻璃的挠度计算进行了探讨,为今后规范的进一步完善、修订及夹板式夹层玻璃在玻璃幕墙工程中的应用提供了试验依据。

点支式中空夹层玻璃兼具良好的节能、安全性能,已得到了越来越广泛的应用。现有关于点支式中空夹层玻璃板的研究还比较有限,国内现行规范尚未规定中空夹层玻璃的设计方法。从夹层玻璃、中空玻璃的受弯承载性能出发,使用有限元方法对点支式中空夹层玻璃板的受弯承载性能进行了分析,并与试验结果进行对比。分析结果表明,点支式中空夹层玻璃在短期试验中表现出典型的几何线性特征,在长期持续荷载作用下位移有一定程度的增长,的有限元计算与试验测值吻合得较好,证明将pvb材料视为线弹性体进行计算是可行的。

近年来,驳接式玻璃幕墙在现代建筑中获得了广泛应用,但对它的理论研究却滞后于它的工程应用。通过对驳接式幕墙节点构造的研究,分析了驳接式玻璃幕墙的受力性能,并列举了相应的工程实例。最后,利用有限元程序ansys对不同形式玻璃板的受力特性作了比较与分析,并提出了需要解决的理论问题

点支式夹层玻璃具有良好的安全性能,当与中空玻璃结合使用时可兼具节能、安全的特性。现行规范尚未考虑夹层玻璃pvb夹层的抗剪作用,似乎显得较为保守。本文从pvb层的性能出发,使用有限元方法对点支式夹层玻璃板的受弯承载性能进行了分析,数值计算与现有试验结果吻合得较好。结果表明,在短期荷载作用下,规范设计方法显得较保守,本文建议虽然在短期荷载作用下适当的考虑pvb层的作用,但考虑幕墙工作环境,设计不宜考虑其贡献。

本文分别对点支式中空和夹层玻璃进行了承载性能试验,得出了点支式中空和夹层玻璃的荷载-位移及荷载-应力曲线以及点支式夹层玻璃在一定荷载作用下位移和应力随时间变化的关系曲线。试验结果表明:点支式中空玻璃和夹层玻璃随着荷载的增加,荷载-位移、荷载-应力变化曲线接近于线性;现行国家规程关于点支式中空玻璃和夹层玻璃位移和应力的计算值大于试验值,偏于保守。对规程有关点支式中空玻璃和夹层玻璃厚度取值的问题做进一步探讨是完全必要的;点支式夹层玻璃的位移和应力受荷载持续时间的影响较大。本文的试验结果可为规程的修订和工程设计提供参考。

点支式玻璃幕墙单层索网体系中,玻璃通过连接件和索网结构相连,参与支承结构的受力,本文利用ansys有限元软件建立玻璃和索网共同工作的模型,研究玻璃刚度及节点约束对单层索网承载性能的影响,并结合相关试验和计算结果对有限元计算模型进行验证.结果表明:考虑玻璃作用降低了索网幕墙的位移和索力,对索网承载性能有利;节点约束能力越强,玻璃的贡献越大.

目前,点式玻璃幕墙在在现代建筑中得到了日益广泛的应用,其承载性能研究通常采用驳接件与玻璃分开进行分析。利用有限元3d实体模型,考虑了尼龙垫层在矩形驳接件与玻璃之间的作用,设置了各种参数,在考虑风荷载和自重荷载共同作用下,分析了各种参数对矩形驳接件与单层玻璃整体协同工作时玻璃面板的承载性能的影响,并与规范中点支式幕墙中玻璃计算的结果进行比较,为进一步完善点式玻璃的设计和在实际工程中点式玻璃幕墙进行整体受力分析提供了依据。

玻璃面板的强度设计中,带孔玻璃板孔边的破坏应力至今尚没有方便的公式来计算,目前设计中孔边应力一般不予计算,然而孔边应力恰是强度设计中应力控制的一个关键点。在试验的基础上,通过曲线拟合和插值的方法得到了带孔玻璃板的孔边破坏应力,为点支承玻璃板的设计提供了参考。

夹层玻璃pvb层的剪切模量受时间、温度影响较大,这给点支式夹层玻璃承载性能的计算带来了一定的困难。本文采用有限差分法,计算了点支式夹层玻璃板位移的发展过程,计算得到的20℃下的位移曲线与试验曲线较接近。夹层玻璃板的剪切变形较大,在设计中不可忽略;同时,现行规范不计pvb层的抗剪作用,设计结果过于保守。本文建议对国内的点支夹层玻璃进行相关试验研究,根据剪切模量对夹层玻璃的承载性能进行较可靠、经济的设计。

采用ansys有限元软件对四边简支夹层玻璃受弯进行数值分析,并与受弯承载力试验结果比较,研究夹层玻璃的受力特点,进而得出准确的夹层玻璃的力学计算模型。在夹层玻璃承载力试验和大量数值模拟的基础上,与国内外玻璃幕墙规程进行比较,归纳总结出pvb胶片对夹层玻璃承载力的影响程度,对现行《玻璃幕墙工程技术规范》(jgj102—2003)中关于夹层玻璃在风荷载等短期荷载作用下的挠度公式进行修正并给出修正系数。

本文进行了点支式幕墙夹层玻璃承载性能的短期试验和长期试验,测得了点支式夹层玻璃的荷载-位移及荷栽-应力曲线。并且得到了夹层玻璃在一定荷载作用下位移和应力随时间变化的关系曲线,分析了夹层玻璃的蠕变性能。试验值与规范值的综合分析表明现行规范对点支式夹层玻璃的设计计算偏于保守。本文工作为今后规程的进一步完善和修订做了一些探讨。

以某大厦单元式幕墙抗风压性能实验为例,测得了同一单元中单层玻璃与中空玻璃的压力差—挠度曲线,并将试验结果与jgj102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》的计算结果进行比较。对该规范中玻璃挠度计算折减系数η对同等条件下单层玻璃和中空玻璃影响进行了探讨,并对中空玻璃等效厚度取值进行了修正,给出了修正系数,为今后规范的进一步完善和修订做了一些探讨工作。

基于小挠度薄板的近似理论,采用有限差分法分析了4点支承带孔玻璃板位移和应力的分布规律,并通过对点支承处进行特殊处理,建立了奇点模型,同时提供了孔边应力的计算公式。该计算模型描绘了点支玻璃板中应力分布的特点,直观、理论性强且操作简便,且计算结果与现行规程、有限元计算的结果较好的吻合。孔边应力的计算方法可为规程的补充提供必要理论依据。

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单层玻璃的热量流失

对一般窗户的性能要求，包括有保温性、隔声性、透光性、气密性、水密性、抗风压性等方面。

钢板压弯计算 型号φ 屈服强度 σs/mpa 板厚t/mm 成形后外 圆弧半径r 弹性模量e 钢板的中性 层半径 选择内圆 模具半径 下料中心 线弧长 压型时弧 角 1033455.861.521000058.654.10933173.8174.6784 1113455.865.521000062.657.502010 1183455.86921000066.160.441770 1283455.87421000071.164.59550 1373455.878.521000075.668.288430 1393455.879.521000076.669.103310 1433455.881.521000078.670.72685236.6184.1255 测试345304002