点式支承玻璃建筑中玻璃板的承载性能研究综述.pdf

钢结构工程研究④ 《钢结构》2002增刊 点式支承玻璃建筑中玻璃板的 承载性能研究综述 马 赢1 石永久1王元清1罗忆2徐悦2 (I．清华大学建筑玻璃与金属结构研究所，北京100084) (2．晶艺特种玻璃工程集团。北京100045) 摘要：本文概括介绍了点支承玻璃建筑体系的特点以及在设计中需要注意的问题，在此基础上突出介绍 国内外在点支承玻璃板的承载性能方面的研究现状，并对今后的研究方向与需要解决的问题作出一定的展 望。 关键词：点式支承抗弯强度抗减强度应力集中 1前言 玻璃在16世纪前还是只用于教堂建筑的奢侈品，19世纪己广泛的应用于钢结构的温 室建筑中。fl】【21随着科技进步，玻璃幕墙技术在近年来飞速发展，而点支式玻璃建筑体系更 是以其通透良好、构造灵活等优点成为该领域的新宠。【31【4】但同时应当看到，点式支承玻璃 幕墙技术在我国应用、发展的时间并不长，大量的工作、研究有待进行与完善。 2点支玻璃体系设计中的特殊要求 建筑点支式玻璃建筑是由金属连接件与紧固件将玻璃与支承结构连接成一个整体的组 合式建筑结构，【3】与有框(含隐框、半隐框)玻璃体系相比较构造较独特，在设计与施工 中应特别注意一些问题。 2．1玻璃 点支式玻璃体系的支承点通过玻璃上的圆孔与玻璃连接，玻璃板由于钻孔而导致孔边 玻璃强度降低约30％，故该体系必须采用强度较高的钢化玻璃(钢化玻璃的抗冲击强度是 浮法玻璃的3．5倍，抗弯强度是浮法玻璃的2．5倍)，所以机械加工(磨边、倒棱、开孔) 应在钢化前进行。[51161 玻璃板边缘因加工带来的微裂纹使强度有所降低，故边缘强度约取大面强度的70％， 但因边缘受弯应力较小，该处强度一般不起控制作用，但对于局部强度、连接强度应予考 虑。同时在设计时应考虑，点支玻璃板开孔边缘分布大量微裂纹，且应力集中程度较高， 使玻璃的强度显示出较大随机性。[71 钢结构工程研究④ (，钢结构》2002增刊 点支体系玻璃板的种类、形式较多，应根据不同需要选用。如在对保温隔热有较高要 求的建筑中可采用中空玻璃，在对安全性能要求较高的场所应采用夹胶玻璃。北京植物园 植物展览温室，为满足植物对于紫外线的特殊需要，从法国进口超自玻璃原片，并精确的 分割成尺寸不同、形状各异的8000多片。{21玻璃板种类、形式的多样化，增加了设计的复 杂性，在性能参数不确定的情况下，应进行试验实测。p1 2．2金属连接件 金属连接件主要包括固定件和紧固件，主要作用是将玻璃面板固定在支承结构上，它 不仅应具有较优美的造型，还应能改善开孔玻璃板的承载性能，如降低孔边的应力水平、 允许少量的位移来调节安装误差等等。 紧固件的形式通常可分为沉头与浮头两种形式。前者沉入玻璃表面，面板平整，不易 积灰，但需要开锥形孔，要求玻璃板厚不小于lOmm：后者凸出于玻璃面板外，无需开锥 形孔，一般要求玻璃板厚不小于6ram。[51161 2．3密封材料 点支式玻璃幕墙采用夹层玻璃时，应采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片干法加工合成 技术，且胶片厚度不得小于0．76mm。玻璃与玻璃之间采用耐候硅酮胶密封，玻璃与金属结 构之间采用结构硅酮胶粘结。建筑点支式玻璃技术中密封胶只起密封作用，不必进行强度 计算。在使用前必须进行胶与接触材料的相容性试验。151{9】 3点支式玻璃板承载性能的研究现状 相关资料显示，即使在玻璃幕墙技术已经得到了一定发展的美国、德国，在点支式幕 墙建筑体系这个领域内也并未形成一套成熟的理论体系，仅有一些行业标准而已。【loJ国内 外针对点支式玻璃板的各项承载性能，综合运用了弹性理论、有限元计算、试验等方法进 行了分析研究，这里对一些成果进行介绍与对比。 3．1点支玻璃板的抗弯性能研究 玻璃是典型的脆性材料，几乎所有的玻璃破碎都是由拉应力下表面裂纹的发展而引起 的，故承载能力主要取决于其抗拉能力，而玻璃的抗弯强度接近于玻璃的抗拉强度。同时， 风荷载在幕墙所承受的各种荷载中起主导作用，其他荷载的影响可以通过与风荷载的相对 比例进行折算。基于以上原因，目前各种研究主要集中于玻璃板在均布风载下的抗弯承载 性能，如计算玻璃板