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夾層玻璃幕墻計算與新型夾層玻璃幕墻

來源:中國幕墻網收集整理  作者:龍文志  日期:2012-8-3
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  摘要:介紹了安全、節能的新型SGP夾層玻璃,運用復合材料的彈性力學概念對改進現行夾層玻璃力學計算進行了探討,提出了適用于玻璃采光頂和玻璃外窗、幕墻的夾層玻璃的設計計算。
  關鍵詞:防飛濺防墜落玻璃;防臺風玻璃;SGP夾層玻璃;剛性復合狀態;彈性復合狀態;分離復合狀態;粘彈性力學;復合材料彈性力學
  2.3臺風地區的玻璃外窗、幕墻和玻璃采光頂更需要防飛濺、防墜落防臺風玻璃。

  2.3.1臺風是大氣層氣壓突然轉變所引起的,臺風從海面吹上岸及經過建筑吋,建筑物除受到威力巨大的狂風襲擊之外,有時還會遭到風暴中被卷起的碎石、樹枝等雜物的襲擊,這種沖擊荷載促使鋼化玻璃爆裂飛濺。

  2.3.2臺風地區的玻璃外窗、幕墻和玻璃采光頂的玻璃爆裂飛濺之后,建筑物出現破洞,風將直入建筑物內造成強大內壓,臺風的外、內壓共同作用,掀翻屋頂、墻壁倒塌。

  2.3.3防臺風玻璃可抵抗夾帶碎石風暴的撞擊而不會破碎。即使碎了,破了玻璃也要l留在窗框里,而不會掉落。保留在窗口的玻璃必須能抗拒不斷轉變風向的強風。這就是防臺風玻璃。

  2.3.4臺風對玻璃窗口與窗板開口的影響情況。

  研究表明,當臺風襲來時,在9m以下的窗口需能抵抗大塊石塊的擊穿,在9m以上的窗口需能抵抗來自附近的瓦礫及其他小塊雜物的沖擊。通過一系列的測試對臺風多發地區的外玻璃進行設計與選擇,
  三、新型SGP夾層玻璃
  3.1夾層玻璃中間層膠合層應具備如下特征:

  ①無色、有較高的透明度

  ②吸濕性低,以防止水分子侵入膠合層,產生氣泡脫膠

  ③有良好的熱穩定性,能經受溫度的變化而膠合層不脫膠或玻璃不被破壞,保證夾層玻璃的安全性;

  ④有良好的光穩定性,保證夾層材料在光的作用下,不易變色或發脆,保證夾層玻璃的光學性能;

  ⑤有良好的黏結力,當玻璃受到撞擊破裂時,玻璃不脫落,保證人身安全;

  ⑥具有良好的彈性,以增加夾層玻璃的抗穿透和吸振等性能。

  建筑幕墻門窗主要用干法夾層玻璃,符合上述要術有機膠合層材料主要為PVB膠片EVA膠片用得很少。近年來開發的SGP新膠片,性能優良,SGP夾層玻璃在玻璃采光頂和玻璃外窗、幕墻應用前景廣闊、良好。

  3.2 新型SGP膠簡介SGP膠片是夾層玻璃離子聚合物中間膜。美國杜邦公司生產的SGP離子聚合物中間膜性能優異,撕裂強度是普通PVB膜的5倍,硬度是PVB膜的30-l00倍。低變形率時,SGP夾層玻璃表現為彈塑料特性而PVB為超彈塑性,而高變形率時,PVB變硬并成為彈塑料特性,SGP在整個范圍內剛性較高。SGP夾層玻璃和同樣厚度的單片玻璃幾乎有相等的彎曲強度。同其他中間膜夾層玻璃相比,SGP夾層玻璃有更高的強度性能和剛性,可以有效地減少玻璃厚度,特別是有益于點式支撐玻璃。H.P.Whitc實驗室和標準國家研究所的性能測試表明,用相同厚度的SGP膜制成的夾層玻璃和聚碳酸酯制成的夾層玻璃性能相當。SGP膜夾層玻璃具有更好的保安防范性能。比如采用2.3mm厚的SGP膜制成的夾層玻璃可以成功抵擋高達200kPa(30psi)過壓的爆炸。

  3.3 新型SGP夾層玻璃的應用
  3.3.1結構玻璃首選產品與PVB相比,SGP與金屬之間以離子鍵方式結合,具有更強的黏結能力,黏結強度達到20.7MPa以上。是結構玻璃首選產品。

  3.3.2隱點玻璃幕墻及采光頂。

  上海東方藝術中心采用點支式玻璃幕墻,但與普通點支式不同之處在于其不銹鋼支承頭未露出夾層玻璃表面,而是隱藏于夾層玻璃中,這也是幕墻遠看如同全隱框膠粘玻璃幕墻的原因。這種做法在安德魯設計的日本大阪海事博物館中同樣出現過。這個建筑點支幕墻較為特別,內層玻璃采用沉頭連接件,外側玻璃整體(不開孔)膠粘于放置了沉頭連接件的內層玻璃,稱為隱點玻璃幕墻。隱點玻璃消除了連接點的漏水、漏氣,提升玻璃幕墻及采光頂的水密及氣密性能。

  3.3.3夾膠節能玻璃

  SGP膜能與金屬有很優良的粘接力,可與在線LOE玻璃結合而成夾膠節能玻璃,既有防飛濺的安全性,又有LOE玻璃的節能性。有望替代LOE中空玻璃

  3.3.4市場估測。2007-2020年平均每年新建玻璃幕墻1000(含點式玻璃幕墻)萬平方米平均每年新建玻璃采光頂1000(含玻璃雨棚)萬平方米平均每年新建窗玻璃10000萬平方米平均每年節能改造玻璃幕墻、窗玻璃3000萬平方米總計15000萬平方米,若30%采用SGP夾膠玻璃和夾膠帶節能玻璃,則平均每年需求量將可能大于4500萬平方米。

  3.4推廣應用尚需解決的問題。

  3.4.1 SGP膠膜的開發和生產。目前只有美國杜邦公司已開發、生產。不可全部依賴進口,需要中國企業自主創新、或與杜邦合作創新開發生產。

  3.4.2 在中國建造SGP夾膠玻璃生產工藝和設備。或SGP夾膠節能玻璃生產工藝和設備。

  3.4.3興建 SGP夾膠玻璃或SGP夾膠節能玻璃幕墻及玻璃采光頂的產業鏈。

  3.4.4 研發SGP夾膠玻璃或SGP夾膠節能玻璃幕墻及玻璃采光頂的設計理論、計算、施工、安裝及檢測試驗。

  3.4.5 編制SGP夾膠玻璃或SGP夾膠節能玻璃幕墻及玻璃采光頂的材料、產品技術標準及工程技術規范。

  四、夾層玻璃復合狀態及判別式:
  4.1夾層玻璃受彎的三種狀態。

  (1)剛性復合狀態:膠有足夠的粘結強度,保證粘結玻璃的協調共同工作;可視其為以膠為粘結夾層的整體玻璃板受彎。則此夾層玻璃板可按一整塊,厚度為各層玻璃厚度之和的玻璃,進行應力分析和強度計算。

  (2)分離復合狀態:膠的粘結強度不足或失效,不能考慮其參與玻璃板的共同受力。忽略該夾膠層抗彎貢獻,則可按一塊各片疊置的玻璃板的受彎工作,進行應力分析和強度計算
  (3)彈性復合狀態:膠有足夠的粘結強度和剪切強度,夾膠層抗彎貢獻,介于剛性復合狀態:和分離復合狀態之間,按疊層板復合材料力學進行應力分析和強度計算。【完】
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