初步设计时采用的典型荷载持续时间与温度的组合为:(1)风荷载:3秒持荷时间、50℃度;(2)雪荷载:30天/23℃温度。对立面幕墙而言,主要采用风荷载的对应项。
由于离子性胶片在国内尚处于应用初期阶段,其剪切模量取值宜保守些。竖直立面幕墙中查表确定离子性胶片剪切模量时,温度值可取50℃确定;风荷载起控制作用时,持荷时间可取1min。待订货后按供订货厂提供的参数调整。
例. 幕墙玻璃分格(B×H)1.2m×1.5m WK=4000N/m2 W=5600N/m2 设计基本地震加速度0.10g 6(浮法)+0.38+6(浮法)夹层玻璃,验算玻璃强度、挠度。
解: 边长比a/b=1.2/1.5=0.8 弯矩系数 φ=0.0628
夹层玻璃自重标准值 GAK=1×t×GK=1×0.012×25600=307N/m2
夹层玻璃地震作用标准值 qEK=βEαmaxGAK=5×0.08×307=123N/m 2
夹层玻璃地震作用设计值 qE=1.3 qEK=1.3×123=160N/m2
荷载(作用)组合设计值 q= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2
荷载(作用)组合标准值 qk= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2
一. PVB夹层玻璃
PVB夹层玻璃(1)
PVB夹层玻璃考虑PVB中间层胶片剪力传递系数.(按ASTM E1300-09a、prEN13474-1)
ts=0.5(t1+ t2)+ t v=0.5×(6+6)+0.38=6.38
ts,1= ts t1/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
ts,2= ts t2/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
IS= t1 ts,22+ t2 ts,12=6×3.192+6×3.192=122
Γ=0
PVB夹层玻璃D等效厚度 te,w=(t13+ t23+12ΓIs)1/3=(63+63+0)1/3=7.6 mm
PVB夹层玻璃(内力)等效厚度 t1e,σ= t2e,σ=te,w 3/ (t1+2Γts,2)1/2=[7.63 /(6+0)] 1/2=8.6 mm
作用在夹层玻璃上的风荷载标准值 WK=4000N/m2
作用在夹层玻璃上的风荷载设计值 W=5600/m2
作用在夹层璃璃上的地震作用标准值 qEK=123/m2
作用在夹层玻璃上的地震作用设计值 qE =1.3×123=160N/m2)
荷载(作用)组合设计值 q1(2)= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2
荷载(作用)组合标准值 qk1(2)= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2
折减计算系数 θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=21 折减系数 η1=0.89
θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=4.8 折减系数 η2=1
夹层玻璃截面设计最大正应力值 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
夹层玻璃跨中挠度 D=Et3/12(1-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=1/80<1/60
PVB夹层玻璃(2)改用8(浮法)+0.38+6(浮法)
PVB夹层玻璃考虑PVB中间层胶片剪力传递系数.(按ASTM E1300-09a、prEN13474-1)
ts=0.5(t1+ t2)+ t v=0.5×(8+6)+0.38=7.38
ts,1= ts t1/(t1+ t2)=7.38×8/(8 +6)=4.22
ts,2= ts t2/(t1+ t2)=7.38×6/(8+6)=3.16
IS= t1 ts,22+ t2 ts,12=8×4.222+6×3.162=202
Γ=0
PVB夹层玻璃D等效厚度 te,w=(t13+ t23+12ΓIs)1/3=(83+63+0)1/3=9 mm
PVB夹层玻璃(内力)等效厚度 t1e,σ=te,w 3/ (t1+2Γts,2)1/2=93 /(8+0)] 1/2=9.6 mm
PVB夹层玻璃(内力)等效厚度 t2e,σ=te,w 3/ (t1+2Γts,2)1/2=[93 /(6+0)] 1/2=11mm
作用在夹层玻璃上的风荷载标准值 WK=4000N/m2
作用在夹层玻璃上的风荷载设计值 W=5600/m2
作用在夹层璃璃上的地震作用标准值 qEK=123/m2
作用在夹层玻璃上的地震作用设计值 qE =1.3×123=160N/m2)
荷载(作用)组合设计值 q1(2)= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2
荷载(作用)组合标准值 qk1(2)= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2
折减计算系数 θ1-1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×9.64)=4 折减系数 η1=1
θ1-2= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×114)=3 折减系数 η1=1
θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=4.8 折减系数 η2=1
夹层玻璃截面设计最大正应力值 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
夹层玻璃跨中挠度 D=Et3/12(1-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=1/109<1/60
PVB夹层玻璃(3)
PVB夹层玻璃考虑PVB中间层胶片剪力传递系数.(按ASTM E1300-09a、prEN13474-1)
ts=0.5(t1+ t2)+ t v=0.5×(6+6)+0.38=6.38
ts,1= ts t1/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
ts,2= ts t2/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
IS= t1 ts,22+ t2 ts,12=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夹层玻璃D等效厚度 te,w=(t13+ t23+12ΓIs)1/3=(63+63+12×0.447×122)1/3=10.3 mm
PVB夹层玻璃(内力)等效厚度 t1e,σ=t2e,σ=te,w 3/( t2+2Γts,2)1/2=[10.33 /(6+2×0.447×3.19)] 1/2=11.1 mm
作用在夹层玻璃上的风荷载标准值 WK=4000N/m2
作用在夹层玻璃上的风荷载设计值 W=5600/m2
作用在夹层璃璃上的地震作用标准值 qEK=123/m2
作用在夹层玻璃上的地震作用设计值 qE =1.3×123=160N/m2)
荷载(作用)组合设计值 q1(2)= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2
荷载(作用)组合标准值 qk1(2)= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2
折减计算系数 θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×10.34)=10.2 折减系数 η1=0.95
θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×10.34)=2.4 折减系数 η2=1
夹层玻璃截面设计最大正应力值 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
夹层玻璃跨中挠度 D=Et3/12(1-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=1/174<1/60
二. .离子型夹层玻璃
离子型夹层玻璃(1). (按ASTM E1300-09a、prEN13474-1)
离子型夹层玻璃中间层胶片剪力传递系数
ts=0.5(t1+ t2)+ t v=0.5×(6+6)+0.38=6.38
ts,1= ts t1/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
ts,2= ts t2/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
IS= t1 ts,22+ t2 ts,12=6×3.192+6×3.192=122
G=3.8 (风荷载起控制作用)
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
离子型夹层玻璃D等效厚度 te,w=(t13+ t23+12ΓIs)1/3=(63+63+12×0.952×122)1/3=12.2 mm
离子型夹层玻璃(内力)等效厚度 t1e,σ=t2e,σ=(te,w 3/ t2+2Γts,2)1/2=[12.23 /(6+2×0×3.19)] 1/2=12.3mm
作用在夹层玻璃上的风荷载标准值 WK=4000 N/m2
作用在夹层玻璃上的风荷载设计值 W=5600 N /m2
作用在夹层玻璃上的地震作用标准值 qEK=123 N /m2
作用在夹层玻璃上的地震作用设计值 qE =1.3×123=160N/m2
荷载(作用)组合设计值 q1(2)= qE +0.2 W =1680+0.2×5600=1280N/m2
荷载(作用)组合标准值 qk1(2)= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2
折减计算系数 θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×12.34)=5 折减系数 η1=1
θ2= qKL4/Et4=0.923×10-3×12004/(0.72×105×12.34)=1.2 折减系数 η2=1
夹层玻璃截面设计最大正应力值 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
玻璃跨中挠度 D=Et3/12(1-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=1/273<1/60
.离子型夹层玻璃(2). (按ASTM E1300-09a、prEN13474-1)
离子型夹层玻璃中间层胶片剪力传递系数
ts=0.5(t1+ t2)+ t v=0.5×(6+6)+0.38=6.38
ts,1= ts t1/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
ts,2= ts t2/(t1+ t2)=6.38×6/(6+6)=3.19
IS= t1 ts,22+ t2 ts,12=6×3.192+6×3.192=122
G=11.3 (风荷载起控制作用)
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
离子型夹层玻璃D等效厚度 te,w=(t13+ t23+12ΓIs)1/3=(63+63+12×0.874×122)1/3=12mm
离子型夹层玻璃(内力)等效厚度 t1e,σ=t2e,σ=(te,w 3/ t2+2Γts,2)1/2=[12.23 /(6+2×0.874×3.19)] 1/2=12.2mm
作用在夹层玻璃上的风荷载标准值 WK=4000 N/m2
作用在夹层玻璃上的风荷载设计值 W=5600 N /m2
作用在夹层玻璃上的地震作用标准值 qEK=123 N /m2
作用在夹层玻璃上的地震作用设计值 qE =1.3×123=160N/m2
荷载(作用)组合设计值 q1(2)= qE +0.2 W =1680+0.2×5600=1280N/m2
荷载(作用)组合标准值 qk1(2)= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2
折减计算系数 θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×12.24)=5 折减系数 η1=1
θ2= qKL4/Et4=0.923×10-3×12004/(0.72×105×12.24)=1.2 折减系数 η2=1
夹层玻璃截面设计最大正应力值 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
玻璃跨中挠度 D=Et3/12(1-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=1/260<1/60
从上述讨论中,可看出:
1.G值的取值对PVB夹层玻璃影响比较明显,而离子型夹层玻璃影响比较小;
2. PVB夹层玻璃内外片不等厚时比等厚时的等效厚度增加明显;
3.JGJ102-2013第6.2.1、6.2.3要改为“沿周边支承的单片(夹层)玻璃------”;第6.2.4要改为“夹层玻璃的等效厚度可通过试验确定。单层胶片夹层玻璃的等效厚度也可按下列公式计算:”
4.离子型夹层玻璃G值的取值,规范要力争在调查研究基础上在规范中列出,供设计、材料检验使用。
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