本文作者：黃小坤 劉剛 史蒂文·本尼森
Experhnental Research on Bending Behaviors of
Laminated Glass Panels under Various Temperature
Huang Ⅹiaokun, Liu Gang, Stephcn J Bennison
(1.China Academy of Building Research,Beijing100013;
2.E。I,DuPont de Nemours&Co。Inc。, USA)
[Abstract]Laminated glass is wildly used as a kind of safety gla“ in windows,door andcurtain wa11s. As the different mechanical characteristics of intcrlayer shns and the annealed glass, the mechanical behaviors and broken states of lan1inated glasscs are diverse。 The influence of the interlayer film is not considered in designing of lan1inatcd glass according to the national industry code "Technical code for glass curtain wall engineeing"JGJ102-2003,and it is conservative.Thc mechanical behaviors of interlayer slms arc affected greatly by temperaturc and theloading tinle, so the bending behaviors of lan1inated glass are affected by these factors largely. Thecomparison test research at different temperatures on the bcnding bchaviors of lnonolithic annealcd glass,
PVB laminated glass and ionoplast laminated glass undcr sholt tern1and long tcnn loading is canrrcd out, and the design method of effective thickness of lalllinated glass in Eurocode is discussed in this paper. The conclusions could be as reference of the application of lan1inated glass in facade enginecring and the rcvising of relative national codes.
[Key words] laminated glass; high temperature ; bending test; PVB interlayer; Ionoplast interlayer
1．概述
建筑幕墻已成為我國(guó)公共建筑外立面的主要表現(xiàn)形式之一,為建筑的多樣性提供了很好的手段。由于玻璃自身為
脆性材料,在發(fā)生破壞時(shí)極易造成人員傷害,因此需采取可靠的措施,提高玻璃構(gòu)件的安全性能。
夾層玻璃通過(guò)中間層膠片將2片或2片以上的單片玻璃粘合為整體,改變了玻璃的破壞形態(tài)和受力性能,是一種廣泛應(yīng)用的
安全玻璃。
夾層玻璃的受力性能受到多種因素的影響。我國(guó)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《
玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JC,J102-⒛03)[1]中對(duì)于夾層玻璃的設(shè)計(jì)方法,并未考慮中間層膠片的有利作用,僅將
荷載按剛度分配到各個(gè)單片玻璃進(jìn)行設(shè)計(jì),是偏于保守的;歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)國(guó)家在夾層玻璃設(shè)計(jì)計(jì)算中,均以不同方式考慮了中間層膠片的有利作用,比較客觀的反映了夾層玻璃的特性。研究[2]證明,不同中間層膠片夾層玻璃的受力性能存在很大差異。目前,我國(guó)對(duì)于不同中間層膠片的夾層玻璃受力性能及膠片自身性質(zhì)的研究尚在進(jìn)行中。
由于膠片自身的特性,環(huán)境溫度和荷載作用的時(shí)間(持荷時(shí)間)對(duì)夾層玻璃的受力性能有較大影響。隨著溫度升高和持荷時(shí)間的增加,中間層膠片的
彈性模量和剪切模量均有很大變化,進(jìn)而對(duì)夾層玻璃的受力性能產(chǎn)生較大影響[2]。本文采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN/iso1288-3中規(guī)定的四點(diǎn)受彎試驗(yàn)方法,奸普通玻璃、
PVB夾層玻璃和SentryGlass離子性中間層夾層玻璃(以下簡(jiǎn)稱(chēng)離子性中間層夾層玻璃)在不同溫度下的短期和長(zhǎng)期受彎性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究,同時(shí)對(duì)我國(guó)規(guī)范和歐洲標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于夾層玻璃的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了討論。
2 試驗(yàn)概況
在常溫下,不同中間層膠片夾層玻璃,其短期和長(zhǎng)期荷載作用下的受彎
承載能力、變形性能和破裂后繼續(xù)持荷的能力存在明顯區(qū)別。本次試驗(yàn)對(duì)在25℃ -80℃ 溫度范圍內(nèi)的單片
退火玻璃和兩種中間層膠片夾層玻璃試仵的短期和長(zhǎng)期受彎性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。夾層玻璃的中間層材料分別采用PⅤB膠片和%n唧G1as離子型膠片。
2.1 試件
試件包括普通單片玻璃、PⅤB夾層玻璃和離子性中間層夾層玻璃三種,其中短期受彎試驗(yàn)共9片,每種三片;長(zhǎng)期受彎試驗(yàn)共6片,每種2片。試件尺寸均為1lOOmm×360mm× 10mm,中間層膠片厚度均為0.76mm。試件編號(hào)及基本參數(shù)如表2,1和表2.2。
2.2 試驗(yàn)設(shè)備
制作了專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)
保溫箱以保持試件溫度環(huán)境,采用手動(dòng)液壓千斤頂加載,如圖2.1。采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)方法進(jìn)行加載,如圖2.2。
2.3 加載步驟
2.3.1 短期荷載受彎試驗(yàn)
首先安裝試件和數(shù)據(jù)采集設(shè)備(位移計(jì)、應(yīng)變片、導(dǎo)線),將保溫箱封閉,開(kāi)動(dòng)加熱器,將箱內(nèi)溫度加熱到指定溫度,恒溫穩(wěn)定1h;將儀表調(diào)零,采用手動(dòng)液壓千斤頂緩慢均勻加載,由數(shù)據(jù)采集設(shè)備讀取測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值,采集數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔為2s。當(dāng)試件中點(diǎn)應(yīng)變達(dá)到350左右時(shí),保持荷載1血n;卸載后將溫度升高到下一溫度級(jí)別,重復(fù)上述步驟。環(huán)境溫度共分為6級(jí),分別是25℃、40℃ 、50℃ 、60℃、70℃和SO℃ 。
2.3.2 長(zhǎng)期荷載受彎試驗(yàn)
安裝試件和數(shù)據(jù)采集設(shè)各(位移計(jì)、應(yīng)變片、導(dǎo)線),將保溫箱封閉;開(kāi)動(dòng)加熱器,將箱內(nèi)溫度加熱到指定溫度,恒溫穩(wěn)定1h;儀表調(diào)零后將標(biāo)定好重量的鐵塊緩慢放置于試件上進(jìn)行加載,荷載大小為100N;持荷2小時(shí),采集試驗(yàn)數(shù)據(jù),每次采集的時(shí)間間隔為5min;卸載<后將溫度升高到下一級(jí)別,重復(fù)以上步驟。環(huán)境溫度分為3級(jí),分別是3O℃ 、50℃ 和80℃ 。
2.4 量測(cè)方案
量測(cè)每級(jí)荷載下試件下表面中點(diǎn)的
撓度和應(yīng)變、加載時(shí)間、應(yīng)變片附近溫度。撓度、應(yīng)變以及溫度的測(cè)點(diǎn)布置如圖2,3。
3 試驗(yàn)結(jié)果
3.1 短期荷讖受舒性能試驗(yàn)繚果
3.1.1 應(yīng)力分布
在不同溫度下,試件下
表面應(yīng)力達(dá)到⒛MPa時(shí)試件承受的荷載如圖3,1所示。
由圖3.1可知,當(dāng)試件下表面中點(diǎn)的表面應(yīng)力達(dá)到⒛MPa時(shí),三種試件呈現(xiàn)以下特性:
1)在不同的溫度等級(jí)下,單層退火玻璃承受的荷載值基本維持不變,約為560N,即在應(yīng)力為常數(shù)時(shí)所承受的荷載值隨溫度的變化不明顯;
2)在相同的溫度等級(jí)下,PⅤB夾層玻璃承受的荷載值較等厚度單層玻璃和離子性中間層夾層玻璃承受的荷載低。隨溫度升高,其差異逐漸增大,在溫度為25℃時(shí)約為480N,在40℃時(shí)荷載值已降低到約硐0N,在gO℃ 時(shí)荷載值約為300~350N;
3)在40℃以下時(shí),離子性中間層夾層玻璃承受的荷載值基本不隨溫度變化而改變,而且稍高于單層退火玻璃承受的荷載值,約為580N;溫度超過(guò)婀℃后,其所承受的荷載隨溫度升高逐漸降低,在50℃ 時(shí)約550N,在gO℃ 時(shí),荷載降低較多,但仍有約450N,與同厚度的PⅤB夾層玻璃在25℃時(shí)的荷載(約4800N)較接近。
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