3 夾層玻璃承載性能的理論研究
3.1 理論分析方法
通過(guò)對(duì)四邊簡(jiǎn)支夾層玻璃的有限元分析,并與試驗(yàn)結(jié)果比較,得出準(zhǔn)確的夾層玻璃的力學(xué)計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上對(duì)不同厚度的夾層玻璃進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,歸納總結(jié)出PⅤB膠片對(duì)夾層玻璃承載力的影響程度,并通過(guò)影響系數(shù)來(lái)對(duì)現(xiàn)行玻璃幕墻規(guī)范中夾層玻璃計(jì)算公式進(jìn)行修正,得出符合實(shí)際情況的計(jì)算方法。在本文中采用國(guó)際通用有限元分析軟件ANSYS對(duì)四邊簡(jiǎn)支來(lái)層玻璃進(jìn)行力學(xué)分析。分析時(shí),對(duì)于組成夾層玻璃的材料的特性參數(shù)采用試驗(yàn)所得數(shù)據(jù),支撐條件采用四邊簡(jiǎn)支來(lái)進(jìn)行數(shù)值模擬。在夾層玻璃的計(jì)算模型中包含兩種材料,上下兩層為玻璃,中間為PVB膠片層,全部采用solid5單元來(lái)模擬。通過(guò)有限元分析結(jié)果和承載力試驗(yàn)結(jié)果的比較,可以得到一種與四邊簡(jiǎn)支夾層玻璃實(shí)際受力特點(diǎn)吻合較好的有限元計(jì)算模型,并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值結(jié)果的對(duì)比分析,給出符合實(shí)際模型的準(zhǔn)確的夾層玻璃的計(jì)算公式。
3.2 夾層玻璃的有限元分析結(jié)果
對(duì)試驗(yàn)中所采用的夾層玻璃進(jìn)行有限元計(jì)算,
玻璃面板平面尺寸為15O0×15O0,厚度為6+1.14+6夾層玻璃,計(jì)算模型中所使用的單元solid45單元,邊界條件為四邊簡(jiǎn)支。表1中給出了有限元計(jì)算值和試驗(yàn)值(平均值)的比較。
3.3 四邊簡(jiǎn)支夾層玻璃的計(jì)算方法
對(duì)夾層玻璃的計(jì)算公式進(jìn)行修改時(shí),必須考慮各種因數(shù)的影響。本文中,取高溫下膠片的材料特性代入數(shù)值模擬中,并且通過(guò)大量的不同規(guī)格、不同厚度的夾層玻璃的有限元數(shù)值模擬分析比較,在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,并適當(dāng)考慮工程設(shè)計(jì)安全度的要求,得到如下關(guān)于夾層玻璃的規(guī)范修正公式計(jì)算公式：
其他參數(shù)同《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》根據(jù)修正后的夾層玻璃撓度的計(jì)算公式,分別計(jì)算出夾層玻璃在各級(jí)荷載作用下的撓度值,如表2中所示。
為了對(duì)比分析,現(xiàn)給出四邊簡(jiǎn)支夾層玻璃在荷載作用下的原規(guī)范值、試驗(yàn)值、有限元模擬理論值和修正后的規(guī)范計(jì)算值,如圖12所示。
4.結(jié)論
1)提出測(cè)量夾層玻璃中間膠片的材料本構(gòu)關(guān)系的試驗(yàn)方法,并通過(guò)夾層玻璃承載力試驗(yàn)對(duì)所測(cè)得的值進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明PVB膠片本構(gòu)關(guān)系的測(cè)量方法可靠,結(jié)果合理。
(2)給出在進(jìn)行夾層玻璃數(shù)值模擬時(shí),PVB膠片的材料性能,如表3所示。可供廣大設(shè)計(jì)捋在數(shù)值模擬時(shí)參考。
(3)規(guī)范由于沒(méi)有考慮膠片的黏結(jié)影響,其關(guān)于四邊簡(jiǎn)支夾層玻璃的位移計(jì)算值遠(yuǎn)大于試驗(yàn)值,偏于保守,對(duì)其進(jìn)行修正存在必要性。
(4)通過(guò)理論和試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,給出了可供在實(shí)際分析中使用的四邊簡(jiǎn)支夾層玻璃的有限元計(jì)算模型。
(5)通過(guò)大量的數(shù)值模擬以及試驗(yàn)結(jié)果的分析,對(duì)現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行了相應(yīng)的修正,給出了符合實(shí)際受力性能的夾層玻璃的撓度計(jì)算公式,優(yōu)化夾層玻璃的計(jì)算,節(jié)省材料資源,可供廣大幕墻設(shè)計(jì)人員在實(shí)際工程中作為設(shè)計(jì)參考。
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作者簡(jiǎn)介:陳峻,男,1972.11出生,高級(jí)工程師
基金項(xiàng)目:國(guó)家自然基金資助項(xiàng)目
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