同济大学建筑玻璃幕墙结构课件-第四章 玻璃面板的设计与计算.pdf
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同济大学建筑玻璃幕墙结构课件-第四章 玻璃面板的设计与计算.pdf
1应力校核：点式坡璃幕墙的坡璃面板，在垂直于坡璃平面的荷载作用下 最大应力可按考虑几何非线性的有限元方法计算，也可按照下列公式计算：
《建筑玻璃幕墙结构》
农业标准算 o O 6mql, Q 1 0 O g C Lb C
②度校核：规范规定四点支承玻璃面板只对风荷载标准值作用下的最大挠度进行 校核。 在垂直于幕墙平面的风荷载作用下，四点支承玻璃面板的最大挠度应 符合下列规定：
d f ≤d f.lim
玻璃板跨中最大度同最大应力一样可按者虑儿何非线性的有限元 方法计算，也可按下列公式进行计算：
四边形玻璃面板可采用四点支承，有依据时也可采用六点支承；三角形班 璃面板可采用三点支承。玻璃面板支承孔边与板边距离不宜小于70mm。 采用浮头式连接件的幕墙玻璃厚度不应小于6mm；采用沉头式连接件的幕 墙玻璃厚度不应小于8mm。安装连接件的夹层玻璃和中空玻璃，其单片厚度也应符 合上述要求。 玻璃之间的空隙不应小于10mm，且采用硅酮建筑密封胶嵌缝。支承孔周边 应进行可靠的密封，当点支承玻璃为中空玻璃时，其支承孔周边应采取多道密封措 施。
《建筑玻璃幕墙结构》
①应力校核：玻璃面板在荷载组合作用下的最大应力应满足下列条件：
式中：J，为玻璃的弯曲强度设计值。当为玻璃面板的最大应力时，取大 面强度；当?为玻璃边缘的挤压应力，时，取边缘强度。 点式玻璃幕墙的玻璃面板，在垂直于玻璃平面的荷载作用下，其最大应力可采用 有限单元法计算得出。对于四点支承玻璃面板，其最大应力也可采用下式计算：
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在年温度变化影响下，玻璃边缘与边框接触时在玻璃面板中产生的挤压应力可按
②挠度校核：点支式玻璃幕墙在风荷载等组合作用下，同一块玻璃面板各支 点的位移差值和玻璃面板的挠度值不应大于b/100（6为玻璃面板的长边长 度）。即最大挠度应满足下列条件：
点支式玻璃幕墙的玻璃面板，在垂直于玻璃平面的荷载作用下，其最大挠度 可采用有限单元法计算得出。对于四点支承的玻璃面板，其最大度可采用 下式计算：
Biqklb df Et3
节点承载力较核：玻璃面板在垂直于玻璃平面的荷载作用下，其送 的承载力在必要时应按下式校核：
对于四点支承玻璃面板：
取尺寸为1200mm×1500mm×8mm的点支承玻璃板进行数值分析。垂直于板的均布 荷载为0.005MPa，弹性模量E为72000MPa，泊松比为0.2。 考虑如下两种边界条件： 边界一：四点在X、Y、Z三个方向上均施加位移约束。 边界二：点1在X、Y、Z三个方向上均施加位移约束；点2在Y、Z方向施加平动 约束；点3只在方向施加平动约束；点4在X、Z方向施加平动约束。容许玻璃面板 产生面内位移。
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由上图可见，当四个支承点处位移全被约束后，点支式玻璃面板展现了明显的儿何非 线性效应：但当支承点容许玻璃产生面内变形时，玻璃面板的儿何非线性效应不太明 显。目前广泛使用的点支爪件和连接件介于边界一和边界二之间。
由上图可见，当四个支承点处位移全被约束后，点支式玻璃面板展现了明显的儿何罪 线性效应：但当支承点容许玻璃产生面内变形时，玻璃面板的儿何非线性效应不太明 显。目前广泛使用的点支爪件和连接件介于边界一和边界二之间。
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《建筑玻璃幕墙结构》
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中空玻璃的设计计算公式是建立在空气不可压缩的假定基础上推导而得的，即 上下两片的挠度相等。
JGJ102规程关于中空玻璃的应力和位移计算公式是根据两个玻璃片独立承 受各自荷载、变形相等的假定推导而得的。由此得到的玻璃应力分布图如图 所示。
空玻璃计算 Q1 +t3 t, 0=0 Q Q2 3t1 t2 +t Q2
必须注意：中空玻璃的位移可以按照Q和t、Q,和t或Q和te进行计算，所得结 果是一致的。中空玻璃玻璃面板的应力必须按照9和ti、Q,和t2分别进行计算， 这样计算的结果对应于图（a）的应力图形并且与位移的计算模型是一致的；如果按 照Q和t。进行应力计算，所得的应力分布对应于图（b)所示的应力分布模式，但与 位移计算模型不一致，所以没有明确的物理意义。
JGJ102规程规定中空玻璃在验算强度时仍按照各片玻璃本身的强度设计值 进行较核，但每片玻璃所受的荷载要按照刚度进行分配，或按照下式计算得 到： 直接承受荷载作用的单片玻璃所受荷载
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不直接承受荷载作用的单片玻璃所受荷载：
说明：中空玻璃的两片玻璃之间有气体，直接承受荷载的正面玻璃的挠度一般略大 于间接承受荷载的背面玻璃的挠度，分配的荷载相应也应该略大一些，为了保证安全 和简化设计，将正面玻璃分配的荷载加大10%。
JGJ102规程规定中空玻璃在计算刚度时要使用等效厚度进行计算，考虑到 直接承受荷载的玻璃挠度大于按两片玻璃等挠度原则计算的挠度值，所以中 空玻璃的等效厚度t。考虑折减系数0.95。按照下式计算：
t，为直接承受荷载的玻璃，t2为不直接承受荷载的玻璃。
te = 0.953 /ti +t?
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中空玻璃在均布荷载作用下的位移值（mm）
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（4）规范、有限元和实验的比较（续）
中空玻璃在均布荷载作用下的应力值（N/mm
如果采用夹层坡璃作为受弯单元，不可避免的问题是如何决定夹层坡璃的力学 分析模型。夹层玻璃可能的分析模型有三个：整体截面模型；复合截面模型；分 离截面模型，如图所示
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夹层玻璃的工作性能取决于其内夹层的抗剪刚度。当抗剪刚度无穷大时，夹层 玻璃的工作性能等同整体截面；当抗剪刚度为零时，其工作性能等同于简单叠置 的分离截面。试验表明：荷载作用时间、环境温度等对内夹层的抗剪刚度有极大 的影响，内夹层的实际刚度使夹层玻璃的工作性能以复合截面的方式工作
在常温和风荷载等短期荷载作用下，计算正常使用极限状态可近似地将夹层 玻璃考虑为整体截面模型；计算承载能力极限状态应取分离模型，因为必须考 虑一块面板发生破坏后夹层玻璃的剩余稳定性。但对于具有长期作用的自重恒 载以及高温环境下的夹层玻璃，必须取分离截面的计算模型
在常温和风荷载等短期荷载作用下，计算正常使用极限状态可近似地将夹层 玻璃考虑为整体截面模型：计算承载能力极限状态应取分离模型，因为必须考 虑一块面板发生破坏后夹层玻璃的剩余稳定性。但对于具有长期作用的自重恒 载以及高温环境下的夹层玻璃，必须取分离截面的计算模型
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JG规程对于夹层玻璃偏于安全地取分离截面模型验算强度和刚度，认大 在垂直于板面的风荷载和地震作用下，两片玻璃的挠度相等，所以每片玻璃 分担的荷载按两片玻璃的弯曲刚度的比例进行分配。按照单片玻璃进行应力 和强度验算，按照单片玻璃或具有等效厚度的整片玻璃计算位移。 CECS规程的位移计算公式所依据的力学模型也是分离截面模型，即按照 具有等效厚度的整片玻璃计算位移。但计算应力所采用的模型却是具有等效 享度的整体截面模型，按整片玻璃计算应力并验算强度，两者不一致，计算 所得结果没有明确的物理意义，
G规程规定夹层坡璃在验算强度时按照各片坡璃本身的强度设计值进行 较核，但每片玻璃所受的荷载要按照刚度进行分配园林绿化标准规范范本，即按照下式计算得到：
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ti Q = Q t2
IGI规程规定夹层玻璃在计算刚度时使用等效厚度进行计算，由两片玻璃 来共同工作承受荷载，由于夹层玻璃的等效刚度可表示为两片玻璃弯曲刚度 之和，因此等效厚度可以按照下式计算：
当然，也可以分别按单片玻璃分配的荷载及相应的单片玻璃弯曲刚度计 算挠度，所得结果是相同的
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基坑标准规范范本司济大学《建筑玻璃幕墙结构》
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