玻璃肋一般校核流程.pdf

玻璃肋一般校核流程 对于玻璃肋的校核流程主要有四个方面： 挠度校核、 强度校核、 稳定校核 （对 于跨度相对较大的玻璃肋）和连接验算，这个三个方面其中强度和连接是校核的 重点 对于挠度校核，一般在强度满足的情况下，挠度基本没有问题 对于强度校核： 1 强度设计值或者强度允许值（在国外工程用的比较多）取值： 玻璃的强度取值一般分为大面强度和端部强度两种，这个需要根据玻璃肋应 力分布来选择相应的强度， 对于玻璃肋中最大应力都是分布在玻璃肋的边缘或者 孔洞的周围，所以强度应该取端部强度 根据中国规范 JGJ113‐2009, 其常用的半钢化和钢化短期荷载作用下强度设计 值如下表 玻璃类型 玻璃厚度（mm） 大面强度（MPa）端面强度（MPa）半钢化玻璃 5～12 56 40 15～19 48 34 ≥20 40 28 钢化玻璃 5～12 84 59 15～19 72 51 ≥20 59 42 根据美国国规范 ASTM E1300 其常用的半钢化和钢化 3 秒短期荷载作用下 8/1000 破坏率允许值如下表 玻璃类型 玻璃厚度（mm） 大面强度（MPa）端面强度（MPa）半钢化玻璃 所有厚度 46.6 36.5 钢化玻璃 所有厚度 93.1 73 对于承载长期荷载下，其强度需要考虑折减。

对于钢化和半钢化玻璃在长期 荷载作用下其折减系数相对于短期荷载为 0.5. 2 带孔玻璃肋中孔洞边缘的局部应力 在玻璃肋跨度范围内只有一整块玻璃面板的情况下，玻璃面板通常是通过结 构胶连接到玻璃肋上另外在玻璃肋跨度范围内不止一块玻璃的情况下，玻璃面 板和玻璃肋之间一般是通过的机械的方式进行连接， 在这种情况下在玻璃肋上需 要开孔下面通过简单例题来比较一下： 注： 考虑两端受纯弯板 的力学模型（弯矩作用在 板平面内） 比较开孔与不 开孔的应力大小： 当没有孔洞时据边缘 40mm 处的应力：??????????????? ??? ?100 ? 40? ? 108 MPa ? 2040200He n r y作者：郭忠庆当开设 20 直径的孔洞时，通过有限元软件计算其结果如下： 在孔洞边缘处的最大应力为：288.3MPa 通过结果比较可以得出，开孔过后在孔边缘会发生很大的应力集中现象在正常的塑性材料在这个点上通过塑性变现消除，因此在钢结构截面校核时，一般是忽略这个孔洞集中影响但是对于玻璃这种没有塑性屈服的脆性材料，是不能忽略的，必须考虑应力集中影响 He n r y作者：郭忠庆根据《Roark's Formulas for Stress and Strain》中 17 章节，对于在轴向力和纯弯矩两种情况孔边应力集中系数如下表： σ???? K σ??? 在孔边缘的集中应力 其中应力集中系数 K 如下： K ? 3.0 ? 3.13r c? 3.66?rc??? 1.53?r c?? σ???? K σ??? 在孔边缘的集中应力 其中应力集中系数 K 如下： K ? 3.0 当 ??? 0.05 K ? C?? C???D? C????D??? C???? D?? 当 0.05 ?? ?? 0.5 C?? 3.022 ? 0.422r c? 3.556?rc??C?? ?0.569 ? 2.664r c? 4.397?rc??C?? 3.138 ? 18.367r c? 28.093?rc??C?? ?3.591 ? 16.125r c? 27.252?rc?? 对于稳定型校核： 根据国内玻璃幕墙规范 JGJ102 中规定，对于跨度大于 8m 的玻璃肋，应进行玻璃肋平面外稳定校核。

对于跨度大于 12m 的玻璃肋，必须进行玻璃肋平面外稳定校核 JGJ102 中没有给出相应的计算方法， 一个可以通过有限元求解极限屈服承载力，二是根据 AS1288 提供计算方法进行玻璃肋稳定行验算 1 有限元软件求解： 其具体的方法为：在有限元软件中，按照实际尺寸建立一个壳有限元模型，并且需要在玻璃肋平面外加上一个 1/150 的初始曲率 然后通过下面两个方法找出弹性屈曲承载力方法一：可以通过有限元软件中线性屈曲分析（buckling analysis）找出弹性屈曲承载力方法二：可以通过有限元软件中非线性进行全过程求解，找出失稳时玻璃肋上的荷载大小，这个荷载就是 玻璃肋的弹性屈曲承载力通过上面两个方法得到的弹性屈曲承载力，需要除以一个大约 2.5 的总安全系数（等于荷载分项系数乘以材料分项系数）得到屈曲承载力允许值或者除以一个大约 1.785 的材料分项系数得到屈曲承载力设计值 注：有限元的具体计算方法可以参考有关软件中帮助文件或者有限元学习书籍（例如：ANSYS 有关学习指导书） DrcDrc He n r y作者：郭忠庆2 AS1288 中计算方法： M?????L??EI?GJ?1 ? c???L??EI?GJ? 玻璃肋的弹性极限屈曲承载力 MR??M????玻璃肋的屈曲承载力设计值 d: 玻璃肋截面高度 t： 玻璃肋截面厚度(夹胶玻璃取各片的厚度之和) E: 玻璃的弹性模量（72000MPa） G: 玻璃的剪切模量（30000MPa） Ly：玻璃肋受压侧的侧向支撑距离（取玻璃肋宽度） Iy：玻璃肋截面弱轴的惯性矩（dt?12⁄） J: 玻璃肋抗扭惯性矩（?????1 ? 0.63?? ?） yh: 荷载最用点到中性轴的距离（注: 荷载方向指向中性轴的取负号，背离中性轴的取正号） γm: 材料分项系数（JGJ102 取 1.785，AS1288 中取 1.7） 其中 c1 和 c2 详见下表： 荷载形式 端头弱轴约束条件 C1 C2 固接 6.1 1.8 铰接 3.6 1.4 固接 5.4 5.2 铰接 4.1 4.9 固接 6.4 2.0 固接 4.0 2.0 固接 6.7 2.6 铰接 4.2 1.7 固接 6.5 5.3 铰接 5.3 4.5 对于对接连接校核 对于长度超长的玻璃肋，由于厂家生产设备的限制，玻璃肋有时需要几段玻璃肋拼接而成，注意这个搭接的位置应设置在弯矩较小的位置。

通常有两种连接He n r y作者：郭忠庆方式：粘接连接和机械连接 粘接连接：就是在玻璃肋拼接的位置处，两侧各盖一张钢板，在钢板与玻璃之间涂上高强度胶粘接剂（一般是环氧树脂胶） ，然后穿上螺栓，主要通过胶粘接剂传递内力 这个胶粘剂需要通过试验确定胶抗剪强度， 通过测定一组数据 （一般 10 个） ，然后取这组数据的 5%分位值作为这个胶抗剪强度标准值，然后除以一个材料安全系数得到强度设计值根据 BS8118 和 EN1993‐1 中规定，粘接连接的材料安全系数最要为 3 机械连接：就是在玻璃肋拼接的位置处，两侧各盖一张钢板，在钢板与玻璃之间垫上一层薄的 EPDM 胶皮， 在螺栓上套上柔性垫套 （通长是纯铝或者尼龙） ，主要通过螺栓与玻璃孔挤压传递内力 这种连接中玻璃孔的承压强度取玻璃端部强度其中玻璃孔一般情况下，需要倒 1mm 左右角，所以计算玻璃孔承压厚度时需要扣除孔两边倒角值另外注He n r y作者：郭忠庆意的是夹胶玻璃的，由于加工的误差，由于两块玻璃开孔是单独的，所以合片完玻璃孔不可能重合时，计算玻璃孔承压厚度应取单片厚度对于夹胶玻璃的玻璃孔叠差的问题，解决方式：在玻璃孔和螺栓周围注满一种承压树脂胶（例如：喜利得的产品：HIT‐HY 70）消除夹胶玻璃的孔叠差问题。

根据喜利得的报告《Expert Report on the applicability of HILTI HIT‐HY 70 in glass construction》喜利得的树脂胶（HIT‐HY 70）的承压强度设计值: f ???%?.????? 5% 分位值 f5% 荷载类型系数（c1） 温度影响系数 （c2） 材料安全系数 短期荷载 长期荷载＜60℃ ≥60℃58.7MPa 1.0 1.7 1.1 1.5 1.1 对于机械连接的计算过程如下： 假定在玻璃肋连接的内力为弯矩 M， 轴力 P 和剪力 V 其中最不利的螺栓的剪力： V??.??P n? ?M ? V e?y??? ∑ x???? ∑ y???V??.??V n? ?M ? V e?x??? ∑ x???? ∑ y???V??? ?V??.?? ? V??.?? n: 螺栓的个数 e：剪力到螺栓群中心的距离 CeHe n r y作者：郭忠庆。