玻璃砌体结构的设计及施工应用.doc

尊敬的各位领导、各位同仁，海内外的各位朋友下面由我来和大家一同探讨一下玻璃砖砌体的设计及施工应用有人说玻璃是上帝明眸善睐的眼睛，玻璃赐予人类澄澈、透明，带给人类光明 “没有其他任何一种材料的适应力能比得上这种超级混合物”（克里斯·莱夫特瑞语） 玻璃在绝大多数工业领域都具有一席之地当它结合其他材料使用时，玻璃丰富、增强、开阔的无尽的可能性，从纯艺术到核心工业一系列令人称奇的玻璃产品与应用实例，都得到了验证玻璃这种材料也反证了这样一点：从本质上限制这种材料的，是我们的想像力，而非材料本身迄今为止，玻璃作为欧美工业设计五大材料（玻璃、塑料、木材、陶瓷、金属）的顶尖创意材料的地位无法撼动玻璃砖是玻璃家族的怪胎和宠儿玻璃砖秉承了玻璃晶莹透亮、冷峻而坚固同时具有折光反射的特点，在艺术创作上使其能达到变幻莫测、光怪陆离，令人难以预想的艺术效果玻璃砖的块状结构能给设计师带来更多空间想象力，也使砌筑变的简单其中空微负压腔体结构使玻璃砖在隔音、隔热、防火等性能在玻璃材料中变得卓越玻璃砖具有以下特性 : ①美观性玻璃砖一般由无色或有色玻璃液置成，带有各种花纹和图案将不同规格的玻璃砖恰当地用于整体墙的砌筑或用于局部装饰或点缀，一方面使墙体表面具有浮雕感并拥有美观的造型，另一方面通过玻璃砖表面花纹使光线发生漫射，从而使室内具有柔和的照度。

②透光性玻璃砖具有良好的透光性能，透明无花纹玻璃砖在 75 %左右与普通双层玻璃相近，茶色玻璃砖也有 50 %～60 %的透光另外，玻璃砖使光线发生漫射，使室内光线柔和 ，无直射光 ，解决了因太阳光直射或常用的镀膜玻璃导致变色而引起的视觉不适，改善了室内环境③隔热性玻璃砖的封闭空腔为准真空，热阻值较大，其导热性能与普通双层中空玻璃相似，导热系数为 2.9～3.2 W/m2K当用隔热砂浆砌筑玻璃砖外墙时，可满足规范对室内隔热节能的规定要求只有当室内相对湿度为 55 %、室外温度为 - 19 ℃时，室内才结露④隔音性玻璃砖的隔音效果超过了普通玻璃，隔音值约为 50dB.在实际工程中，由于需用配筋砂浆砌筑，其综合隔音指标稍有降低，为45dB 左右 ⑤防火性能玻璃砖属于不燃烧体，耐火等级为 GB 级，耐火极限为 2H. ⑥抗冲击性能玻璃砖的抗冲击安全性表现在两个方面，一是玻璃砖自身的抗冲击性能，二是玻璃砖抗枪弹穿透性能有关资料表明，玻璃砖具有较好的抗冲击性能⑦玻璃砖的力学特性试验证明：玻璃砖墙体应变曲线呈明显的弹脆性，即在试件破坏前大致为线弹性，然后发生脆性破坏与砖砌体不同，玻璃砖砌体抗压应力-应变曲线几乎为一直线，没有缓和段，破坏也较为突然。

玻璃砖砌体的抗压强度存在着尺寸效应;与无筋砌体相比，配筋砌体的抗压强度提高明显，约为 20%～30%，弹性模量约提高 30%～40%玻璃砖砌体在平面内的弯曲抗拉破坏源于跨中灰缝的脱裂，而玻璃砖完好，玻璃砖砌体的平面内弯曲抗拉强度较高，并可由公式推算出玻璃砖砌体在平面外的弯曲抗拉破坏则从跨中灰浆脱裂开始 ,以玻璃砖破碎而结束，玻璃砖砌体平面外弯曲抗拉强度较高，亦可由公式计算得出在砌筑砂浆中配以适量的构造筋形成复合砂浆，对提高玻璃砖砌体的弯曲抗拉强度有重要的影响，但由于配筋量不满足配筋砌体的最低配筋要求，破坏现象也不符合配筋砌体，故玻璃砖砌体应按无筋砌体设计计算；玻璃砖砌体抗压强度的试验值与按现行《砌体结构设计规范》GB 50003 - 2001 的计算值吻合良好，可按现行规范设计计算;由于玻璃砖砌体的受压与受拉弹性模量值较为离散，其受压与受弯变形的计算有待进一步深入的研究玻璃砖是一种以玻璃为基材、透明中空的砌块，是一种高雅的新型建筑装饰与承重材料，常用于非承重外墙、内隔墙、采光屋顶以及建筑隔断等部位的装饰，在世界各地广泛应用于宾馆、车站、体育场馆、博物馆、商场等大型公共建筑与民用建筑近年来，玻璃砖开始用作承重墙、小柱网屋面板和楼板、阳台板等。

早在 20 世纪 30 年代 ,欧美国家就开始研制和试生产玻璃砖，在 21 世纪玻璃砖将会得到更广泛的应用但从国内玻璃砖的工程应用与研究现状来看，我国还处于起步阶段，玻璃砖绝大部分用于建筑装饰材料，少量用于建筑承重材料，而且有关玻璃砖用作承重结构的研究工作也未见报道，国内也没有相应的设计规程这对于具有较高承载能力的玻璃砖来说，无疑是很大的浪费，也限制了玻璃砖的应用以及玻璃砖产业的规模发展玻璃砖在国内外的应用已经不仅局限于室内装饰，而是向室外的大面积砌体墙发展的趋势如何保证玻璃砖砌筑的墙体能像其它材料的砌体结构一样，既且有墙体的稳定性、可靠性，又能大面积地砌筑，是摆在我们面前的一大难题经过一段时间的试验与研究，我们发现影响玻璃砖砌体结构强度的因素，可归为以下三点：一是玻璃砖的强度及理化性能；二是砌筑砂浆强度；三是构造措施先说玻璃砖的强度国内玻璃砖按外形分类如下:①砖的厚度可分为 80MM 和 95MM 两大系列；②80 系列中，外形尺寸分别为145×145，190×190，240×115，240×240；③95 系列中，外形尺寸分别为 145×145，190×190国内玻璃砖通过对玻璃砖制造原料配方的改进，以上几款玻璃砖的外形尺寸均提升到了国外同类产品强度值 7.0Mpa 以上。

再就是砌筑砂浆强度的确定玻璃砖砌体的关键之一是砂浆，砂浆的性能决定玻璃砖砌体的整体性能众所周知，玻璃砖作为玻璃制品，其表面光滑，不同于一般的砌体结构，砖面与砂浆接触面的胶结力较差砌体的整体性能可视为由玻璃砖作填充体的密肋结构由于玻璃砖是一种高强度脆性材料，根据国外有关资料显示，玻璃砖砌体的标准标准破坏形式应为玻璃出现裂缝，但整体结构仍保持稳定实验表明：当砂浆强度为 M15 时，基本能满足此要求同时，在胶合面增加成片的粒状突起，能提高玻璃砖与砂浆的胶结能力1．3 砌体构造配筋形式玻璃砖应用的一项关键所在就是配筋问题其应用大致可分为三大体系：1、美国体系；2、欧洲体系；3 亚洲体系①美国体系：此体系采用一种不锈钢作中、为预应力拉结带，并在砌体内部另配冷拉构造钢砌筑砂浆为 M10 普通硅酸岩砂浆，采用大型预制板块后期吊装进行施工此方法施工难度大，工艺要求高②欧洲体系：此体系以英国某专业施工公司的无筋砂浆现场砌筑法为代表此方案的关键在于其特种砌筑砂浆的使用（M20 以上） ③亚洲体系：此体系以日本、韩国为代表，采用 M10 砂浆，内配构造钢筋，现场砌筑由于我国和日本较为接近，且日本为地震多发区，其建筑本身需考虑抗震，与我国情况相似。

因此，决定以日本的施工体系为母体，作进一步的研究与开发在比较了国内一般采用的单筋构造法（即每 4 片砖放置一根水平、垂直钢筋）后，发现，日本采用的是一种由中间十字架固定的双筋构造（即每 2 块砖 设一组水平及垂直钢筋，一组筋由平行的 2根 Φ6mm 钢筋组成） ，比较科学经过多次试验比对，最终确定采用焊接双肢梯形筋作为构造筋的施工工艺，其整体性能在测试中被证明优于日本的构造做法3．玻璃砖的施工应用国内对玻璃砖墙体施工的现状，主要存在以下两个问题：①内外墙砖的分界不明确在国外，明确将 80 厚砖定义为内墙砖，95 厚砖为外墙砖②施工单块最大面积的最大值无限定在美国，对玻璃砖墙体在进行了一系列风洞测试后，明确将玻璃砖墙体单块最大面积限定在 14.4 平方米，并测算了面积与风荷载试验曲线根据此曲线图不难发现，玻璃砖墙体面积为 13.44 平方米时对应的测试值为 2884Pa（中心位移 20MM） ，与国内的试验西方世界 2881Pa 完全一致③构造体系选用不合理此问题主要表现在：有框砌体与无框砌体的先用不合理上众所周知，玻璃砖砌体结构是以玻璃为主材料，由于其为玻璃制品，存在脆性破坏因此，制约其应用的一个关键指标应以玻璃砖在墙体达到极限承载力而发生破坏前自身不应出现脆性破坏为先决条件。

根据相关资料显示：玻璃砖砌体在温度作用下，其单元面积内的单边变形应≦3MM并由可以得到如下计算公式：玻璃砖砌体长边长度（以米计算）与玻璃砖施工地区年度最大温差（比如上海地区夏季玻璃砖表面温度取 85℃，冬季取-15℃）的乘积应小于等于 245并由此得结论，此乘积小于等于 245时玻璃砖墙体采用无框或有框体系均无可厚非但此乘积大于 245 时，宜采用有框体系此时，玻璃砖砌体单元面积内的单边变形大于 3MM，玻璃砖的膨胀和收缩变形可以通过有框体系内置的弹性橡胶加以吸收此构造方法经过许多工程实例中的应用，证明能有效吸收砌体因温度应力而产生的变形，从而有效防止了砌体自身因腌臜而产生的破裂或因收缩而产生的渗漏水现象的发生。