四边支撑拱形夹胶玻璃的计算.pdf

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部品与原材料专栏
四边支撑拱形夹胶玻璃的计算
陶照堂江河创建集团股份有限公司
吴涛上海市建设工程监理咨询有限公司
摘要:本文利用有限元软件计算四边支棋的拱形玻璃的应力和变形,分析了荷載的方向、大小以及拱形玻璃的曲率对
拱形玻璃的弯曲的影响。结果表明,拱形玻璃的最大应力出现在边缘支椁的部分;正荷载引起的应力和变形大于负荷載引起
的;玻璃的曲率和尺寸一定时,玻璃的变形和应力均与荷载呈线性增加关系;当荷载一定时,拱形玻璃的应力和变形都远小于
其投影下平板玻璃的应力和变形,拱形玻璃的应力和变形随曲率的増加呈负指数降低。
关键词:拱形玻璃;夹胶玻璃;等效厚度;应力;变形
Absruct: The stress and deflection of four sides supported arched laminate glass were calculated by using the finite element soft,
considering the direction and magnitude of the load and the curvature of the arched glass. The result shows that: the location of the
maximum stress is in the edge of arched glass; the stress and deflection caused by the positive load are larger than that caused by the
negative load; the stress and the deflection of arched glass increase linearly with the load; under the same Inad, the stress and the
deflection of arched glass are much smaller than that of the projection flat glass; the stress and the deflection of arched glass decrease by
the negative exponential funtion with the curvature of the glass
Key words: arched glass, laminate glass, effective thickness, stress, deflection
引言
2玻璃的等效厚度
在人类的科技发展史上,玻璃的出现距今已有一千多
计算采用的拱形玻璃平面投影尺寸均为1500mmx
年。随着工业化时代的到来,先进的技术和方法也已经应用200m,根据拱形玻璃起拱的高度不同分别计算不同弧度
到玻璃加工生产中,自1851年,玻璃幕墙在英国伦敦工业博
的拱形玻璃的强度和变形。采用的玻璃配置为普通浮法玻
览会大厦首次露面,距今已有150年的发展历史"。玻璃幕墙
璃8mmAN+1.52 MMPVB+8mAN。根据国标玻璃幕墙技术
因其采光面积大、美观、装饰性能好、隔热、保温、节能等优点
规范JCJ102--2003?和美标玻璃规范 ASTM E1300-12a州分
逐渐受到建筑界的青睐。特别是在21世纪,玻璃幕墙得到迅别计算玻璃的强度应力和变形。国标计算玻璃应力时内外
猛的发展。因此玻璃幕墙作为一种美观新颖的建筑墙体装片玻璃采用刚度分配的原则,计算变形则采用等效厚度:
饰方法,成为现代主义高层建筑时代的显著特征。
由于玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的最
大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因
Wk=WH
(2)
素有机地统一起来,建筑物从不同角度呈现出不同的色调,
随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。因此现代建筑
at+
3)
对玻璃幕墙的节能环保、光学色彩、视党冲击等方面提出了
式中:
越来越高的要求,同时,为了追求新颖、个性化的艺术外观,み作用在夹层玻璃上的风荷载标准值
一些异形曲面玻璃产品不断的应用到工程中。关于曲面玻
1.A2-分别为分配到各单片玻璃的风荷载的标
璃在工程中应用的情况,日前国内国际还没有相应的规范指准值;
导,本文采用有限元软件对曲面玻璃中拱形玻璃的计算进行
t、4分别为各单片玻璃的厚度;
初步探讨。
一夹层玻璃计算变形时的等效厚度。
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2015.12
万方数据
日日
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而美标玻璃规范是根据试验统计出来的结果,能得到玻AN8mm+1.52 MMPVB+AN8mm玻璃应力时的等效厚度为
璃的承载力和变形值,同时附录中给出了有限元计算玻璃应8m,荷载为全荷载的一半,计算玻璃变形时,等效厚度为
力和变形时等效厚度的计算方法,与国标不同的是,考虑了10.08mm;而美标玻璃规范 ASTM E1300-12a因考虑了PVB
PVB厚度的影响。
的影响,玻璃的等效厚度与玻璃的短边及PVB的厚度有关,
因此在计算玻璃的等效厚度时考虑弧长的影响,玻璃的短边
Elh
取弧长与长边2m的较小者。计算玻璃的等效厚度见表2。
、=huh2+h2h231
表2夹胶玻璃的等效厚度
hh
567
圆心角?1530456090120135150
+
弧长/m1.5011.521.5411.571.671.8111.9112.03
应力等
效厚度/13.813813.013.914.114.3114.514.6
h*=A1+h:+12T.
(8
变形等
h, +2th,
(9)效厚度/12,312.12312.412612.91127132
(10)
h +2rh
3有限元计算
式中:
31计算模型
ん、一夹层(PVB)的厚度;
利用大型有限元软件 ANSYS的 shell(63单元模拟计算四
G一夹层(PVB)的剪切模量,取G-044MPa;
边支撑的玻璃面板的均布荷载下的弯曲行为,shel63单元有
h、h2-为个单片玻璃的厚度
6个自由度:沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动和沿节点坐标系
a一夹层玻璃短边尺寸;
X、YZ轴的转动。应力刚化和大变形能力已经考虑在其中。
E玻璃的弹性模量;
在大变形分析(有限转动)中可以采用不变的切向刚度矩
h玻璃计算变形时的等效厚度;
阵。对于工程中常用的玻璃尺寸(1000m~3000mm)范围,
h、h2-计算玻璃强度应力时的等效厚度。
通常划分为100mmx100m的若干有限元网格?。
图1拱形玻璃几何尺寸
计算时采用固定弦长m=1.5m,而圆心角不同的情况,分
图2约束
別计算圆心角为15°、30°、45°、60990°、120°、135°、150°及水
平无弧度的情况,则固定弦长在不同圆心角的情况下对应的
弧长和曲率半径见表1。
表1弧长和曲率
圆心角153045609012011351150
弧长/m1.5011.52
15s4
1.571.671.811.9112.03