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1、大跨度玻璃肋幕墻技術要點探析1概述自玻璃誕生之日起，這種無色透明的物質便與建筑結下了不解之緣。隨著〃蘋果店〃的火熱，通透、純凈的全玻結構系統(tǒng)使玻璃的材料特性發(fā)揮到了極致。當我們樂見于越來越大的玻璃幅面、越來越高的幕墻跨度時,全玻結構所具有的設計、施工問題也日漸凸顯。因此，只有充分認識玻璃的特性,了解全玻結構設計、施工的要點,才能在建筑師不斷挑戰(zhàn)技術極限的考驗中，從容應對。2玻璃特性分析玻璃的原子排列為非結晶的整齊物質，規(guī)則性低，這是玻璃高透質脆的原因。不同于鋼材經由彈性到塑性的破壞形式，玻璃的應力、應變幾乎呈線性關系,沒
2、有明顯的塑性發(fā)展能力，破壞強度值高度離散。玻璃板的抗拉強度與玻璃表面的裂紋深度、形狀及分布高度關聯(lián)（見圖1）。當作用有外荷載時,裂紋尖端會產生極高的應力峰值，與其他材料相比,這樣的應力峰值不會因塑性變形而減少。同時,承受長期荷載和發(fā)生不良化學反應都會引發(fā)此裂紋的擴展,造成玻璃承載力下降,圖2顯示了玻璃強度和荷載作用時間的關系。由于鋼化玻璃表面存在約占其總厚度1/6的受壓區(qū)，使其機械性能得到明顯提升，但一旦玻璃表面裂紋擴展到受拉區(qū),玻璃固有的應變能將迅速釋放,鋼化玻璃將立即碎裂。o/MPq10000匡1:應力和玻話棗紋高仮
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15、IhifhO/MP；!3玻璃肋幕墻的構造設計作為全玻結構，玻璃肋駁接系統(tǒng)運用最為廣泛，在廣泛運用的同時也暴露了一些技術問題。為傳力所需,往往一塊玻璃肋板需要開十多個孔，受力的復雜性及鉆孔帶來的損傷，吏得玻璃肋板極易發(fā)生爆裂現(xiàn)象,引發(fā)安全風險。鑒于此，肋駁接幕墻的構造設計必須充分適應其材料特質及結構特點。3?1駁接件的設計從前述的玻璃特性不難看岀,在實際工程應用中，應避免玻璃承受長期荷載,且當玻璃作為結構構件使用時，需采取一定的構造措施以應對玻璃突然破裂而造成的安全風險。按照常規(guī)
16、的肋駁接系統(tǒng),面板的自重需通過駁接件傳遞至肋板，由于面板重心與肋板連接件間存在一定間距，面板自重會對肋板產生附加彎矩,影響玻璃肋的承載力。借鑒張拉索桿體系幕墻的構造特點，肋駁接幕墻系統(tǒng)可通過在肋板前端設置不銹鋼索的方式，化解重力、附加彎矩等長期荷載對玻璃肋的不利影響。如圖3所示，不銹鋼1=1索隱藏于面板拼縫處，與面板中心基本重合，通過設于幕墻橫縫的鎖緊螺釘將肋駁接件鎖定于不銹鋼索上，用以固定幕墻面板。隱索的設置不僅可提高玻璃肋的承載力,更可在玻璃肋爆裂時,承托玻璃面板，避免幕墻整體垮塌,增加幕墻整體的安全度。設置重力索后
17、，玻璃肋僅需承擔面板傳遞的水平荷載及自重，專力更為直接，但為防止因隱索與玻璃肋變位不協(xié)調而帶來的附加力,面板駁接件與玻璃肋的連接宜為單孔較接方式,通過較孔轉動,釋放附加彎矩的不利影響。:匚3卜込訶隱工?疋蚩左竹一遼氏駁tsr?//7么//7/7,?7/1、?豪*7,7,?1-/z//7,/7『Z7,7,7,7,/%227,7,%匡3：設置危袤戰(zhàn)玻話肋節(jié)點3?2拼接節(jié)點的設計為適應大跨度建筑造型，玻璃肋需要通過拼接才能成為整體,其所受的彎矩與肋的跨度平方成正比，跨度越大,拼接處的彎矩及剪力也越大。為減少拼接處內力，拼接位
18、置應盡量靠近支座處。由于玻璃無塑性發(fā)展能力,拼接節(jié)點無法采用鋼結構的等強連接方式,設置再多的連接螺栓也不能提高拼接接頭的連接強度。為此,業(yè)內常采用膠粘方式,即通過涂刷在玻璃與不銹鋼板間的膠水來傳遞彎矩及剪力,形成等強連接。這種方法有效避免了栓接方式孔邊應力集中所帶來的連接節(jié)點承載力低下問題，但在具體的構造上還存在一些值得深入分析的要點。3.2.1粘接劑的選擇由于連接節(jié)點需要通過粘結劑傳遞內力，因此粘結劑必須具有足夠的粘結強度。環(huán)氧類結構膠抗剪及抗拉強度大,膠接接頭能長期承受振動、疲勞及沖擊荷載，且具有較高的耐熱性和耐候性
19、。通常鋼■鋼室溫抗剪強度＞25MPa,抗拉強度＞33MPao曾利用圖4所示的液壓式萬能試驗機進行某類環(huán)氧結構膠不銹鋼—玻璃的抗剪試驗，抗剪強度可達17Mpao同時，試驗結果顯示環(huán)氧膠層厚度的均勻度對粘結強度影響甚微，膠水流動性適中,便于施膠。此點可有效解決實際工程中因鋼化玻璃、不銹鋼板表面不平整而造成的膠層厚薄不均,影響粘接強度問題。匡4：檢艮設備及試樣不銹鋼與玻璃的線脹系數(shù)不同,除考慮傳遞內力外,粘接面還應考慮兩種材質之間的相對溫差位移。圖5模擬了不銹鋼與玻璃在40°C溫差作用下粘接面的溫差應力,計算結果顯示,粘接邊緣
20、應力已達80.8861.Mpa,遠大于鋼化玻璃邊緣強度。因此,粘結劑的選擇除了滿足抗剪強度外，還必須具有一定的變位能力,以化解或降低玻璃表面溫差應力。通常，粘結劑的變位能力與粘接強度成反比，粘接強度越高，變位能力越弱，兩者需綜合考慮。ANFlUtax匡5：K茨鋼板§玻譎湼差應力模擬KML90U/HCViA*5-I九M
