北京時(shí)代新天測(cè)控技術(shù)有限公司

    引言
    點(diǎn)式支承玻璃為多點(diǎn)支承板，板本身在風(fēng)力作用下受彎，且在支承點(diǎn)處應(yīng)力集中程度很高，應(yīng)力值也很大。 圓洞加工精度高、研磨仔細(xì)，殘留微缺陷（如崩邊、V 形缺口等）少，則應(yīng)力集中程度低，應(yīng)力較均勻，反之應(yīng)力集中程度高，容易產(chǎn)生局部破裂。此外，板彎曲后邊緣翹曲、板面轉(zhuǎn)動(dòng)，如果支承頭可以隨玻璃面板轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)， 則應(yīng)力程度可大大降低［1］。點(diǎn)式支承玻璃的受力變形特性與有框、隱框玻璃有很大不同， 而現(xiàn)有規(guī)范未能充分考慮到點(diǎn)式支承玻璃的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，因此有必要對(duì)點(diǎn)式支承玻璃變形性能及其影響因素進(jìn)行研究。
    研究目的
    考查玻璃面板在孔邊距相同、玻璃厚度不同，以及玻璃厚度相同、 面板孔邊距不同這 2 種情況的內(nèi)力及變形的變化情況。
    將四角開孔面板模型、四點(diǎn)支承不開孔模型的分析結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，考查分析模型的合理性。
    由于四角開孔面板模型所模擬的是玻璃孔位尖邊未進(jìn)行倒角的情況，其應(yīng)力及變形值難免與真實(shí)施工有所不同，小孔的理論應(yīng)力系數(shù)一般為3，即倒圓角后的孔邊應(yīng)力應(yīng)為未倒角時(shí)的1/3。 本文分析的一個(gè)目的是驗(yàn)證此假定的合理性及通過(guò)分析確立未倒圓角的開孔面板模型結(jié)果數(shù)據(jù)與四點(diǎn)支承不開孔模型及理論計(jì)算值之間的。
    荷載計(jì)算
    國(guó)內(nèi)的點(diǎn)式玻璃采用四點(diǎn)支承形式的較為普遍，常用的玻璃厚度有 8，10，12，15mm，玻璃板尺寸大多在 2m×2m 范圍內(nèi)。本文分析所采用的簡(jiǎn)化模型尺寸為 1.8m×2.0m，荷載按深圳地區(qū) C 類場(chǎng)地 10m 高處取值。
    風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算方法
    幕墻屬于外圍護(hù)構(gòu)件，按 GB 50009-2001《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（2006 年版）計(jì)算：
    式中：wk為作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；z為計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高，取10m。 代入得：
    垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值
    式中：BE為動(dòng)力放大系數(shù)，取 5.0；amax為水平地震影響系數(shù)zui大值，取 0.08；Gk為幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N）；A 為幕墻構(gòu)件的面積（mm2）。
    作用效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值
    式中：SGk為重力荷載作為*荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；Swk、SEk分別為風(fēng)荷載、 地震作用作為可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值；G、gw、gE為各效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；yw、yE分別為風(fēng)荷載、地震作用效應(yīng)的組合系數(shù)。用于強(qiáng)度理論計(jì)算時(shí)，采用 Sw+0.5yESE設(shè)計(jì)值組合：q=1.4wk+0.5×1.3qEAk=1.4×1.262×10-3+0.5×1.3×1.23×10-4=1.847×10-3MPa； 用于撓度理論計(jì)算時(shí)，采用 Sw標(biāo)準(zhǔn)值：wk=1.262×10-3MPa。
     有限元模型
    單元選擇及邊界處理
    玻璃面板選用的分析單元為殼單元 shell63。 由于點(diǎn)式玻璃幕墻所采用的是萬(wàn)向活動(dòng)連接件，釋放了部分孔邊緣的平動(dòng)約束，因而有效地消除了連接可能產(chǎn)生的面板的薄膜效應(yīng)。 因此四角開孔面板模型支座的處理方式為：一孔周邊施加 X、Y、Z 三向平動(dòng)約束，一孔周邊施加 X、Y 兩向平動(dòng)約束，一孔周邊施加 X、Z 向平動(dòng)約束， 還有一孔周邊施加 Z 向平動(dòng)約束，以此使得面板有一定的面內(nèi)平動(dòng)，更真實(shí)地模擬實(shí)際情況。四點(diǎn)支承不開孔模型索采用的是實(shí)單點(diǎn)加載方式， 加載思路與四角開孔面板模型大致相同。玻璃面板的有限元模型如圖 1 所示。