建筑结构学报",JournalofBuildingStructures
文章编号:1000",6869(2010)10",0114",06第31卷第10期2010年10月
Vol",31No",10Oct",2010016
四边简支夹层玻璃受弯承载力试验研究及有限元分析 陶志雄,张其林,陈",俊,陈",峻,谢步瀛
3.华东建筑设计研究院有限公司,上海200002)11231(1.同济大学建筑工程系,上海200092;2.中国民航机场建设集团公司,北京110101;
摘要:通过拉伸试验和剪切试验,得到了PVB胶片的材料性能参数,并通过受弯承载力试验,研究夹层玻璃的受力特点,进而分析PVB胶片的厚度、温度变化对其承载能力的影响。试验结果表明:胶片对夹层玻璃的受力性能有显著影响,且胶片的粘结作用不能忽略,随着温度的升高,其承载力降低。运用ANSYS有限元软件对试验模型的受力性能进行数值模拟,有限元计算结果与试验结果吻合较好。试验结果和有限元分析结果均表明:现行国家规范关于夹层玻璃位移的计算值大于试验值和有限元分析值,计算偏于保守。
关键词:夹层玻璃;PVB胶片;材料性能;静力试验;数值模拟;受弯承载力 中图分类号:TU382",TQ171",727",TU317",1??文献标志码:A Expermientalstudyonflexuralcapacityandfiniteelementanalysis oflaminatedglasssmiplysupportedonfoursides
TAOZhixiong,ZHANGQilin,CHENJun,CHENJun,XIEBuying
(1.DepartmentofBuildingEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China; 2.ChinaAirportConstructionGroupCorporationofCAAC,Beijing110101,China;
3.EastChinaArchitecturalDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Shanghai200002,China)11231
Abstract:FirstlythetensionandsheartestofthematerialswerecarriedoutonPVBfilmsoastodetermineitspropertyparameters,andthenthemainfactorsaffectingtheflexuralcapacityofthelaminatedglasssmiplysupportedonfoursideswerestudiedbymeansofflexuralexpermients.Theresultsshowthattheflexuralcapacityiscloselyrelatedtothefilmanditsadhesiveeffectscannotbeignored.Astheincreaseofthetemperaturethebearingcapacitydecrease.Further,theexpermientalresultshavegoodagreementwiththosesmiulatedbyANSYSprogram.Comparisonofexpermientalresultswithcalculatedonesindicatethatthecurrentdesigncodewillleadtoconservativeresultsandtheequivalentthicknessoflaminatedglassesprovidedinthecodeshouldbefurtherdiscussed.
Keywords:laminatedglass;PVBfilm;materialproperty;statictest;numericalsmiulation;flexuralcapacity基金项目:国家自然科学基金项目(50978195)。
作者简介:陶志雄(1978??),男,湖北武汉人,博士研究生。E",mai:lzhixiongtao@163",com
通讯作者:张其林(1962??),男,江苏海门人,工学博士,教授。
E",mai:lzhaqilin@mail",tongji",edu",cn 收稿日期:2009年10月
的方法测量夹层玻璃PVB胶片的弹性模量E,试样 0",引言
随着玻璃幕墙的快速发展,夹层玻璃作为一种安全性、装饰性较高的玻璃越来越多地应用于高层建筑幕墙中。夹层玻璃是由两片或数片玻璃之间夹一层以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或SGP胶片为主要成分的玻璃复合板
[1]
尺寸如图1所示。取胶片厚度为1",14mm和2",28mm试件各16块,分别在常温(20?)与高温(40?)条件下,通过微机控制电子万能(拉力)试验机与高低温箱来进行PVB
胶片的拉伸试验。
,夹层厚度一般为0",76mm、
1",14mm或2",28mm(0",38mm的倍数)。夹层玻璃是一种典型的复合板材,其工作性能主要取决于内夹层胶片的抗剪刚度 [2]
。因此,PVB胶片传递剪力的
图1",试件尺寸Fig.1",Dimensionofspecimen 能力越强,夹层玻璃的受弯性能越高。
目前国内外对PVB材料的数据资料比较有限,Vallabhan等 [3]
提出了测量夹层玻璃PVB材料特性 [4]
在实际工程中,PVB胶片的应变一般不超过0",5,表1中列出拉应变小于0",5时,不同试验条件下,PVB胶片拉伸应变和拉伸应力的平均值。
表1",PVB胶片的拉伸应力",应变试验值Table1",ExpermientresultsofPVBfiml stretchingstress",strainvalue 常温20? 拉应变
1",14mm胶片应力/MPa
0",050",100",150",200",250",300",350",400",450",50 0",260",370",520",670",820",951",101",261",461",58
2",28mm胶片应力/MPa0",220",320",430",550",640",760",921",141",301",47 高温40?1",14mm胶片应力
/MPa0",080",140",200",250",290",310",340",360",390",41
2",28mm胶片应力/MPa0",060??120",170",210",240",270",310",330",350",37 (剪切模量)的方法,并且测定了不同温度条件下,PVB胶片的剪切模量。GR",F等 给出了PVB胶片
剪切模量的试验值,并得出随着温度升高,承载时间持续,PVB胶片剪切模量G将减小,夹层玻璃层间抗剪作用将减弱的结论。Vallabhan等 [5]
对不同尺寸夹
层玻璃进行相关的研究试验,分析影响夹层玻璃性能的各种因素。并建立了三种理论模型(即分离模型、整体模型和复合模型)来进行分析。 近年来,国内研究者针对夹层玻璃进行研究。殷永炜等 [6]
对点支式夹层玻璃的承载性能做了短期
[7]
加载和长期加载试验,得到夹层玻璃的承载性能受荷载持续时间影响较大的结论。庞世红等明,现行玻璃幕墙工程技术规范的等效厚度低于实测值。
我国现行玻璃幕墙工程技术规范没有考虑PVB胶片在夹层玻璃受弯承载中的作用,这主要是由于国内并未开展夹层玻璃PVB胶片的材料力学性能的相关研究,缺乏夹层玻璃中PVB胶片材料参数的试验数据,从而无法建立精确的夹层玻璃力学模型。
本文通过对PVB胶片进行拉伸和剪切试验,得到了PVB胶片的材料性能参数,为理论分析提供试验数据支持,然后通过受弯承载力试验,研究了不同厚度、温度条件下的四边简支夹层玻璃的受力特性,并与有限元软件模拟结果及现行玻璃幕墙工程