玻璃幕墙构件设计讲座（四）──玻璃幕墙构件的设计计算

玻璃幕墙构件设计讲座（四）──玻璃幕墙构件的设计计算赵西安（中国建筑科学研究院建筑结构研究所）１材料的力学性能１．１玻璃玻璃是最有代表性的脆性破坏材料，其破坏几乎都是由于拉应力产生表面裂缝而破碎的。一直到破坏为止，玻璃的应力应变都几乎是呈线性关系，其...     

单层与中空钢化玻璃火灾下破坏机理试验研究

为研究单层索网点支玻璃幕墙中所常用的单层和中空钢化玻璃在火灾下的受力性能以及破坏机理,对5组钢化玻璃进行了相同火灾条件下的负载试验研究。试验重点考察了玻璃的破坏模式、玻璃破坏时的变形挠度、玻璃破坏时间、破坏时的临界温度以及试验过程中玻璃的位移发展情况等,并在试验基础之上进行了玻璃面板在火灾高温下的破坏机理分析。研究结果表明:火灾高温条件下玻璃由于受热膨胀不均匀在表面产生的拉应力是其破坏的主要原因;单层钢化玻璃的破坏临界温度为520℃左右,而中空玻璃面板为450~550℃;玻璃面板承受的均布荷载将在玻璃内部产生荷载应力,并导致其面外变形增大。     

钢化和半钢化真空玻璃的质量控制

<正>真空玻璃由于其优异的保温隔热性能,已经得到大量应用,尤其是在被动房等超低能耗建筑中。随着真空玻璃的逐渐推广应用,其质量控制问题便成为重中之重。本文讨论钢化和半钢化真空玻璃质量控制的三个重要问题:支撑物支撑不良、真空的获得和保持、Low-E玻璃的选择,分别叙述如下。1、钢化和半钢化真空玻璃质量控制问题之一:支撑物支撑不良真空玻璃是应力玻璃,真空封离后在玻璃内外表面会形成附加拉应力,如图1所示。     

部分预应力混凝土受弯构件抗裂度、刚度和最大裂缝宽度的计算

<正> 一、概述早先,英、美一些国家制作预应力混凝土构件时总是将预应力加至这样的程度,即在使用荷载下受拉边缘纤维不容许出现拉应力,甚至保留不低于10公斤/厘米~2的预压应力,这即所谓全预应力。由于构件受拉区承受很大的预压应力,因此对边边缘(预拉区)亦将可能产生很大的预拉应力而引起裂缝。预拉区的裂缝将使在使用荷载下的刚度和抗     

框架箱涵的非结构性裂缝控制技术研究

为了确保工程质量与安全,控制箱涵混凝土裂缝的产生,对框架箱涵裂缝控制措施进行了现场工程对比试验,分析了采取裂缝控制措施前后的框架箱涵温度场、应力场;通过数值模拟计算和分析了采用不同模板浇筑、铺设降温水管、预应力钢筋等裂缝控制措施对工程箱涵混凝土温度场和应力场的影响。结果表明:采用钢模板可以快速降低框架桥混凝土的整体温度、减小混凝土表面主拉应力;在箱涵混凝土中布置冷却水管,可有效降低混凝土的最高温度、温差,减小箱涵整体温度应力;同时在浇筑之前施加预应力筋可以有效的降低箱涵表面主拉应力的最大值。采用以上控制措施的B箱涵在拆模后未产生裂缝,其最高温度、最大温差、最大拉应力均显著优于未做裂缝控制的C箱涵。     

后张法预应力空心板锚下应力分析与应变测试

后张法预应力空心板是桥梁工程中常见的上部结构形式。本文通过对后张法预应力混凝土空心板锚下应力进行理论分析,讨论加强钢筋的设置、腹板厚度对锚下应力的影响;测试钢束张拉力作用下空心板锚下应变,观察锚下混凝土裂缝情况,综合分析锚下裂缝产生机理。研究表明:提高锚下加强钢筋的配筋率和加厚腹板均可减小空心板锚下混凝土拉应力,加厚腹板效果更显著;锚下混凝土局部应力过大导致局部存在裂缝和结构损伤,预应力钢束张拉时裂缝不一定马上在混凝土表面出现,而是在锚下混凝土应力重分布后出现。     

对“花凉亭土坝应力应变分析”一文的讨论

<正> 作者根据花凉亭土坝的应力和应变计算成果,讨论了粘土心墙开裂的可能性。笔者对有关的几个问题提出如下讨论意见,请指正。1.对于在不大于标准击实功能下压实的填土来说,笔者同意作者的意见,即使出现剪切面,剪切裂缝也是闭合的。但笔者却认为,只有在拉应力下才会出现张开的裂缝,也就是只有当应力状态处于图1的横线（Ⅰ线）以下时,才出现张开的裂缝。详细意见,可见另文。作者所以能在横线以上的应力状态（图1的Ⅱ线）测得张开的裂缝,可能是他们把试样实际受到的拉应力错算为压应力。     

幕墙结构胶 质量悬人心

硅酮结构密封胶是隐框铝合金玻璃幕墙的重要原材料,靠它把玻璃粘贴在框架上。玻璃四周没有镶嵌物,其自重和风荷载,完全靠胶的粘结力承受。随着幕墙承受的正负风压变化,结构胶每时每刻都承受压应力或拉应力。铝材和玻璃的热膨胀系数不同,中午和晚上、夏季和冬季,气温的变化又会使结构胶处于伸与缩的反复变形之中,因此结构胶的粘结力必须保证在各种恶劣条件下,都能与铝材和玻璃保持有效粘结,不会剥落。     

哪些原因会造成玻璃幕墙的玻璃自爆

<正>玻璃幕墙作为建筑外围护结构必然受到风荷载(风压)和温度的影响,每个地区风力强度和频度,受热条件等因素都不一样,因此决定了对玻璃因地区、楼层高度的不同而选择不同规格、不同型号、不同颜色的玻璃。玻璃用于外墙的要求起码要考虑承受两种应力:一种是承受风荷载能力,一种是承受热应力能力。应对上述应力进行认真验算,选用适当的玻璃才能减少自爆。玻璃本体质量,对自爆也极为重要,如平板玻璃和浮法玻璃相比较,平板玻璃的厚薄均匀度、平整度,玻璃表面的质量均比浮法玻璃质量差。因此平板玻璃承受风荷载能力及热应力能力也弱。如     

大跨度桥梁施工质量控制要点分析

正高强度钢筋和混凝土被广泛应用于桥梁工程建设的过程中,为防止砼裂缝问题过早出现,在砼构件和结构承受荷载前对混凝土构件施以一定外力,可有效地减小砼构件产生的构件拉应力。当砼构件处于压应力状态下,构件承受荷载而产生拉应力时,砼原本预压力抵消,这有效限制了混凝土伸长量的产生,从而达到防止裂缝问题过早出现的目的。预应力砼构件具     

点支式钢化玻璃火灾下受力性能试验研究

为研究单层索网点支式玻璃幕墙中点支式单片、中空和夹胶钢化玻璃在火灾下的破裂过程,分别对点支式单片、中空和夹胶等3组开孔钢化玻璃进行了相同火灾条件下的负载试验研究。重点考察试验过程中玻璃位移随温度的发展情况、玻璃的破坏模式和破坏时间,以及其破裂过程等。通过将试验数据与相同类型的不开孔玻璃进行对比,研究了角部开孔对钢化玻璃在火灾下受力性能和破裂过程的影响。结果表明：火灾下,玻璃由于受热膨胀不均匀在表面产生的拉应力是其破坏的主要原因;玻璃面板承受的均布荷载将在玻璃内部产生荷载应力,并导致其面外变形增大;玻璃开孔,使其在四角点孔洞边缘形成大量微裂纹,造成玻璃面板孔边材料强度下降和应力集中,加剧了玻璃的破坏;点支式玻璃面板的固定支座约束限制了四边变形,加快了其中心点位移的增长。     

基于虚拟元-有限元耦合的隧道内道床干缩裂缝细观研究

为解释道床与盾构隧道管片产生脱空的现象，研究新混凝土在浇筑后由干燥收缩产生的裂缝机理。基于虚拟元推导任意多边形骨料的刚度矩阵格式，利用UEL子程序实现有限元与虚拟元的耦合计算，纯弯梁数值试验结果表明耦合法较有限元法计算效率明显提升，且具有较好的稳定性。在此基础上，建立细观尺度下新老混凝土的干缩数值模型，并通过圆盘干缩模型验证了模型参数。研究骨料和砂浆的应力分布、内部湿度与裂缝发展的对应关系以及新老混凝土表面和界面的应力发展。结果表明：①收缩过程中，骨料主要承受压应力作用，砂浆沿骨料边界的切线方向受骨料约束作用易形成收缩裂缝，在新混凝土表面首先出现大量微小裂缝，随后界面两端发生剥离; ②受表面下骨料的约束作用，新混凝土表面拉应力呈现“驼峰”分布。开裂后表面被划分为多个收缩区，收缩区边界受拉应力，内部受压应力；③界面的拉伸和剪切应力由两侧开始增加，并且随着界面剥离的增加不断内移。在界面内部未剥离区域内存在由界面附近骨料约束导致的局部压应力和剪切应力增大。     

浅谈混凝土的温度裂缝与防治

1引言港口工程施工中混凝土裂缝现象较为普遍,特别是大体积混凝土。尽管我们在施工中采取各种措施,但裂缝仍时有出现。究其原因,我们对混凝土温度应力的变化注意不够是其中之一。下面分析混凝土温度裂缝产生的原因与防治措施。2课题研究内容在大体积混凝土施工中,由于裂缝产生原因很多,本文仅对施工中混凝土温度裂缝的成因和处理措施做一探讨。2.1温度裂缝产生的原因分析混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的     

基于耐候性试验的外墙外保温体系性能研究

基于大尺寸耐候性试验,结合数值模拟,研究两种典型外墙外保温体系耐候性试验结果与数值模拟计算结果的相关性。结果表明:耐候性试验中测得的温度场与数值模拟计算得到的温度场吻合良好,数值模拟得到的抗裂砂浆层温度应力与试验中的开裂现象具有一定的相关性。对于聚氨酯保温体系,数值模拟中抗裂砂浆层温度应力越大,耐候性试验中墙体表面裂缝条数越多;温度应力越小,裂缝条数越少。合理地使用胶粉聚苯颗粒保温浆料,可以减少保温墙体防护层裂缝数量,从而提高外保温墙体的耐候性。当参考温度取为15℃时,热-冷循环中,墙体表面承受拉压循环,热-雨循环中,墙体表面主要承受压力。     

钢化玻璃如何辨别真伪

<正>钢化玻璃属于安全玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法,在玻璃表面形成压应力,玻璃承受外力时首先抵消表层应力,从而提高了承载能力,增强玻璃自身抗风压性,寒暑性,冲击性等。选购玻璃建材时应注意一下几点,避免买到劣质、假冒的钢化玻璃:     

预拉区钢筋残余应变对部分预应力梁截面开裂后弯曲应力的影响

<正> 根据FIP-CEB关于结构混凝土的分类,当第Ⅲ类结构承受最大设计荷载时,允许结构开裂。设计者则通过对裂缝宽度的验算来检查结构物的安全程度。在计算裂缝宽度时,除了英国CP-110和美国ACI规范是通过计算混凝土名义拉应力的方法控制裂缝宽度外,其余的大量方法,如FIP-CEB     

拉弯组合荷载下CFRP加固钢板表面裂纹应力强度因子分析

采用"三维实体-弹簧-壳"有限元模型对承受拉弯组合荷载的CFRP加固钢板表面裂纹应力强度因子(SIF)进行计算,并研究了拉弯应力比、裂纹特征及粘贴层数等因素对加固效果的影响。研究结果表明:采用CFRP加固,可显著降低钢板半椭圆表面裂纹前缘的应力强度因子;最大名义拉应力相同的条件时,CFRP的加固效果随拉弯应力比的增大而降低;裂纹特征对加固效果影响较大,对于裂纹面面积较大及形状扁平的裂纹CFRP会取得更好的加固效果;增加CFRP层数能在一定程度上提升加固效果,但加固效果与其粘贴层数并不成正比,需考虑胶层传递荷载能力以免造成材料的浪费。     

多因素耦合作用下海工高性能混凝土劣化过程研究

通过试验模拟研究了在不同环境条件下海工混凝土的抗压强度、轴拉性能、水溶性氯离子含量变化过程。结果表明:在低水胶比条件下,长龄期标养试件抗压强度高于干湿循环试件,而高水胶比条件下,标养试件强度低于干湿循环试件;无论是在干湿循环还是在标养条件下,试件的轴拉强度与极限拉伸值均随时间的增加而增加,试件的轴拉弹模随着养护时间的增加而降低;按照现行的试验方法,在腐蚀溶液与干湿循环耦合条件下,试验龄期1年内,试件的力学性能基本无变化,为提高试验效率,降低试验成本,现行的试验规程应用于高性能混凝土需重新修订;当试件承受超过50%极限拉应力时,混凝土表面开始产生微裂缝,加速腐蚀溶液的侵蚀速度;当构件承受的拉应力小于50%极限拉应力时,混凝土构件基本无破坏,腐蚀溶液对混凝土不存在加速破坏现象。     

钢化应力斑成因探讨及观测、改善方法的探索

引言钢化应力斑现象是钢化玻璃的特征。在钢化以及半钢化玻璃的制造过程中,玻璃被加热到650℃以上临近玻璃的软化点后,用一定风压流量的压缩空气作用于玻璃的表面,从而对玻璃进行淬火冷却,在玻璃厚度的中央区域造成拉应力,相应地在玻璃的表面产生压应力,玻璃内部的应力差异以及密度差异,致使在偏振光线或部分偏振光线条件下,出现偏振光的干涉现象(双折射现象),从而在玻璃表面出现明暗的条纹现象,即钢化玻璃的应力斑纹。     

下端吊挂玻璃结构设计

玻璃为脆性材料,其侧面许用应力小于大面许用应力,约为大面许用应力的70%。大尺寸全玻璃幕墙通常采用吊挂玻璃结构,避免下端支承玻璃幕墙的侧面挤压受力方式,而是通过玻璃上方的吊夹构件对其的挤压夹紧,将玻璃吊挂在主体结构上,玻璃的下方悬空不承受挤压,玻璃承受吊夹的挤压力和重力;因承受风压,玻璃需作四边支撑处理,受力都是通过其大面接触面承受大面挤压力。但是当玻璃幕墙上方结构受限无法采用吊挂结构,以及当尺寸大到需要两块玻璃拼接而下方玻璃不宜采用吊挂结构,下端吊挂(反吊挂)玻璃结构就是最佳选择之一。因其强度、刚度计算与其他结构的相同,只分析下端吊挂玻璃结构在重力作用下的强度计算,举例分析说明下端吊挂玻璃结构的应用可靠易行。