基于国内外标准的结构用玻璃构件承载性能设计对比

目前,各国结构用玻璃设计标准相对其他传统建筑材料仍欠成熟,且其中关于玻璃构件承载性能的设计方法也存在较大的差异。为此,对比分析了我国与美、澳、英、欧等国家和地区结构用玻璃设计标准在适用范围、设计理论以及构件承载性能设计模型的异同。结果表明：JGJ 113—2015《建筑玻璃应用技术规程》中对结构用玻璃设计标准的适用范围和设计理论有待进一步扩大和完善;对夹层玻璃的有效厚度计算偏于保守;对玻璃的鲁棒性设计模型缺失问题亟待解决。此外,针对结构用玻璃的特性和需求,对设计标准中应进一步考虑的问题提出了建议,包括玻璃构件连接节点的应力集中、环境荷载耦合劣化以及玻璃结构在极端荷载作用下的安全等。     

反向传播神经网络在隐框玻璃幕墙脱胶损伤识别中的应用

引入反向传播(BP)神经网络法,首先择取玻璃面板关键部位的25种动力响应参数、动力特性参数以及隐框玻璃幕墙尺寸以归类神经网络数据库。采用非线性弹簧单元模拟结构胶本构行为及其组合局部脱胶状态,采用有限元方法对不同脱胶状态的隐框玻璃幕墙单元进行了拉压状态下的参数化分析,量化描述了12 545种工况下各脱胶状态,并建立训练数据库。采用反向传播神经网络方法训练检验了数值模拟样本并校验预测精度。结果显示采用本方法可以较好预测隐框玻璃幕墙的组合脱胶状态。     

夹层热钢化玻璃裂纹形态表征及开裂后力学行为

首先对随机分布的热钢化玻璃裂纹形态的表征方法进行研究,基于碎片面数、体积、球度参数的数据统计参数对裂纹形态分布特征进行控制,并采用Voronoi分布方法对裂纹形态进行表征。其次,引入组合有限离散元法来建立处于开裂后状态的夹层玻璃数值模型,并对开裂层碎片的Voronoi分布进行重构,结合试验结果研究热钢化玻璃碎片间嵌合作用及其关键参数对夹层玻璃后续力学行为的影响。结果表明:仅考虑碎片间的摩擦作用将显著低估夹层玻璃开裂后刚度,碎片间残余应变能和厚度方向上的不规则形态使碎片间相互作用仍然较强,宜用弱化的内聚模型来描述。通过内聚模型关键参数的迭代分析,建立了可较好预测夹层玻璃开裂后行为的组合有限离散元模型,并确定了关键参数对开裂后行为的作用规律。     

基于机器学习算法的夹层玻璃冲击破坏预测模型研究

在诸如风致飞射物撞击等刚体冲击作用下, 建筑夹层玻璃因自身脆性特征极易破坏。针对这个问题提出了在刚体冲击下夹层玻璃破坏状态的预测方法, 综合考虑了玻璃构型、中间胶层、支撑条件及尺寸等多种设计参数。首先针对多类夹层玻璃进行往复刚体冲击试验, 建立567组PVB及210组SGP的两种不同中间胶层的夹层玻璃试验数据库; 随后基于鲸鱼优化下的核极限学习机(WOA-KELM)机器学习算法, 建立夹层玻璃破坏状态的预测模型, 并与支持向量机(Support Vector Machine, SVM)及最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine, LSSVM)建立的相应预测模型进行对比分析。结果表明, WOA-KELM模型破坏状态预测精度达88.45%, 能较好地预测夹层玻璃的破坏, 满足工程应用的需求, 且预测模型精度及实时性均优于其他模型。     

物理钢化玻璃裂纹形态试验及Voronoi形态表征

开裂玻璃层残余作用是评估夹层玻璃开裂后性能的重要指标,玻璃裂纹形态对其有显著影响。对于夹层玻璃广泛使用的物理钢化玻璃,其裂纹形态受玻璃表面应力、厚度、开裂位置等因素影响,目前缺乏其形态表征相关研究。首先对81组物理钢化玻璃进行碎裂试验,围绕碎片面积、周长、圆度、分布密度等形态及空间分布指标进行统计分析,明确在表面应力60～105 MPa、厚度6～12 mm和3种开裂位置条件下的裂纹形态和碎片空间分布变化规律。随后,基于控制碎片全局密度和最近邻距离原则,提出了一种新的碎片形心布设方法,并结合Voronoi形态方法对物理钢化玻璃的裂纹形态进行表征。通过与试验结果比较验证,所提出的裂纹形态表征方法具有较高的重构精度。     

多层SGP夹层玻璃受刚体冲击作用的实验研究

多层SentryGlas®Plus (SGP)夹层玻璃在建筑行业被广泛作为承重材料, 玻璃在动态冲击下的脆性失效易导致夹层玻璃的承重性能大幅降低, 而目前对多层SGP夹层玻璃抗冲击性能的研究数据较少。本研究基于平均最小破坏速度(MMBV)测试方法, 对三层SGP夹层玻璃面板展开刚体冲击实验。首先采用高速相机追踪裂纹产生和扩展情况, 将夹层玻璃的开裂顺序分成三类, 并通过分析其冲击响应, 研究开裂顺序、支撑条件和玻璃面板构成对SGP夹层玻璃抗冲击性能的影响。实验结果显示, 边缘夹固式夹层玻璃需要更高的平均最小破坏速度来触发玻璃破损, 且与驳接点支式试样相比, 其碎裂前刚度提高了44%。相比于钢化玻璃, 半钢化玻璃碎片在受压状态下可产生更强的锁合机制, 从而明显提高试样刚度, 平均最小破坏速度则稍有增加。研究还显示动态刚度在破坏后阶段将会显著降低。最后, 结合高速相片分析了两类动态脱层特征。