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地板玻璃应用技术要点

来源:《建筑幕墙创新与发展》  作者:刘忠伟  日期:2017-4-19
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  摘要:近年来,地板玻璃在室内外和旅游景点得到大量应用。本文根据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113—2015的有关规定,给出了地板玻璃的材料选择、构造要求和计算方法,可在工程实际中应用。
  关键词 地板玻璃;材料选择;构造要求;计算方法

本文摘自:《建筑幕墙创新与发展》未经许可不得转载

  1 前言

  地板玻璃在室内外都有应用,特别是大型公共建筑(词条“公共建筑”由行业大百科提供),地板玻璃是很常见的。近几年在一些旅游景点也设置有玻璃栈道,让人们享受走在上面心理发抖、两腿哆嗦、两眼眩晕、大脑空白的感觉。走在玻璃栈道上之所以感到如此恐怖是因为其一地板玻璃是透明的,走在上面人会有凌空感;其二走在上面的人时刻担心地板玻璃会破碎,因为日常生活给人的经验是玻璃板非常脆,很容易破碎。尽管玻璃是脆性材料,不宜作为结构材料使用,但是只要严格按照《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113选择玻璃和设计,是可以制作出安全可靠的地板玻璃的。本文依据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113详述地板玻璃的应用技术要点。

  2 玻璃选择

  玻璃为脆性材料,易破裂钢化玻璃有自爆现象,而且有局部破坏时整体立即爆裂(词条“爆裂”由行业大百科提供)的破坏特点,因此 ,应当考虑当有一层玻璃破坏时,地板玻璃仍然有足够的承载力(词条“承载力”由行业大百科提供),所以地板玻璃必须采用夹层玻璃。点支承地板玻璃在支撑点会产生应力集中,钢化玻璃强度较高,可减少玻璃破坏,所以点支撑地板玻璃必须采用钢化夹层玻璃。地板玻璃必须采用夹层玻璃是强制性条文,必须执行。地板夹层玻璃的单片厚度相差不宜大于3mm,且夹层胶片厚度不应小于0.76mm。框支承地板玻璃单片厚度不宜小于8mm,点支承地板玻璃单片厚度不宜小于10mm,由于对地板玻璃变形要求极严格,因此应尽量采用厚玻璃。楼梯踏板玻璃表面应做防滑处理,避免行人滑倒发生意外。除非作观光玻璃栈道,地板玻璃宜作非透明处理,表面行走在地板玻璃上的人恐慌和不雅透视。地板玻璃的孔、板边缘均应进行机械磨边和倒棱,磨边宜细磨,倒棱宽度不宜小于1mm,细磨边可消除玻璃加工过程中产生的玻璃边缘微裂缝,提高玻璃强度。

  3 构造要求

  地板玻璃宜采用隐框支承或点支承。点支承地板玻璃连接件宜采用沉头式或背栓式连接件。地板玻璃为供人行走及放置家具等的地面,故不适合有凸出地面的连接件等妨碍人行的物体。见下图:

图1 隐框地板玻璃

图2 点式地板玻璃

  地板玻璃之间的接缝不应小于6mm,采用的密封胶位移能力应大于玻璃板缝位移量计算值。硅硐建筑密封胶填塞的缝隙可以释放温度应力和消除装配误差。胶缝小于6mm时很难保证施工质量。胶条(词条“胶条”由行业大百科提供)在人行或外力作用下有脱落(词条“脱落”由行业大百科提供)的可能,因此不提倡使用普通的胶条密封。地板玻璃及其连接应能够适应主体结构的变形。

  4 结构设计

  地板玻璃承受的风荷载活荷载应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定。地板玻璃不应承受冲击荷载。玻璃属于脆性材料,而且还存在整体破坏的危险。因此不应承受动荷载。动荷载是指动态作用使地板玻璃产生的加速度不可忽略不计的作用。例如较大的设备震动等。人行及人的冲击荷载对地板玻璃产生的加速度一般均可忽略不计,属于静荷载。地板玻璃板面挠度不应大于其跨度的1/200。对框支承地板玻璃,跨度是指短边边长;对点支承地板玻璃,跨度是指支承点间长边边长。玻璃地板也是地板的一种,走在上面应给人以安全感,特别是玻璃地板更是如此,所以对地板玻璃挠度变形应严格限制,本条参考《混凝土结构设计规范》GB50010中对屋盖(词条“屋盖”由行业大百科提供)楼板及楼梯的挠度限值。地板玻璃由于承受永久荷载,因此其设计许用强度采用长期荷载作用下玻璃强度设计值

  地板玻璃最大应力不得超过长期荷载作用下的强度设计值,玻璃在长期荷载作用下的强度设计值可按《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113采用。

  4.1框支承地板玻璃设计计算

  框支承地板玻璃强度计算时,应取夹层玻璃的单片玻璃计算。夹层玻璃是由两层以上单片玻璃组合而成,因此夹层玻璃的强度取单片玻璃核算。夹层玻璃每片玻璃的变形是完全相同的,因此荷载分配系数服从玻璃厚度三次方关系。夹层玻璃可等效成一片单片玻璃,其厚度称为等效厚度。由于地板玻璃变形限制很严,一般允许变形不超过玻璃板厚。此时其几何非线性效应不明显,可以按照线性方法计算,计算精度满足工程需要。具体计算如下:

  作用在夹层玻璃单片上的荷载可按下式计算:

  式中: —分配到第i片玻璃上的荷载基本组合设计值;

  —第i片玻璃的厚度;

  —夹层玻璃的等效厚度;

  —作用在地板玻璃上荷载基本组合设计值。

  夹层玻璃的等效厚度 可按下式计算:

  式中:—夹层玻璃的等效厚度;

  —分别为各单片玻璃的厚度;

  —夹层玻璃的层数。

  夹层玻璃中的单片玻璃的最大应力可用有限元方法计算,也可按下式计算:

  式中: —第i片玻璃的最大应力, ;

  —作用于第i片地板玻璃的荷载基本组合设计值, ;

  —矩形玻璃板短边边长,mm;

  —玻璃的厚度,mm;

  -弯矩系数,可根据玻璃板短边与长边的长度之比按表1取值。

表1四边支承玻璃板的弯矩数

0.00

0.25

0.33

0.40

0.50

0.55

0.60

0.65

0.1250

0.1230

0.1180

0.1115

0.1000

0.0934

0.0868

0.0804

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0.0742

0.0683

0.0628

0.0576

0.0528

0.0483

0.0442

  注:是玻璃板短边与长边的长度之比。

  计算框支承地板夹层玻璃的最大挠度可按等效单片玻璃计算。计算框支承地板夹层玻璃的刚度时,应采用夹层玻璃的等效厚度。在垂直于玻璃平面的荷载作用下,框支承地板玻璃的单片玻璃的最大挠度,可用有限元方法计算,也可按下列公式计算:

  式中: —在垂直于地板玻璃的荷载标准组合值作用下最大挠度,mm;

  —垂直于该片地板玻璃的荷载标准组合值 ;

  —挠度系数,可根据玻璃短边与长边的长度之比按表2选用;

  —玻璃的刚度, ;

  —玻璃的弹性模量,可按0.72 *105取值 ;

  泊松比,可按0.2取值。

表2四边支承板的挠度系数

0.00

0.20

0.25

0.33

0.50

0.55

0.60

0.65

0.01302

0.01297

0.01282

0.01223

0.01013

0.00940

0.00867

0.00796

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0.00727

0.00663

0.00603

0.00547

0.00496

0.00449

0.00406

  注:是玻璃板短边与长边的长度之比。

  4.2 四点支承地板玻璃设计计算

  四点支承地板玻璃的单片玻璃最大应力可用有限元方法计算,也可按下式计算:

  式中: —第i片玻璃的最大应力, ;

  —作用于第i片地板玻璃的荷载基本组合设计值, ;

  —支承点间玻璃面板长边边长,mm;

  —玻璃的厚度,mm;

  —弯矩系数,可根据支承点间玻璃板短边与长边的长度之比按表3取值。

表3四点支承玻璃板的弯矩系数

0.00

0.20

0.30

0.40

0.50

0.55

0.60

0.65

0.125

0.126

0.127

0.129

0.130

0.132

0.134

0.136

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.0

0.138

0.140

0.142

0.145

0.148

0.151

0.154

  注:是玻璃板短边与长边的长度之比。

  夹层玻璃的挠度可按单片玻璃计算,但在计算玻璃刚度 时,应采用等效厚度 。在垂直于玻璃平面的荷载作用下,单片玻璃跨中挠度可用有限元方法计算,也可按下列公式计算:

  式中: —在垂直于该片地板玻璃的荷载标准值作用下的挠度最大值,mm;

  —垂直于该片地板玻璃的荷载标准组合值, ;

  —挠度系数,可根据玻璃支承点间短边与长边的长度之比按表4选用;

  —玻璃的刚度, ;

  —玻璃的弹性模量,可按0.72 取值;

  —泊松比。

表4四点支承板的挠度系数

0.00

0.20

0.30

0.40

0.50

0.55

0.60

0.65

0.01302

0.01317

0.01335

0.01367

0.01417

0.01451

0.01496

0.01555

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.0

0.01630

0.01725

0.01842

0.01984

0.02157

0.02363

0.02603

  注:是玻璃板短边与长边的长度之比。

  5 结束语

  门窗玻璃幕墙是建筑玻璃应用于建筑的四个立面,采光顶是建筑玻璃应用于建筑的第五面,地板玻璃可称为建筑玻璃应用于建筑的第六面,地板玻璃的采用标志着建筑玻璃在建筑物上的全面应用。

本文摘自:《建筑幕墙创新与发展》未经许可不得转载

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专家介绍

 刘忠伟

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:北京中新方建筑科技研究中心

技术职称:教授级高级工程师,工学博士

专业:1.建筑幕墙设计与计算。 2.建筑幕墙应用技术咨询;《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113主编。

专长:建筑玻璃应用科学与技术、建筑物理、建筑节能、建筑幕墙、门窗等专业的设计与研究。

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2017-4-19/42831-1.htm
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