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中空玻璃強度與剛度分析及失效預測

來(lái)源:中國建筑材料科學(xué)研究總院 2010/8/3 0:00:00

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中玻網(wǎng)中空玻璃是由兩片(或兩片以上)玻璃構成,中間用帶有干燥劑的間隔框隔開(kāi),周邊進(jìn)行密封的玻璃制品。由于中空玻璃具有良好的隔熱保溫性能,近幾年來(lái)在我國新建建筑中廣泛使用。
  
  中空玻璃在使用的整個(gè)壽命周期中要不斷受到外界環(huán)境腐蝕及外力作用,在使用一段時(shí)間后部分中空玻璃會(huì )出現各種質(zhì)量問(wèn)題,其中主要有兩種:一是中空玻璃密封性能失效(氣體泄漏),使中空玻璃產(chǎn)生露點(diǎn),并失去保溫隔熱功能;二是中空玻璃炸裂及外片整體脫落,容易造成嚴重的安全隱患。特別是中空玻璃密封性能失效會(huì )導致其承載能力下降,在外力作用下,其外片更容易發(fā)生整體脫落。因此,研究中空玻璃承載性能的基本理論,了解中空玻璃在外載作用下的強度特征及變形特征,合理設計中空玻璃結構尺寸,并提出一套中空玻璃中空層密封性能失效現場(chǎng)檢驗方法,對指導中空玻璃工程應用,降低中空玻璃失效概率,保證中空玻璃安全可靠使用有著(zhù)重要意義。為此,本文根據中空玻璃結構特點(diǎn),分析了影響中空玻璃承載性能的各方面因素,提出了采用在中空玻璃面板中心施加集中荷載,通過(guò)觀(guān)測中空玻璃內、外片變形量的大小或中空層的厚度變化來(lái)評價(jià)中空玻璃中空層的密封性能,并設計了一套配套的檢驗裝置。
  
  中空玻璃承載性能分析
  
  影響中空玻璃承載性能的主要因素為中空玻璃強度、中空玻璃剛度及中空玻璃中空層密封性能。
  
  1.中空玻璃的強度及剛度
  
  中空玻璃強度是指中空玻璃抵抗外載作用的能力,剛度是指中空玻璃承載變形的能力。顯然,在玻璃材料給定后,比如普通平板玻璃鋼化玻璃,那么根據玻璃強度設計理論,玻璃原片的斷裂強度就確定下來(lái)了。因此,要使中空玻璃承載能力提高,就必須在同載荷作用下使玻璃表面彎拉應力更小,這就與中空玻璃原片尺寸(各原片的長(cháng)度、寬度、長(cháng)寬比與厚度)及中空層厚度有關(guān)。外載作用下直接分配到每片玻璃上的載荷大小決定著(zhù)中空玻璃的承載能力。
  
  由于中空玻璃是由兩片(或兩片以上)玻璃構成,周邊密封形成一個(gè)密封的空氣層,中空玻璃在一面玻璃受到載荷作用時(shí),受力面玻璃變形壓縮中空層氣體,氣體壓強加大,將部分載荷傳送給另一面玻璃,因此在氣體密封狀態(tài)下,中空玻璃是兩片玻璃共同承擔載荷,兩片玻璃同時(shí)變形。
  
  2.中空層失效狀態(tài)下中空玻璃承載特性
  
  在中空層氣體密封的情況下,氣體的傳遞作用能夠將一部分外荷載傳遞給另一片玻璃,但是當氣體層泄漏時(shí),中空層氣體則完全喪失了傳遞荷載的作用,此時(shí),中空玻璃承受荷載完全由直接受力的那片玻璃承擔。

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