關于夾層玻璃設計計算的討論

初步設計時采用的典型荷載持續時間與溫度的組合為：（1）風荷載：3秒持荷時間、50℃度；（2）雪荷載：30天/23℃溫度。對立面幕墻而言，主要采用風荷載的對應項。

由于離子性膠片在國內尚處于應用初期階段，其剪切模量取值宜保守些。豎直立面幕墻中查表確定離子性膠片剪切模量時，溫度值可取50℃確定；風荷載起控制作用時，持荷時間可取1min。待訂貨后按供訂貨廠提供的參數調整。

例．  幕墻玻璃分格（B×H）1.2m×1.5m   WK=4000N/m2  W=5600N/m2  設計基本地震加速度0.10g  6(浮法)+0.38+6(浮法)夾層玻璃，驗算玻璃強度、撓度。

解：   邊長比a/b=1.2/1.5=0.8                 彎矩系數  φ=0.0628

       夾層玻璃自重標準值        GAK=1×t×GK=1×0.012×25600=307N/m2

       夾層玻璃地震作用標準值    qEK=βEαmaxGAK=5×0.08×307=123N/m 2     

       夾層玻璃地震作用設計值    qE=1.3 qEK=1.3×123=160N/m2

       荷載(作用)組合設計值  q= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

       荷載(作用)組合標準值  qk= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

       一.  PVB夾層玻璃

PVB夾層玻璃（1）

PVB夾層玻璃考慮PVB中間層膠片剪力傳遞系數.（按ASTM  E1300-09a、prEN13474-1）

ts=0.5（t1+ t2）+ t v=0.5×（6+6）+0.38=6.38

ts，1= ts t1/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

ts，2= ts t2/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

IS= t1 ts，22+ t2 ts，12=6×3.192+6×3.192=122

Γ=0

PVB夾層玻璃D等效厚度        te，w=（t13+ t23+12ΓIs）1/3=（63+63+0）1/3=7.6 mm

PVB夾層玻璃（內力）等效厚度   t1e，σ= t2e，σ=te，w 3/ （t1+2Γts，2）1/2=[7.63 /（6+0）] 1/2=8.6 mm                

作用在夾層玻璃上的風荷載標準值          WK=4000N/m2

作用在夾層玻璃上的風荷載設計值          W=5600/m2

作用在夾層璃璃上的地震作用標準值        qEK=123/m2

作用在夾層玻璃上的地震作用設計值        qE =1.3×123=160N/m2）

荷載(作用)組合設計值  q1（2）= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

荷載(作用)組合標準值  qk1（2）= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=21      折減系數   η1=0.89

θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=4.8     折減系數   η2=1

夾層玻璃截面設計最大正應力值 σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/8.62)×0.89

                                          =36.6N/mm2 ＞28N/mm2

σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/8.62)×1

                                   =8.4N/mm2 ＜28N/mm2

夾層玻璃跨中撓度    D=Et3/12（1-ν2）=0.72×105×7.63/[12×（1-0.22）]=2743600

θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/（0.72×105×7.6 4)=34.5     η=0.823

d f=（μWK a 4 /D）η=[（0.00603×4×10-3×1200 4））/2743600] ×0.823

=18.2×0.823=15

                   6.15/1200=1/80＜1/60

PVB夾層玻璃（2）改用8(浮法)+0.38+6(浮法)

PVB夾層玻璃考慮PVB中間層膠片剪力傳遞系數.（按ASTM  E1300-09a、prEN13474-1）

ts=0.5（t1+ t2）+ t v=0.5×（8+6）+0.38=7.38

ts，1= ts t1/（t1+ t2）=7.38×8/（8 +6）=4.22

ts，2= ts t2/（t1+ t2）=7.38×6/（8+6）=3.16

IS= t1 ts，22+ t2 ts，12=8×4.222+6×3.162=202

Γ=0

PVB夾層玻璃D等效厚度        te，w=（t13+ t23+12ΓIs）1/3=（83+63+0）1/3=9 mm

PVB夾層玻璃（內力）等效厚度  t1e，σ=te，w 3/ （t1+2Γts，2）1/2=93 /（8+0）] 1/2=9.6 mm

PVB夾層玻璃（內力）等效厚度  t2e，σ=te，w 3/ （t1+2Γts，2）1/2=[93 /（6+0）] 1/2=11mm                

作用在夾層玻璃上的風荷載標準值          WK=4000N/m2

作用在夾層玻璃上的風荷載設計值          W=5600/m2

作用在夾層璃璃上的地震作用標準值        qEK=123/m2

作用在夾層玻璃上的地震作用設計值        qE =1.3×123=160N/m2）

荷載(作用)組合設計值  q1（2）= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

荷載(作用)組合標準值  qk1（2）= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

折減計算系數  θ1-1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×9.64)=4    折減系數   η1=1

θ1-2= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×114)=3    折減系數   η1=1

θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×8.64)=4.8     折減系數   η2=1

夾層玻璃截面設計最大正應力值 σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/112)×1

                                          =25.1N/mm2 ＜28N/mm2

σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/8.62)×1

                                   =8.4N/mm2 ＜28N/mm2

夾層玻璃跨中撓度   D=Et3/12（1-ν2）=0.72×105×9 3/[12×（1-0.22）]=4556250

θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/（0.72×105×114)=2.8     η=1

d f=（μWK a 4 /D）η=[（0.00603×4×10-3×1200 4））/4556250] ×1 ==11

                   11 /1200=1/109＜1/60

PVB夾層玻璃（3）

PVB夾層玻璃考慮PVB中間層膠片剪力傳遞系數.（按ASTM  E1300-09a、prEN13474-1）

ts=0.5（t1+ t2）+ t v=0.5×（6+6）+0.38=6.38

ts，1= ts t1/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

ts，2= ts t2/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

IS= t1 ts，22+ t2 ts，12=6×3.192+6×3.192=122

G=0.44 

Γ=1/[1+9.6E IS tv/ （G ts 2L2）]=1/{1+9.6×[0.72×105×122×0.38/（0.44×6.382×12002）]}

=1/{1+9.6×0.129}=1/2.238=0.447

PVB夾層玻璃D等效厚度  te，w=（t13+ t23+12ΓIs）1/3=（63+63+12×0.447×122）1/3=10.3 mm

PVB夾層玻璃（內力）等效厚度 t1e，σ=t2e，σ=te，w 3/（ t2+2Γts，2）1/2=[10.33 /（6+2×0.447×3.19）] 1/2=11.1 mm

作用在夾層玻璃上的風荷載標準值          WK=4000N/m2

作用在夾層玻璃上的風荷載設計值          W=5600/m2

作用在夾層璃璃上的地震作用標準值        qEK=123/m2

作用在夾層玻璃上的地震作用設計值        qE =1.3×123=160N/m2）

荷載(作用)組合設計值  q1（2）= qE +0.2 W =160+0.2×5600=1280N/m2

荷載(作用)組合標準值  qk1（2）= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×10.34)=10.2      折減系數   η1=0.95

θ2= qKL4/Et4=0.92×10-3×12004/(0.72×105×10.34)=2.4     折減系數   η2=1

夾層玻璃截面設計最大正應力值 σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/11.12)×0.95

                                          =23.4N/mm2 ＜28N/mm2

σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/11.12)×1

                                   =5.6N/mm2 ＜28N/mm2

夾層玻璃跨中撓度    D=Et3/12（1-ν2）=0.72×105×10.33/[12×（1-0.22）]=6829544

θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/（0.72×105×10.3 4)=10.2     η=0.95

d f=（μWK a 4 /D）η=[（0.00603×4×10-3×1200 4））/6829544] ×0.95

=7.3×0.95=6.9

                   6.9/1200=1/174＜1/60

二.   .離子型夾層玻璃

　　離子型夾層玻璃(1).     （按ASTM  E1300-09a、prEN13474-1）

離子型夾層玻璃中間層膠片剪力傳遞系數 

ts=0.5（t1+ t2）+ t v=0.5×（6+6）+0.38=6.38

ts，1= ts t1/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

ts，2= ts t2/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

IS= t1 ts，22+ t2 ts，12=6×3.192+6×3.192=122

G=3.8   (風荷載起控制作用)

Γ=1/[1+9.6E IS tv/ （G ts 2L2）]=1/{1+9.6×[0.72×105×122×0.38/（3.8×6.382×12002）]}

=1/{1+9.6×0.005}=1/1.05=0.952

離子型夾層玻璃D等效厚度  te，w=（t13+ t23+12ΓIs）1/3=（63+63+12×0.952×122）1/3=12.2 mm

離子型夾層玻璃（內力）等效厚度 t1e，σ=t2e，σ=（te，w 3/ t2+2Γts，2）1/2=[12.23 /（6+2×0×3.19）] 1/2=12.3mm

作用在夾層玻璃上的風荷載標準值       WK=4000 N/m2

作用在夾層玻璃上的風荷載設計值       W=5600 N /m2

作用在夾層玻璃上的地震作用標準值      qEK=123 N /m2

作用在夾層玻璃上的地震作用設計值       qE =1.3×123=160N/m2

荷載(作用)組合設計值  q1（2）= qE +0.2 W =1680+0.2×5600=1280N/m2

荷載(作用)組合標準值  qk1（2）= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×12.34)=5      折減系數   η1=1

θ2= qKL4/Et4=0.923×10-3×12004/(0.72×105×12.34)=1.2     折減系數   η2=1

      夾層玻璃截面設計最大正應力值  σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/12.32)×1

                                          =20N/mm2 ＜28N/mm2

σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/12.32)×1

                                   =4.6N/mm2 ＜28N/mm2

玻璃跨中撓度    D=Et3/12（1-ν2）=0.72×105×12.23/[12×（1-0.22）]=11349050

θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/（0.72×105×12.2 4)=5.2 η=1

d f=（μWK a 4 /D）η=[（0.00603×4×10-3×1200 4））/11349050] ×1=4.4

                   4.4/1200=1/273＜1/60

.離子型夾層玻璃(2).       （按ASTM  E1300-09a、prEN13474-1）

離子型夾層玻璃中間層膠片剪力傳遞系數 

ts=0.5（t1+ t2）+ t v=0.5×（6+6）+0.38=6.38

ts，1= ts t1/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

ts，2= ts t2/（t1+ t2）=6.38×6/（6+6）=3.19

IS= t1 ts，22+ t2 ts，12=6×3.192+6×3.192=122

G=11.3   (風荷載起控制作用)

Γ=1/[1+9.6E IS tv/ （G ts 2L2）]=1/{1+9.6×[0.72×105×122×0.38/（11.3×6.382×12002）]}

=1/{1+9.6×0.015}=1/1.144=0.874

離子型夾層玻璃D等效厚度  te，w=（t13+ t23+12ΓIs）1/3=（63+63+12×0.874×122）1/3=12mm

離子型夾層玻璃（內力）等效厚度 t1e，σ=t2e，σ=（te，w 3/ t2+2Γts，2）1/2=[12.23 /（6+2×0.874×3.19）] 1/2=12.2mm

作用在夾層玻璃上的風荷載標準值       WK=4000 N/m2

作用在夾層玻璃上的風荷載設計值       W=5600 N /m2

作用在夾層玻璃上的地震作用標準值      qEK=123 N /m2

作用在夾層玻璃上的地震作用設計值       qE =1.3×123=160N/m2

荷載(作用)組合設計值  q1（2）= qE +0.2 W =1680+0.2×5600=1280N/m2

荷載(作用)組合標準值  qk1（2）= qEk +0.2 Wk =123+0.2×4000=923N/m2

折減計算系數  θ1= WKL4/Et4=4×10-3×12004/(0.72×105×12.24)=5      折減系數   η1=1

θ2= qKL4/Et4=0.923×10-3×12004/(0.72×105×12.24)=1.2     折減系數   η2=1

夾層玻璃截面設計最大正應力值  σ1-1=(6m W 1 L2/t2) η=(6×0.0628×5.6×10-3×12002/12.22)×1

                                          =20.4N/mm2 ＜28N/mm2

σ1-2=(6mq 1L2/t2) η=(6×0.0628×1.28×10-3×12002/12.22)×1

                                   =4.7N/mm2 ＜28N/mm2

玻璃跨中撓度    D=Et3/12（1-ν2）=0.72×105×123/[12×（1-0.22）]=10800000

θ= Wk a 4/ Et4=4×10-3×1200 4/（0.72×105×124)=5.5     η=1

d f=（μWK a 4 /D）η=[（0.00603×4×10-3×1200 4））/10800000] ×1

=4.6

                   4.6/1200=1/260＜1/60

從上述討論中，可看出：

1.G值的取值對PVB夾層玻璃影響比較明顯，而離子型夾層玻璃影響比較小；

2. PVB夾層玻璃內外片不等厚時比等厚時的等效厚度增加明顯；

3.JGJ102-2013第6.2.1、6.2.3要改為“沿周邊支承的單片（夾層）玻璃------”；第6.2.4要改為“夾層玻璃的等效厚度可通過試驗確定。單層膠片夾層玻璃的等效厚度也可按下列公式計算：”

4.離子型夾層玻璃G值的取值，規范要力爭在調查研究基礎上在規范中列出，供設計、材料檢驗使用。

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