玻璃幕墙结构设计、施工技术1000问：面板设计.pdf

第九部分 面板设计 809．玻璃面板的内力和变形应怎样计算？ JGJ102-2003 指出：玻璃内力分析宜采用正规的结构力学计算公式（如有限元法）较为妥当。《玻璃 幕墙工程技术规范》JGJ102-2003 为方便使用，提供了简单、易行且计算精度可满足工程设计要求的简 化设计方法，它采用了《建筑结构静力计算手册》用弹性薄板小挠度理论编制的数表计算的计算方法， 《建筑结构静力计算手册》的计算数表是根据弹性薄板小挠度理论的假定推导的，用双调和偏微分方程 求解，列出了泊松比为 0 的弯矩系数与挠度系数，υ=0 代表一种实际上并不存在的假想材料；当υ值不 等于零时，其挠度及支座弯矩仍可按这些表求得。考虑与大挠度分析方法的计算结果的差异，将应力与 挠度计算值予以折减。 810．为什么将玻璃面板的应力与挠度计算值予以折减？ 原规范 JGJ102-96 采用的薄板计算公式为： σ=6mqa2/t2 (应力) (810a) 4 d = μqa /D (挠度) (810b) f 上述公式是在弹性小挠度情况下推导出的，它假定只产生弯曲变形和弯曲应力，而面内薄膜应力则忽 略不计，弹性小变形理论的适用范围是：d ≤t 此处 t 为板厚. f 当板的挠度 u 大于板厚时，按(810a)和(810b)式计算的应力σ和挠度 df 比实际的大，而且随着挠度与 板厚之比加大，计算的应力和挠度偏大较多，失去了计算的意义。由于计算的应力σ和挠度 df 比实际大 得多，计算结果不能反映实际受力和变形情况( 图 810)。 图 810 大挠度状态下理论计算结果和实际结果 按弹性小变形计算结果设计板材，会增加材料用量，而且应力和挠度控制条件失去了意义。通常玻 璃板的挠度允许值可达到边长的 1/100，对于边长为 1000mm 的玻璃板，挠度允许值可达 10mm，已为厚 度为 6mm 玻璃的 1.6 倍，此时应力、挠度的计算值会比实际值约大 30%~50% 。控制计算挠度df 小于边 长的 1/100 与预期的控制值偏严太多，强度条件也偏严太多。 为此，对玻璃板进行计算时，应对现行小挠度应力和挠度计算公式，考虑一个系数η予以修正 。 大挠度板的计算是比较复杂的非线性弹性力学问题，难以用简单公式表达，一般要用专门的计算方法 和专门的软件，针对具体问题进行具体计算，显然这对于幕墙设计是不方便的。 英国 B.Aalami 和 D.G.Williams 对不同边界的矩形板进行了系统计算，发表了《Thin Plate Design For Transverse Loading》一书中。根据其大量计算结果适当简化、归并以利于实际应用，选择了与挠度直接 相关的参量θ为主要参数，编制了表 810-1 参数θ的量纲就是挠度与厚度之比： 4 4 4 3 4 θ=(qa /Et ) ~ ( qa /Et )/t ~ (qa /D)/t ~ (u/t) 表 810-1 弹性小变形应力σ计算结果的折减系数η B.Aalami 和 D.G.Williams 的计算结果 θ=qa4/Et4 边长比 b/a 表 2-35 的取值 1.0 1.5 2.0 ≤1 1.000 1.000 1.000 1.00 10 0.975 0.904 0.910 0.96 20