幕墻鋼化中空玻璃的破壞性試驗(yàn)分析

鋼化中空玻璃在幕墻工程上得到廣泛應(yīng)用。工程中出現(xiàn)中空玻璃單側(cè)玻璃破碎的情況，在等待修復(fù)的過程中，剩余一側(cè)玻璃是否具有抵抗設(shè)計(jì)風(fēng)壓的能力，是某工程關(guān)注點(diǎn)。工程設(shè)計(jì)之初，進(jìn)行理論計(jì)算選材，而后組裝樣板，在我中心幕墻試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

　　1、試驗(yàn)分析

　　按照中空玻璃相關(guān)理論，由兩片玻璃共同承擔(dān)荷載，玻璃之間的荷載通過壓縮中間氣體層傳遞。當(dāng)一側(cè)玻璃破損后，氣體層不能傳遞荷載，僅由單片玻璃承受荷載�？梢酝茰y(cè)單片玻璃的撓度將遠(yuǎn)大于正常工作狀態(tài)下的撓度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得出的撓度需要得到試驗(yàn)驗(yàn)證。

　　1.1、試驗(yàn)描述

　　試驗(yàn)樣板為寬度3.64m，高度3.15m的構(gòu)件式隱框玻璃幕墻，設(shè)計(jì)風(fēng)壓Wk=3.4kPa，面板為8Low—E+12A+8的中空鋼化玻璃，面板測(cè)點(diǎn)位于樣板底部玻璃面板短邊室內(nèi)側(cè)。區(qū)別于常見的隱框玻璃幕墻面板，本工程未在室內(nèi)側(cè)玻璃面上粘結(jié)玻璃副框，而是在組片時(shí)兩原片之間布置鋁制構(gòu)件，壓塊深入玻璃面板內(nèi)與此鋁件作用將面板固定在主料上。

　　測(cè)試分為個(gè)4步驟：①樣板玻璃正�？癸L(fēng)壓檢測(cè)；②室內(nèi)側(cè)玻璃破壞后，抗風(fēng)壓變形性能檢測(cè)；③反復(fù)加壓檢測(cè)；④風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值安全性能檢測(cè)。

　　測(cè)試根據(jù)GB/T15227—2007要求進(jìn)行，測(cè)量玻璃面板短邊邊長(zhǎng)中點(diǎn)撓度。在玻璃面板中部短邊方向布置3個(gè)位移測(cè)量?jī)x，測(cè)點(diǎn)間距為1710mm，通過測(cè)量面板中心和面板邊緣的變形量，按照公式1計(jì)算面板法相撓度。

　　其中：fmax——面法線撓度值，mm。

　　a0、b0、c0——各測(cè)點(diǎn)在預(yù)備加壓后的初始穩(wěn)定讀數(shù)值，mm。

　　a、b、c——某壓力對(duì)應(yīng)的各測(cè)點(diǎn)面法線位移，mm。

　　按照設(shè)計(jì)要求，逐級(jí)加壓，采集面板在各個(gè)壓差下的位移量形成撓度曲線。之后進(jìn)行反復(fù)加壓檢測(cè)和設(shè)計(jì)風(fēng)壓安全性能檢測(cè)。

　　將樣板底部面板室內(nèi)側(cè)玻璃從角部擊碎，破碎的面板緊貼室外側(cè)玻璃。在破碎的室內(nèi)側(cè)玻璃表面測(cè)量撓度變形，并進(jìn)行反復(fù)加壓測(cè)試和設(shè)計(jì)風(fēng)壓安全性能測(cè)試。在撓度變形階段，采用更大壓力級(jí)差進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)量大撓度條件下單層玻璃面板對(duì)均布?jí)毫Φ捻憫?yīng)。

　　1.2、結(jié)果分析

　　抗風(fēng)壓變形階段分析。破碎前和破碎后撓度測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示。其中比值為測(cè)點(diǎn)間距與撓度的比值，其數(shù)值不得大于標(biāo)準(zhǔn)要求，是一項(xiàng)重要考核指標(biāo)。

　　根據(jù)測(cè)量原始數(shù)據(jù)，可得到室內(nèi)側(cè)玻璃破碎前后面板對(duì)壓力的響應(yīng)。

　　由兩組測(cè)量數(shù)據(jù)和撓度曲線可見，①相同風(fēng)壓下，單層玻璃撓度顯著大于雙層中空玻璃撓度，在55％設(shè)計(jì)壓力值作用下變形量已接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定撓度上限。②在壓力較小的情況下，面板撓度變形與風(fēng)壓成近似線性關(guān)系；壓力增大，撓度隨著荷載的加大顯示一定程度的收斂趨勢(shì)，非線性特性表現(xiàn)的更明顯[4]。因此，不能簡(jiǎn)單的將面法線撓度標(biāo)準(zhǔn)限額1/60按照線性關(guān)系換算為變形檢測(cè)時(shí)的上限1/150，不能依據(jù)變形檢測(cè)時(shí)的最大撓度推算最大壓力撓度結(jié)果，必須通過實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。

　　安全性能分析：在反復(fù)加壓檢測(cè)階段和設(shè)計(jì)風(fēng)壓安全檢測(cè)階段，室外側(cè)玻璃單獨(dú)承受風(fēng)荷載，未出現(xiàn)破損。破碎的室內(nèi)側(cè)玻璃面緊貼室外側(cè)玻璃面，保持完整，未出現(xiàn)碎粒掉落，見圖5。

　　碎面大面本身不承受風(fēng)荷載，且由于與主料連接部位的特殊構(gòu)造，風(fēng)壓經(jīng)鋁構(gòu)件和壓塊直接傳遞至主料，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)碎面邊緣部位的剪切變形，對(duì)整個(gè)室內(nèi)側(cè)玻璃保持完整性起到正面作用。

　　1.3、結(jié)論

　　通過上述分析，可以得到以下結(jié)論：①室內(nèi)側(cè)玻璃遭受外力破碎（碎片狀態(tài)但未掉落），在設(shè)計(jì)風(fēng)荷載壓Wk作用10S后，室外側(cè)玻璃未出現(xiàn)破損，室內(nèi)側(cè)玻璃碎片無掉落，試件仍保持相對(duì)完整狀態(tài)。據(jù)此可推測(cè)，在本工程實(shí)際中，若室內(nèi)側(cè)玻璃出現(xiàn)破損，在等待更換玻璃的短時(shí)間內(nèi)，幕墻可以抵抗設(shè)計(jì)風(fēng)壓作用，同時(shí)應(yīng)做相應(yīng)保護(hù)措施防止碎片落下造成傷害。②室內(nèi)側(cè)玻璃破碎后與室外側(cè)玻璃緊密貼合，在抗風(fēng)壓變形檢測(cè)階段，其撓度變形量顯著增大，在工程實(shí)際中應(yīng)考慮撓度過大造成的影響。③本工程的玻璃合片方式和玻璃面板與主料的連接方式，對(duì)室內(nèi)側(cè)玻璃出現(xiàn)破損后整體抗風(fēng)壓性能具有積極意義，具有工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

　　2、結(jié)語

　　幕墻設(shè)計(jì)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，或者根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬得到的結(jié)果，與工程實(shí)際存在差別。在本工程中，極端情況下幕墻的安全性能需要得到試驗(yàn)室實(shí)測(cè)確認(rèn)。幕墻的工程檢測(cè)對(duì)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，推廣新工藝，保證建筑工程質(zhì)量等都具有重要意義。