U型玻璃组合节能幕墙设计及应用

来源:昆明创安U型玻璃有限公司　作者:李晓刚　日期:2008-10-15 　页面功能【字体：大中小】【打印】【投稿】【评论】

　　12.U型玻璃的保温性能
　　衡量建筑材料的保温性能通常以传热系数或传热阻来评价。
　　在物理手册中，我们很容易查到一些材料的热传导率，如玻璃的传导率为0.7-0.9W/（M.K），与红砖0.8W/(M.K)差不多，而空气的热传导率为0.03W/（M.K），仅为玻璃的1/27，U型玻璃墙体就是应用了这一原理，在两块玻璃中间留有空气层作为介质，那么这个空气层对玻璃来讲，就是热阻，从而使玻璃的传热系数降低，起到保温的性能，中空玻璃就是根据这个原理而加工制成的。
　　以22MM厚的中空玻璃为例：它是由两片5MM的玻璃，中间夹有12MM厚的空气层，它的传热系数为3.17W/（M2.K），厚度等于5 5 12=22MM，那么等厚的22MM的普通玻璃的传热系数为4.93-5.0W/（M2.K）。
　　双层安装U型玻璃（等于两片6MM的玻璃加上一个35MM厚的空气层）其传热系数为2.8W/（M2.K），及相当于240MM厚的粘土砖墙。
　　如果用双层翼高60MM的U型玻璃（等于两片8MM厚的玻璃加上52MM厚的空气层）。其传热系数进一步降低至2.1W/（M2.K）。及相当于270MM厚的粘土砖墙。
　　13. U型玻璃幕墙大样节点：

U型玻璃立面图 U型玻璃安装平面投影图

U型玻璃安装剖面图 U型玻璃端头安装顺序

　　14、U型玻璃工程实例：

　　15.U型玻璃的计算方法：

　　基本参数：
　　　　1：计算点标高：100m；　　　　2：力学模型：按简支梁形式计算；
　　　　3：玻璃跨度：L=4050mm；
　　　　4：玻璃类型：单片玻璃P260/60/7；
　　　　5：玻璃翼朝向：室内；
　　　　6：玻璃安装方式：单排连接，垂直布置；
　　　　7：玻璃材料物理性能级截面参数：
　　　　　　玻璃强度设计值：30MPa；
　　　　　　玻璃弹性模量E：70000MPa；
　　　　　　玻璃截面积A：25.62mm2；
　　　　　　翼板部分截面抗弯矩Wx1：53780mm3；
　　　　　　板面部分截面抗弯矩Wx2：13710mm3；
　　　　　　绕Y轴截面抗弯矩Wy：170230mm3；
　　　　　　　　X轴截面惯性矩Ix：655500mm4；
　　　　　　Y轴截面惯性矩Iy：22129400mm4；
　　　　　　(对于夹层玻璃，该处的各抗弯矩和惯性矩采用的是内片玻璃参数)
　　U型玻璃可以按支撑于两点的简支梁力学模型进行设计计算，受力模型如下：

　　15.1 U型玻璃荷载计算：
　　(1)风荷载作用的线荷载集度(按矩形分布)：
　　　　qwk：风荷载线分布最大荷载集度标准值(N/mm)；
　　　　wk：风荷载标准值(MPa)；
　　　　B：U型玻璃宽度，也就是承载宽度(mm)；
　　　　qwk=wkB
　　　　=0.001×260
　　　　=0.26N/mm
　　　　qw：风荷载线分布最大荷载集度设计值(N/mm)
　　　　qw=1.4qwk
　　　　=1.4×0.26
　　　　=0.364N/mm
　　(2)水平地震作用线荷载集度(按矩形分布)：
　　　　qEk：水平地震作用线荷载集度标准值(N/mm)；
　　　　qEAk：垂直于幕墙平面的分布水平地震作用标准值(MPa)；
　　　　βE：动力放大系数,取5.0；
　　　　αmax：水平地震影响系数最大值，取0.16；
　　　　Gk：幕墙构件的重力荷载标准值(N)，(含面板和框架)；
　　　　A：幕墙构件的面积(mm2)；
　　　　qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]
　　　　qEk=qEAkB
　　　　qEk=5.0×0.16×0.0000256×25.62 　
　　　　=0.0005N/mm
　　　　qE：水平地震作用线荷载集度设计值(N/mm)；
　　　　qE=1.3qEk
　　　　=1.3×0.0005
　　　　=0.0007N/mm
　　(3)幕墙受荷载集度组合：
用于强度计算时，采用Sw+0.5SE设计值组合： ……5.4.1[JGJ102-2003]
　　　　q=qw+0.5qE
　　　　=0.364+0.5×0.0007
　　　　=0.364N/mm
用于挠度计算时，采用Sw标准值： ……5.4.1[JGJ102-2003]
　　　　qk=qwk
　　　　=0.26N/mm
　　(4)U型玻璃在组合荷载作用下的弯矩设计值：
　　　　Mx：弯矩组合设计值(N•mm)；
　　　　Mw：风荷载作用下产生的弯矩设计值(N•mm)；
　　　　ME：地震作用下产生的弯矩设计值(N•mm)；
　　　　L：U型玻璃跨度(mm)；
采用Sw+0.5SE组合：　
　　　　Mw=qwL2/8
　　　　ME=qEL2/8
　　　　Mx=Mw+0.5ME
　　　　=qL2/8 　
　　　　=0.364×40502/8
　　　　=746313.75N•mm
15.2 U型玻璃的抗弯强度计算：
　　　　按简支梁抗弯强度公式,应满足：σ=Mx/Wnx≤fg 上式中：
　　　　Mx：弯矩组合设计值(N•mm)；
　　对于单片的U型玻璃，该参数就是上面计算得到的Mx；
　　对于夹层的U型玻璃，参考JGJ102-2003关于夹层玻璃计算的规定，该参数为参数Mx再乘以系数1/2，2层玻璃强度相同；
　　Wnx：在弯矩作用方向的净截面抵抗矩(mm3)，翼板朝向室外时取面板部分的抗弯矩，翼板朝向室内时取翼板部分抗弯矩；
　　对于夹层玻璃，该参数采用内片玻璃参数；
　　fg：玻璃的抗弯强度设计值，取30MPa；
则： σ=Mx/Wnx
　　　　=746313.75/53780
　　　　=13.877MPa≤30MPa
　　U型玻璃抗弯强度能满足要求。
1５.3 U型玻璃的挠度计算：
　　根据简支梁挠度计算公式，得：df=5qkL4/384EIx
　　对于单片的U型玻璃，该处qk就是上面计算得到的qk；
　　对于夹层的U型玻璃，按等刚度分配原理，该处qk为上面计算所得参数qk再乘以系数1/2；
　　对于夹层玻璃，公式中的惯性矩采用内片玻璃参数；
　　df=5qkL4/384EIx
　　　　=5×0.26×40504/384/70000/655500
　　　　=19.85mm
　　而df,lim=4050/200=20.25mm
　　所以，U型玻璃挠度能满足规范要求。

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