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U型玻璃安全性实验研讨

  U型玻璃引见
  修建用U型玻璃(亦称槽型玻璃)是用压延要领连续生产的一种新型修建型材玻璃,果其横截面呈“U ”型而得名。U 型玻璃具有优越的透光而不透视的特性,保温隔热机能和隔声机能优秀,施工轻便,有奇特的修建取装潢结果,可普遍用于机场、车站、体育馆、办公楼、宾馆、室庐、温室等产业取民用建筑非承重的内外墙、间隔及屋面。U 型玻璃可分为一般玻璃和钢化玻璃两大类,其外面能够是压花也能够是腻滑的,玻璃本体能够是无色也能够是彩色的。现在,消费U 型玻璃的企业有德国兰伯茨公司(L a m b e r t s )、英国皮尔金顿(P i l k i n g t o n )和中国的云南家华新型墙体玻璃有限公司。
  U型玻璃安全性研讨的必要性
  U型玻璃是一种异型玻璃制品,一般的钢化炉很难对其停止钢化处置惩罚(成品率低和钢化匀称性差)。因而,正在海内绝大部分运用的U 型玻璃是退火玻璃而不是钢化玻璃。钢化玻璃是安全玻璃,而退火玻璃不是安全玻璃,因此一般U 型玻璃的运用遭到限定。然则U 型玻璃是一种外形和性子皆很特别的成品,取一般平板玻璃有很大差别。以是,有必要对一般U 型玻璃的安全性做仔细的研讨,以便为建筑设计、产物运用供应充裕的根据。本研讨讲演所说起的U 型玻璃,均指未经钢化处置惩罚的一般U 型玻璃。
  U型玻璃安全性研讨的手艺道路
  玻璃的安全性重要是指玻璃抗损坏的才能及损坏后对人身危险的水平。现有有关玻璃的国际及海内尺度中,一样平常用蜿蜒强度、降球打击机能、霰弹袋及双轮胎打击机能3项实验目标去权衡(钢化玻璃另有碎片状况目标)。本研讨中,也重要以此3项实验为根蒂根基,经由过程公道的实验计划设置(详见第四章),去对U 型玻璃的各项有关安全性目标停止详实测试。作为对照,将对平板玻璃(浮法玻璃、钢化玻璃)停止雷同条件下的磨练。经由过程实行数据的对照、剖析,对U 型玻璃的安全性作出客观的评价。
  U型玻璃安全性实验研讨
  承载力及蜿蜒强度
  1.试样及实验计划
  2.实验效果(略)
  3.实验效果剖析
  玻璃承载力和蜿蜒强度能够表征其反抗静荷载的才能,如修建玻璃的风荷载、雪荷载及构造应力、安装应力等。承载力是玻璃制品整体损坏前所能蒙受的最大负荷,是力的单元;抗弯强度是玻璃损坏前单元截面积上所能蒙受的最大应力。
  承载力对照:因为U 型玻璃奇特的背、翼构造,形成翼里朝向不同时,承载力有很大区分。当翼里朝上(受压应力)时,6mm薄U 型玻璃的承载力是翼面朝下(受张应力)时的2倍;当翼里朝上(受压应力)时,7mm薄U 型玻璃的承载力是翼面朝下(受张应力)时的1.5倍。那是因为当翼里朝上时,U 型玻璃的两个翼里正在受力时起到了构造增强筋的感化。
  当翼里朝上(受压应力)时,7mm薄U 型玻璃的承载力是6mm薄U 型玻璃的承载力的1.6倍;当翼里朝下(受张应力)时,7mm薄U 型玻璃的承载力是6mm薄U 型玻璃的承载力的2.2倍;3个实验计划所得结果是同等的。
2块搭扣组合时承载力大抵即是单片翼里朝上和翼里朝下时的平均值;跟着组合玻璃数目的增添,承载力也呈倍数增添:即3块组合的承载力即是1.5倍2块组合,4块组合的承载力即是2倍2块组合。
  6mm薄U 玻翼面朝上时的承载力相当于同厚度、同长度浮法玻璃的8.8倍,相当于6mm钢化玻璃的2.8倍;翼里朝下时的承载力相当于同厚度、同长度浮法玻璃的4.4倍,相当于6mm钢化玻璃的1.4倍。
  蜿蜒强度对照:U 型玻璃翼里朝下(受张应力)时的强度比翼里朝上(受压应力)时要高,一样平常正在2:1的程度。那和承载力恰好相反,U 型玻璃翼里朝下(受张应力)时的承载力比翼里朝上(受压应力)时要低。那是因为强度盘算时要思索断面模量,U 型玻璃的特别外形决意了翼里朝向不同时断面模量的伟大差别。
  7mm薄U 型玻璃的强度略低于6mm成品,那能够是因为正在薄玻璃中存在更多微缺点的缘由。
  从U 型玻璃和平板玻璃的蜿蜒强度,发明翼里朝上时,其强度仅为浮法玻璃强度的1/2阁下,是钢化玻璃强度的1/6阁下;翼里朝下时,其强度略大于浮法玻璃的强度,大抵是钢化玻璃强度的1/3。
  U型玻璃的强度盘算思索了其两翼的截面积,加上其压延生产工艺形成的微缺点较多,以是强度比浮法玻璃要低。思索U 型玻璃正在现实建筑设计和应用时,每每只按腹板面积盘算承载,以是正在此也按同投影面积(即只按承载力和腹板面积)计算了U 型玻璃强度,我们称之为等效蜿蜒强度。
按此盘算6mm薄U 型玻璃强度,翼里朝上时,其强度为浮法玻璃强度的8倍,为钢化玻璃强度的3倍;翼里朝下时,其强度为浮法玻璃强度的4倍,为钢化玻璃强度的1.5倍;7mm薄U 型玻璃强度还要更高一些。
  降球打击
  1.试样及实验计划
  实验计划:降球打击实验的目标是为肯定玻璃或玻璃构件是不是连结某一最低强度或黏结强度(对夹层玻璃)。
  正在以下尺度中触及了玻璃的降球打击。正在G B 15763.2-2005《修建用安全玻璃第2局部:钢化玻璃》尺度中,是用1040g 钢球正在1m 高度停止打击;正在G B 15763.2-2009《修建用安全玻璃第3局部:夹层玻璃》尺度中,是用1040g 和2260g 钢球正在各个高度打击夹层玻璃,看其正在玻璃破裂后胶片是不是袒露;正在G B 9656-2003《汽车安全玻璃》尺度中,有两个降球打击实验:一个是用2260g 钢球正在4m 高度打击夹层玻璃,看其是不是穿透;一个是用227g 钢球打击夹层或钢化玻璃,打击高度凭据玻璃种类和厚度肯定,钢化玻璃的打击高度为2m 或2.5m ,夹层玻璃打击高度正在8.5m ~12m ,看钢化玻璃是不是破裂或夹层玻璃剥落碎片质量是不是超标。以上尺度均等同或修正接纳国际标准,正在目标上取国际标准完全一致。
  正在综合以上尺度要求的状况下,制订以下实验计划:离别接纳227g 、1040g 和2260g 钢球,对U 型玻璃构件的打击点停止打击,打击高度由低到高逐步增添,直至构件的上片玻璃破裂或构件穿透。作为对照,对610mm×610mm的浮法玻璃及钢化玻璃停止降球打击实验,打击高度由低到高,直至破裂。
  2 .实验效果(略)
  3.实验效果剖析
  U型玻璃接纳压延要领消费,相对浮法工艺,其外面及玻璃内部含有更多的微缺点,因此正在遭到机器力如打击等做用时相对轻易破坏。从U 型玻璃打击实验效果和平板玻璃打击实验效果的对照能够看出,U 型玻璃打击破裂高度比同厚度的平板玻璃略低,那重要是由该产物生产工艺所决意的。关于由U 型玻璃组合的构件,正在腹板中央和边沿的打击破裂高度大抵雷同。
  U型玻璃一般组合成构件运用,当接纳搭扣情势组合时,固然上片的破裂高度和单片时雷同,但全部构件的穿透高度大大进步。两块6mm或7mm薄U 型玻璃227g 钢球的穿透高度到达7000mm,相当于6mm钢化玻璃的抗打击程度;1040g 钢球的穿透高度到达1000mm以上,相当于8mm浮法玻璃的抗打击程度;6mm薄U 玻搭扣构件2260g 钢球的穿透高度到达800mm,相当于6mm浮法玻璃的抗打击程度。
  当U型玻璃腹板内侧揭有有机膜时,227g 钢球的穿透高度到达12000mm以上,相当于8mm以上钢化玻璃的抗打击程度(受实验装备限定,12m 是最高打击极限);1040g 钢球的穿透高度到达7000mm以上,相当于8mm钢化玻璃的抗打击程度。
  霰弹袋及双轮胎打击
  1.试样及实验计划
  实验计划:玻璃的霰弹袋或双轮胎打击实验是为磨练玻璃正在遭到如人体等钝器高速打击的状况下,是不是对人身安全形成要挟。正在以下尺度或范例中触及了霰弹袋或双轮胎打击实验:A N S I Z 97.1、B S 6206、G B 15763.2和G B 15763.3、E N 12600、德国TRAV 。
  A N S I Z 97.1-2004是美国安全玻璃测试国家标准,B S 6206-1981是英国安全玻璃打击测试尺度。打击体接纳45k g 霰弹袋,试样尺寸1930×864mm。打击高度及分级以下(略)。
  GB15763.2-2005和G B 15763.3-2009是我国安全玻璃系列尺度,也接纳45k g 霰弹袋作为打击体。夹层玻璃的打击高度及分级以下(略)。
  钢化玻璃的打击高度也为300mm、750mm和1200mm,但产物并未分级。E N 12600-2002是欧洲尺度“修建平板玻璃打击测试和分级”。该尺度不只针对安全玻璃,也能够是其他玻璃质料。打击体为50k g 的双轮胎,试样尺寸1938mm×876mm。其打击高度和分级以下(略)。
  TRAV (2006)是德国安全玻璃应用技术范例,打击体为50k g 的双轮胎。其打击高度和分级以下(略)。
  用霰弹袋或双轮胎打击是考证玻璃制品人身安全性的最重要手腕。综合这些尺度,联合U 型玻璃制品的实际情况,我们制订以下实验计划:
  霰弹袋实验打击高度:100mm、150mm、200mm、300mm、450mm、750mm、900mm、1200mm。
  双轮胎实验打击高度:100mm、150mm、190mm、300mm、450mm、700mm、900mm、1200mm。
  设置100mm、150mm和200mm打击高度是思索一般未钢化U 型玻璃抗打击才能对照强,循规蹈矩停止实验。
  U型构件的打击点设置为5点,从低到高逐渐进步打击高度,视察U 型玻璃构件打击损坏高度。同时对比各厚度的一般浮法、钢化玻璃打击损坏高度。平板玻璃的打击点为实验中央的B 点,打击高度同U 玻构件。
  2.实验效果(略)
  3.实验效果剖析
  霰弹袋及双轮胎实验效果显现,1930mm×864mm的U 型玻璃构件差别部位的抗打击机能根基同等;6mm和7mm薄玻璃也没有显着差异。
  对霰弹袋打击,构件的前片玻璃正在100mm高度打击下发作破裂,未贴膜构件的后片玻璃正在200mm高度打击也发作破裂。
  对双轮胎打击,构件均经由过程了100mm高度的打击;但正在150mm高度,前片玻璃损坏;未贴膜的构件的后片玻璃正在190mm高度损坏。
  构件揭膜,对前片玻璃抗打击机能根基出有影响;但明显进步了后片玻璃损坏的打击高度;且后片玻璃破裂后无碎片剥落。
  U型玻璃比同厚度的浮法玻璃抗打击机能要略差一些,这也要归结于其压延生产方式和浮法工艺对照,成品缺点要相对多一些。
  若将贴膜构件后片玻璃损坏作为鉴别基准,揭膜构件的抗打击高度则凌驾同厚度的浮法玻璃。那是因为前片玻璃的揭膜大大障碍了其碎片对后片玻璃的打击。
  结论
  经由过程对U 型玻璃及其构件所做的测试及对照实验,得出以下结论:
  U型玻璃是一种修建型材,经由过程直合的两翼到达了一般平板玻璃所出有的特殊性能:
  1.优秀的承载才能:翼里朝向影响承载力的巨细,翼里受压应力时U 型玻璃承载力是受张应力时的1.5~2倍。承载力随玻璃厚度增添而增添,7mm薄U 型玻璃承载力是6mm的1.6~2.2倍。和同投影面积的浮法玻璃及钢化玻璃比拟,U 型玻璃具有优秀的承载才能:翼里受压应力时U 型玻璃承载力是同厚度浮法玻璃的8.8倍,钢化玻璃的2.8倍;翼面张压应力时U 型玻璃承载力是同厚度浮法玻璃的4.4倍,钢化玻璃的1.7倍。
  2.下的等效蜿蜒强度:翼面受张应力时U 型玻璃的蜿蜒强度是翼面受压应力时的2倍;强度是质料特性的表征,U 型玻璃的蜿蜒强度取厚度无关。翼面受张应力时U 型玻璃的蜿蜒强度取同厚度浮法玻璃相称;翼里受压应力时U 型玻璃的蜿蜒强度是同厚度浮法玻璃的1/2。按同投影面积盘算的U 型玻璃的蜿蜒强度,翼里受压应力时是同厚度浮法玻璃的8倍;翼面受张应力时是同厚度浮法玻璃的4倍。
  U型玻璃接纳搭扣体式格局组合运用及贴膜时,进步了构件抗穿透机能:
  U型玻璃抗落球打击、霰弹袋打击及双轮胎打击才能略低于同厚度浮法玻璃。
  当U型玻璃搭扣组合运用,尤其是揭有有机膜时,其抗落球尤其是小钢球穿透才能大大加强,内片玻璃损坏载荷高度远高于同厚度钢化玻璃;霰弹袋打击及双轮胎打击时,揭膜玻璃构件内片玻璃损坏载荷高度相当于同厚度浮法玻璃。
  U型玻璃作为自力单位构成构件用于修建,正在遭到打击损坏时,显现单位损坏的特性:
  即仅打击点地点的U 型玻璃损坏,周边玻璃单位连结无缺。比拟一般玻璃构件具有损坏局限小的特性,有助于低落玻璃破裂时对职员的危险水平。
  综上所述,经由过程详实的实验研讨,我们以为U 型玻璃作为一种新型建筑材料,除具有特有的保温、节能、隔音、透光不透视等长处中,也具有较好的力学性能———优秀的承载才能和抗弯强度;作为组合构件尤其是揭有有机膜时,具有优越的抗穿透才能。根据相干修建范例停止设想应用时,可以或许知足运用安全性的要求。

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内容详情

作者: 米家华、崔厚寅
泉源: 中国建材报 (2010-10-12 第5608号)