玻璃幕(mù)牆具有高(gāo)雅美觀，經久(jiǔ)耐用(yòng)和裝(zhuāng)配等優(yōu)點而(ér)被(bèi)廣泛應用於現(xiàn)代土(tǔ)木工(gōng)程(chéng)建築(zhù)之中(zhōng)。尤(yóu)其是在(zài)高(gāo)層和(hé)超高層建築(zhù)中，玻璃(lí)幕牆作為建築(zhù)外(wài)圍(wéi)防護的一種重要(yào)形(xíng)式具(jù)有顯著的優(yōu)勢。為(wéi)了適(shì)應(yīng)不(bù)同的(dí)建築風格(gé)和功能(néng)要求(qiú)，玻(bō)璃(lí)幕(mù)牆中玻璃的種類各式各(gè)樣(yàng)。從組成(chéng)結(jié)構上分主(zhǔ)要(yào)有單(dān)片(piàn)玻(bō)璃(lí)，中空(kōng)玻(bō)璃(lí)和夾(jiā)層玻璃(lí)等(děng);從製作工藝上分主要(yào)有(yǒu)單(dān)片熱彎玻璃（詞條“熱彎玻璃”由行業大(dà)百科提(tí)供(gōng)）和球形夾(jiā)層(céng)熱(rè)彎(wān)玻(bō)璃等。
玻璃(lí)是(shì)一(yī)種抗壓強度(dù)較高的脆性(xìng)材料，產(chǎn)生脆(cuì)性(xìng)破壞時(shí)的變形相(xiāng)對於龍骨材料要小許(xǔ)多(duō)。因(yīn)而(ér)對玻璃幕牆的撓(náo)度(dù)的(dí)控(kòng)製尤(yóu)為(wéi)重(zhòng)要，這(zhè)也是玻璃幕(mù)牆(qiáng)在抗(kàng)風(fēng)設(shè)計中的(dí)一(yī)項(xiàng)重要指(zhǐ)標。不(bù)同(tóng)形(xíng)式的玻璃幕(mù)牆在承受風壓時表(biǎo)現出(chū)來的(dí)性(xìng)能是不同的(dí)，其(qí)壓力(lì)差(chà)與(yǔ)撓(náo)度之間的規律也(yě)有所(suǒ)差(chà)異。已有學者(zhě)對支點式單層(céng)玻璃幕(mù)牆，夾板(bǎn)式夾層玻(bō)璃(lí)幕(mù)牆，鋁塑復合(hé)板(bǎn)幕牆的抗(kàng)風(fēng)性(xìng)能(néng)進行相(xiāng)關的(dí)分(fēn)析(xī)和探(tàn)討(tǎo)，然而對(duì)於(yú)中(zhōng)空(kōng)玻璃(lí)幕牆(qiáng)的(dí)抗(kàng)風性能的研究卻很少(shǎo)。為(wéi)了(liǎo)進(jìn)一(yī)步(bù)明確中空玻(bō)璃幕牆(qiáng)的(dí)抗風性(xìng)能，即(jí)壓力差(chà)與(yǔ)撓(náo)度之(zhī)間的變(biàn)化(huà)規(guī)律，本(běn)文(wén)利(lì)用幕(mù)牆(qiáng)動風(fēng)壓測試(shì)設備對中空(kōng)式玻(bō)璃(lí)幕牆(qiáng)的抗(kàng)風(fēng)壓(yā)性(xìng)能(néng)進行了(liǎo)試(shì)驗研(yán)究。並(bìng)將試驗結果(guǒ)與理(lǐ)論(lùn)計(jì)算(suàn)結果(guǒ)進行了對比分析(xī)，以(yǐ)期(qī)為(wéi)工程建(jiàn)設提供(gōng)參考(kǎo)。
2.玻(bō)璃幕牆(qiáng)抗風壓試(shì)驗
2.1試(shì)驗概況
中空玻(bō)璃幕(mù)牆抗風壓性(xìng)能試驗試件(jiàn)尺寸為寬(kuān)2175mm×高3600mm。嵌料(liào)為玻璃(lí)麵板(bǎn)，Low-E 6+12+6mm中(zhōng)空鋼化玻(bō)璃(lí)，室(shì)內的(dí)一片為鍍膜(mó)低輻(fú)射(shè)鋼化玻璃。玻璃(lí)zui大(dà)尺寸為(wéi)1000mm×1700mm。采用濕法鑲(xiāng)嵌(qiàn)方法(fǎ)，采用密(mì)封。試驗時(shí)的環境溫度為(wéi)26℃，氣壓(yā)為101.5kPa。支承體(tǐ)係(xì)采用(yòng)鋁合金龍骨架，主龍骨(gǔ)尺寸(cùn)為120mm×65mm，次龍骨(gǔ)尺寸為65mm×65mm。
2.2測點(diǎn)布(bù)置
在抗風壓性(xìng)能(néng)試驗(yàn)中(zhōng)，分(fēn)別在中(zhōng)空玻(bō)璃麵(miàn)板中(zhōng)綫和玻(bō)璃幕牆試(shì)件中(zhōng)綫處布置(zhì)了2組測(cè)點。在(zài)相應的測點(diǎn)處安(ān)裝(zhuāng)數碼(mǎ)位移計，位移計安裝在中(zhōng)空玻(bō)璃麵板和玻(bō)璃(lí)幕牆(qiáng)的外側。用來測定(dìng)在不(bù)同(tóng)的壓(yā)力差(chà)作用(yòng)下，玻(bō)璃麵(miàn)板和(hé)玻璃幕(mù)牆試(shì)件(jiàn)的撓(náo)度(dù)的(dí)變(biàn)化規(guī)律。玻(bō)璃麵板(bǎn)和(hé)幕牆的(dí)麵法綫撓度測點(diǎn)布(bù)置(zhì)情況如(rú)圖(tú)1所(suǒ)示。
圖1 試(shì)驗(yàn)測點(diǎn)布置示意圖(單位(wèi)：mm)
2.3試驗(yàn)及結果
將玻(bō)璃幕(mù)牆固定於(yú)試件(jiàn)安裝係(xì)統上(shàng)並將玻璃幕牆與壓力箱開口(kǒu)部位密封，供風設(shè)備施加正負(fù)雙(shuāng)向壓力(lì)。在(zài)正負壓檢(jiǎn)測前分別(bié)施(shī)加3個壓力脈(mài)衝。壓(yā)力差(chà)值(zhí)為(wéi)500Pa，加(jiā)壓速度為100Pa/s，持(chí)續時間為3s，待壓(yā)力差(chà)回(huí)零(líng)後(hòu)開(kāi)始(shǐ)進(jìn)行試驗(yàn)。試(shì)驗過程依(yī)據(jù)《建築幕(mù)牆氣密，水密，抗風壓性(xìng)能(néng)檢(jiǎn)測(cè)方(fāng)法(fǎ)(GB/T15227-2007)》和《建築幕(mù)牆(GB/T21086-2007)》的(dí)規定(dìng)進行(háng)操作(zuò)。試驗中(zhōng)加(jiā)載(zǎi)方(fāng)案如圖2所示(shì)(圖中符號▼表示將(jiāng)試件(jiàn)的可開啟部(bù)分開關5次，圖中的zui大壓力差滿足Pmax>P3)。
圖2 加(jiā)載(zǎi)方案示(shì)意圖(tú)
試件(jiàn)的麵(miàn)法綫(xiàn)撓度是(shì)衡量構(gòu)件抗(kàng)風壓(yā)性能的(dí)主(zhǔ)要指(zhǐ)標。本試驗中，受力(lì)試(shì)件的(dí)麵法綫撓(náo)度按照(zhào)下式計算：
式中(zhōng)，f為(wéi)麵法綫撓(náo)度值，(mm);a0，b0和(hé)c0分別為(wéi)各(gè)測點在(zài)預備加(jiā)壓(yā)後(hòu)的(dí)穩定(dìng)位移值(zhí)，(mm);a，b和(hé)c分別為(wéi)某(mǒu)級試驗壓力作用(yòng)過(guò)程中(zhōng)各(gè)測點(diǎn)的麵(miàn)法(fǎ)綫位(wèi)移(yí)，(mm)。
根據試驗(yàn)得(dé)出的(dí)各測(cè)點(diǎn)的位移計算(suàn)鋁合金玻璃幕(mù)牆(qiáng)構(gòu)件和中(zhōng)空玻璃中(zhōng)心點(diǎn)處(chǔ)的(dí)撓度。幕牆(qiáng)試(shì)驗構件(jiàn)中心(xīn)點的(dí)撓度(dù)以及中空玻璃中心點的撓度隨壓力差(chà)的(dí)變(biàn)化規律(lǜ)如圖3所示。從圖3可以看(kàn)出(chū)，鋁合金玻璃(lí)幕(mù)牆(qiáng)構件(jiàn)中心點處的(dí)撓度隨(suí)著壓力差的增(zēng)大呈近似綫性(xìng)增加(jiā)。正(zhèng)壓力差(chà)為(wéi)1250Pa時(shí)，構件(jiàn)中(zhōng)心(xīn)點(diǎn)處(chǔ)的zui大(dà)撓度為6.01mm;相(xiāng)應的負壓力(lì)差作用下的構(gòu)件zui大撓度為(wéi)-6.34mm，二(èr)者相(xiāng)差5%。構(gòu)件中的(dí)中(zhōng)空(kōng)玻(bō)璃中心點處撓度(dù)也(yě)隨(suí)著(zhuó)壓力差的增(zēng)大呈近似綫性(xìng)增加的(dí)變(biàn)化(huà)規律(lǜ)。zui大正壓力(lì)差(chà)作(zuò)用下，中(zhōng)空玻璃中(zhōng)心(xīn)點(diǎn)處的(dí)撓度(dù)為3.81mm，相應(yīng)的負(fù)壓(yā)力差作(zuò)用下(xià)的zui大(dà)撓度為-3.79mm，二(èr)者相差不到(dào)1%。
圖3 試件和中空玻璃中(zhōng)心點(diǎn)撓(náo)度隨(suí)壓(yā)力差的變化規律
3.理(lǐ)論(lùn)分(fēn)析
3.1撓度計算
針對(duì)中(zhōng)空玻璃(lí)幕牆的特點，由於其(qí)變形(xíng)較小，一般小(xiǎo)於玻璃(lí)的(dí)厚(hòu)度。因(yīn)而，可以(yǐ)采用《玻璃(lí)幕(mù)牆工(gōng)程(chéng)技(jì)術規範(fàn)(JGJ102-2003)》中的(dí)小撓(náo)度(dù)計算理論來計算(suàn)其跨中(zhōng)撓度(dù)。但是在確定(dìng)其厚度(dù)時，應采(cǎi)用等效厚(hòu)度。中(zhōng)空玻(bō)璃構件的(dí)剛(gāng)度(dù)可以按(àn)照下式(shì)確(què)定：
式中，D為中(zhōng)空玻(bō)璃構件(jiàn)的(dí)剛度(dù)，E為玻(bō)璃(lí)的(dí)彈性模量，(N/mm2);te為(wéi)中空(kōng)玻(bō)璃的(dí)等效(xiào)厚度，(mm);v為泊鬆比。中空玻璃(lí)的等(děng)效厚度t由下(xià)式(shì)計算(suàn)：
式(shì)中(zhōng)，k為等(děng)效(xiào)厚(hòu)度係(xì)數，取k=0.95;t1和t2分(fēn)別(bié)為各(gè)單片玻(bō)璃的厚度，(mm)。對於玻璃(lí)的(dí)跨中撓(náo)度，按(àn)照(zhào)考慮(lǜ)幾(jī)何的有(yǒu)限(xiàn)元(yuán)方(fāng)法(fǎ)計算，風荷(hé)載作(zuò)用下(xià)zui大(dà)撓(náo)度由(yóu)下式計算：
式(shì)中(zhōng)，wk為垂直於(yú)玻璃幕(mù)牆平(píng)麵的風荷載標(biāo)準值，N/mm);a為(wéi)玻璃(lí)短(duǎn)邊變長(cháng)，(mm);μ為撓度係數，可由玻(bō)璃(lí)短(duǎn)邊(biān)與長邊邊長(cháng)比按規範《玻璃(lí)幕牆工程(chéng)技(jì)術(shù)規範(JGJ102-2003)》確(què)定，η為折(zhē)減係數，可(kě)由(yóu)參(cān)數θ按照規範確定，且：
3.2試驗與理(lǐ)論結果對(duì)比分(fēn)析(xī)
理論計算中(zhōng)，取玻璃的(dí)彈(dàn)性(xìng)模量為(wéi)6.5×104N/mm2，泊鬆比取0.25。各層玻(bō)璃(lí)的厚度(dù)為6mm，玻(bō)璃(lí)短邊(biān)尺(chǐ)寸為1000mm，長邊為1700mm。各級(jí)壓力(lì)差荷(hé)載作用(yòng)下相應(yīng)的參數和折減係(xì)數(shù)的(dí)計算(suàn)結(jié)果(guǒ)見(jiàn)表(biǎo)1。
表(biǎo)1 各(gè)級(jí)壓(yā)力(lì)差(chà)下的參(cān)數和折(zhē)減係(xì)數
中空玻璃中心(xīn)點(diǎn)處(chǔ)的(dí)撓度的(dí)理論解和試(shì)驗結(jié)果如圖4所示。由(yóu)圖(tú)4可(kě)知，理(lǐ)論結果(guǒ)和試(shì)驗結(jié)果具有(yǒu)相同的變化規律(lǜ)，其(qí)撓(náo)度(dù)均隨著壓(yā)力(lì)差的增大而近(jìn)似呈綫性增加。當壓力差為(wéi)1250Pa時，理(lǐ)論方法(fǎ)計算玻(bō)璃(lí)中(zhōng)心點(diǎn)處的(dí)zui大撓度(dù)為5.05mm，而(ér)相(xiāng)應的壓(yā)力差(chà)荷(hé)載作用下(xià)，試(shì)驗測(cè)得的(dí)中心點處zui大(dà)撓(náo)度為3.81mm。理論結果(guǒ)比(bǐ)相(xiāng)應(yīng)條(tiáo)件下的試驗(yàn)結果(guǒ)大(dà)25%。由(yóu)此可(kě)知(zhī)，現行(háng)的理論方法(fǎ)的(dí)計(jì)算結(jié)果(guǒ)偏於保守，利(lì)用該理論方(fāng)法進行(háng)中空玻璃(lí)幕牆的(dí)設計是(shì)偏(piān)於(yú)安全的。
圖(tú)4 理論與試驗結(jié)果對比
