Laminated Glass Panels under Various Temperature
Huang Ⅹiaokun, Liu Gang, Stephcn J Bennison
(1.China Academy of Building Research,Beijing100013;
2.E。I,DuPont de Nemours&Co。Inc。, USA)
[Abstract]Laminated glass is wildly used as a kind of safety gla“ in windows,door andcurtain wa11s. As the different mechanical characteristics of intcrlayer shns and the annealed glass, the mechanical behaviors and broken states of lan1inated glasscs are diverse。 The influence of the interlayer film is not considered in designing of lan1inatcd glass according to the national industry code "Technical code for glass curtain wall engineeing"JGJ102-2003,and it is conservative.Thc mechanical behaviors of interlayer slms arc affected greatly by temperaturc and theloading tinle, so the bending behaviors of lan1inated glass are affected by these factors largely. Thecomparison test research at different temperatures on the bcnding bchaviors of lnonolithic annealcd glass, PVB laminated glass and ionoplast laminated glass undcr sholt tern1and long tcnn loading is canrrcd out, and the design method of effective thickness of lalllinated glass in Eurocode is discussed in this paper. The conclusions could be as reference of the application of lan1inated glass in facade enginecring and the rcvising of relative national codes.
[Key words] laminated glass; high temperature ; bending test; PVB interlayer; Ionoplast interlayer
1．概述
建筑幕墙已成为我国公共建筑外立面的主要表现形式之一,为建筑的多样性提供了很好的手段。由于玻璃自身为脆性材料,在发生破坏时极易造成人员伤害,因此需采取可靠的措施,提高玻璃构件的安全性能。夹层玻璃通过中间层胶片将2片或2片以上的单片玻璃粘合为整体,改变了玻璃的破坏形态和受力性能,是一种广泛应用的安全玻璃。
夹层玻璃的受力性能受到多种因素的影响。我国现行行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》(JC,J102-⒛03)[1]中对于夹层玻璃的设计方法,并未考虑中间层胶片的有利作用,仅将荷载按刚度分配到各个单片玻璃进行设计,是偏于保守的;欧洲、美国、日本等发国家在夹层玻璃设计计算中,均以不同方式考虑了中间层胶片的有利作用,比较客观的反映了夹层玻璃的特性。研究[2]证明,不同中间层胶片夹层玻璃的受力性能存在很大差异。目前,我国对于不同中间层胶片的夹层玻璃受力性能及胶片自身性质的研究尚在进行中。
由于胶片自身的特性,环境温度和荷载作用的时间(持荷时间)对夹层玻璃的受力性能有较大影响。随着温度升高和持荷时间的增加,中间层胶片的弹性模量和剪切模量均有很大变化,进而对夹层玻璃的受力性能产生较大影响[2]。本文采用欧洲标准prEN/iso1288-3中规定的四点受弯试验方法,奸普通玻璃、PVB夹层玻璃和SentryGlass离子性中间层夹层玻璃(以下简称离子性中间层夹层玻璃)在不同温度下的短期和长期受弯性能进行了对比试验研究,同时对我国规范和欧洲标准中对于夹层玻璃的设计方法进行了讨论。
2 试验概况
在常温下,不同中间层胶片夹层玻璃,其短期和长期荷载作用下的受弯承载能力、变形性能和破裂后继续持荷的能力存在明显区别。本次试验对在25℃ -80℃ 温度范围内的单片退火玻璃和两种中间层胶片夹层玻璃试仵的短期和长期受弯性能进行了试验研究。夹层玻璃的中间层材料分别采用PⅤB胶片和%n唧G1as离子型胶片。
2.1 试件
试件包括普通单片玻璃、PⅤB夹层玻璃和离子性中间层夹层玻璃三种,其中短期受弯试验共9片,每种三片;长期受弯试验共6片,每种2片。试件尺寸均为1lOOmm×360mm× 10mm,中间层胶片厚度均为0.76mm。试件编号及基本参数如表2,1和表2.2。
2.2 试验设备制作了专门的试验保温箱以保持试件温度环境,采用手动液压千斤顶加载,如图2.1。采用欧洲标准验方法进行加载,如图2.2。
2.3 加载步骤2.3.1 短期荷载受弯试验
首先安装试件和数据采集设备(位移计、应变片、导线),将保温箱封闭,开动加热器,将箱内温度加热到指定温度,恒温稳定1h;将仪表调零,采用手动液压千斤顶缓慢均匀加载,由数据采集设备读取测点的应变值,采集数据的时间间隔为2s。当试件中点应变达到350左右时,保持荷载1血n;卸载后将温度升高到下一温度级别,重复上述步骤。环境温度共分为6级,分别是25℃、40℃ 、50℃ 、60℃、70℃和SO℃ 。
2.3.2 长期荷载受弯试验
安装试件和数据采集设各(位移计、应变片、导线),将保温箱封闭;开动加热器,将箱内温度加热到指定温度,恒温稳定1h;仪表调零后将标定好重量的铁块缓慢放置于试件上进行加载,荷载大小为100N;持荷2小时,采集试验数据,每次采集的时间间隔为5min;卸载<后将温度升高到下一级别,重复以上步骤。环境温度分为3级,分别是3O℃ 、50℃ 和80℃ 。
2.4 量测方案
量测每级荷载下试件下表面中点的挠度和应变、加载时间、应变片附近温度。挠度、应变以及温度的测点布置如图2,3。
3 试验结果3.1 短期荷谶受舒性能试验缭果
3.1.1 应力分布
在不同温度下,试件下表面应力达到⒛MPa时试件承受的荷载如图3,1所示。
由图3.1可知,当试件下表面中点的表面应力达到⒛MPa时,三种试件呈现以下特性:
1)在不同的温度等级下,单层退火玻璃承受的荷载值基本维持不变,约为560N,即在应力为常数时所承受的荷载值随温度的变化不明显;
2)在相同的温度等级下,PⅤB夹层玻璃承受的荷载值较等厚度单层玻璃和离子性中间层夹层玻璃承受的荷载低。随温度升高,其差异逐渐增大,在温度为25℃时约为480N,在40℃时荷载值已降低到约硐0N,在gO℃ 时荷载值约为300~350N;3)在40℃以下时,离子性中间层夹层玻璃承受的荷载值基本不随温度变化而改变,而且稍高于单层退火玻璃承受的荷载值,约为580N;温度超过婀℃后,其所承受的荷载随温度升高逐渐降低,在50℃ 时约550N,在gO℃ 时,荷载降低较多,但仍有约450N,与同厚度的PⅤB夹层玻璃在25℃时的荷载(约4800N)较接近。
