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第六届全国现代结构工程学术研讨会 玻璃片平面内力学性能的试验研究 姚裕昌、谢国生、花定兴、张桂先、孙坚、王飞勇 (深圳市三鑫特种玻璃有限公司) 摘要：本文简要介绍了玻璃片平面内力学性能试验研究的目的、方法和不同品种玻璃，不同加固方法的 试验结果，以供进一步研究参考。 关键词：玻璃片，力学性能 一、引言 与其他建筑材料相比，玻璃材料有透光、耐磨、耐候、装饰性能好、可再生利用等显著的优势。玻璃 的脆性、不保温和不耐冲击等缺点，经过钢化、夹胶、镀膜、中空等现代加工技术处理后，可得到有效的 改善。玻璃在建筑行业中的应用越来越广泛，玻璃材料已成为建筑师表现建筑物的现代功能和艺术效果所 不可缺少的重要材料。然而，从玻璃所具有的力学性能来看，当前在幕墙行业中大量使用的玻璃，无论是 框支还是点支，还都仅仅利用了玻璃片在平面外的承载能力而已，玻璃片在平面内力学性能的利用，由于 技术难度上的原因，或者是重视不够的原因，国内外都缺乏这方面应有的研究和报导。幕墙行业将玻璃肋 片当作梁来应用的技术，无论是设计计算，节点构造，以至施工操作等方面都尚处于探索阶段，缺乏成熟 的技术。上述分析表明：玻璃在建筑行业应用领域的进一步拓展，期待着玻璃片平面内力学性能的研究和 开发。本次试验研究工作，首先由于工程建设的需要，也出于我们对扩大玻璃应用范围的期盼。某工程建 设中，在一组建筑群的上空，建筑师大胆设计了一个富有创意的大面积玻璃天幕，覆盖了整个建筑群，如 图1所示： 图1 我们为配合建筑师的创意，提出了用玻璃索桁架支承玻璃天幕百叶片的设计构思，如图2所示： 工业建筑2006增刊 第六届全国现代结构工程学术研讨会 图2 利用玻璃片在平面内的力学性能与预应力拉索组成既有承重功能，又有装饰功能的玻璃片索桁架。这 种透明的结构，正好与现代新闻信息也需要高度透明的寓意相协调，因此玻璃索桁架的设计对该新闻中心 的建设来说是一次富有创意的工程实践。为确保玻璃索桁架的顺利实施，首先进行玻璃片平面内力学性能 的试验研究，从而为玻璃索桁架的设计提供依据。众所周知，玻璃是脆性材料，在加载点和变形约束点很 容易产生应力集中而炸裂。因此，试验探索连接点的构造十分重要。另外，不同品种玻璃在平面内的承载 能力有多大差异，破坏的形态如何，采用不同形状钢片加强玻璃孔的效果有多大差异等，这些都是我们希 望通过本次试验积累经验，并进一步寻找解决问题的线索。 二、试件 (一)试件形式的确定 结构概念设计时，玻璃索桁架中的玻璃片，是当作一组交叉腹杆来配置的，如图2—1中①所示： ≮I 二早j：：：：乏工：Z：：：：===：=一J一：：：：：：：乏：：I乏：：：：：：二一二：：：乏：：狲__|『 一 + ＼ + + 上f ④ f 。 ／?、j一／Ⅳ 图2～1 工业建筑2006增刊 第六届全国现代结构工程学术研讨会 于建筑美观上的要求，玻璃片与索连接节点的尺寸要求尽量缩小，因此玻璃片在平面内传力时的薄弱环节 必然在角部受力的节点上，它是控制玻璃片承载能力的关键，如图2—1中②所示(由于大尺寸玻璃片在 平面内加载的难度太大，一般试验室难于实现，故本次试验采用缩小的试件，近似模拟玻璃角部受拉时的 承载能力，如图2—1中③所示)