冲击载荷下中空钢化玻璃和中空钢化夹层玻璃动态响应研究

发布时间：2020-05-07 09:12

【摘要】：中空钢化和中空钢化夹层玻璃中间夹固的一定厚度气体层使其具有了遮挡自然光辐射、隔音、隔热等优点,从而被广泛应用于建筑行业的幕墙结构当中。值得注意的是,幕墙结构在设计与实际使用当中,必须要考虑其冲击安全性问题。然而,目前关于中空和中空钢化夹层玻璃在刚体低速冲击载荷作用下力学行为的研究还相对较少。因此,针对中空钢化和中空钢化夹层玻璃的抗冲击性能研究就显得尤为重要。本文首先利用ABAQUS有限元软件对刚性锤头进行了模态分析,以确保其设计方案满足实验动力学要求;同时针对试件承载装置开展了安全试算,以保证冲击实验过程中装置的强度和安全性。在此基础之上,采用落锤加载装置开展了中空钢化玻璃及中空钢化夹层玻璃冲击载荷实验,对其在刚体冲击下的动态响应进行了研究,并着重分析了不同面内尺寸(600mm、800mm和1000mm)和中间空气层厚度(6mm、8mm、10mm和12mm)对性能的影响。中空钢化玻璃的相关研究结果表明:(1)保证其他条件不变,仅改变试件尺寸,冲击未破碎时,随试件尺寸增大,冲击峰值载荷降低,冲击时间增加;试件冲击破碎时,出现大量放射状和环状裂纹,随试件尺寸增大,冲击峰值载荷降低,冲击时间增加,吸能效率增加。(2)控制其他条件,研究中间空气层厚度改变对抗冲击性能的影响,结果表明:试件冲击未破碎时,10mm空气厚度试件冲击峰值载荷最小,冲击时间最长,其余试件随空气厚度增加,冲击峰值载荷增加,冲击时间缩短;试件冲击破碎时,10mm空气厚度试件性能较差,其余试件随空气厚度增大,冲击峰值载荷增加,吸能效率增加。中空钢化夹层玻璃的相关研究结果表明:(1)保证其他条件不变,仅改变试件尺寸,冲击未破碎时,随试件尺寸增大,冲击峰值载荷增加;试件冲击破碎时,出现大量放射状和环状裂纹,随试件尺寸增大,冲击峰值载荷增大,冲击时间增加,吸能效率增加。对已发生破碎的试件再进行冲击载荷实验,分析其破碎后承载能力,发现此时600×600mm尺寸试件抗冲击能力最强,800×800mm尺寸试件最弱。(2)控制其他条件,研究试件中间空气厚度改变对抗冲击性能的影响,研究发现:试件冲击未破碎时,8mm空气厚度试件抗冲击载荷能力最强,10mm和12mm空气厚度试件的抗冲击性能相对较弱;在试件冲击破碎状态,8mm空气厚度试件抗冲击载荷能力最强,冲击时间最短,10mm和12mm空气厚度试件的抗冲击性能相对较弱,时长相对较长,随空气厚度增加,试件吸能效率增大。对已发生破碎的试件再进行冲击载荷实验,分析其破碎后承载能力,发现此时8mm空气厚度试件抗冲击能力最强,12mm空气厚度试件次之,6mm空气厚度试件稍差。
【图文】：

现如今已达到技术成熟，玻璃幕墙开始广泛应用于大型建筑中，如图所示广州塔（图1-1）、中国尊（图 1-2）和上海外滩高层建筑群（图 1-3）外层均采用玻璃幕墙结构，以此增强建筑的整体装饰效果，，也可以增加建筑物的设计美感。从目前的统计数据来看，我国玻璃产量和销售量约占全球的 75%[5]，其中百分之八十的平板玻璃用于生产建筑用材。玻璃板材具有优良的透明度、采光性、耐久性且兼备可达到普通混凝土十倍抗拉强度的优异力学性能，可以起到建筑通风和扩大视野的作用。图 1-1 广州塔图 1-2 中国尊Figure 1-1 Canton Tower Figure 1-2 CITIC Tower

中国尊Figure1-1CantonTowerFigure1-2CITICTower
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O347.1

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