趙西安全新解讀：玻璃結(jié)構(gòu)

圖2 6層15mm玻璃夾膠的玻璃柱

　　1.3 超大尺寸玻璃

　　目前常用玻璃的長度在8m以內(nèi)，各國熱彎夾膠鋼化玻璃的長度一般不超過6m。超過長度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，用不銹鋼板和不銹鋼螺栓連接而成(圖3)。

圖3 用不銹鋼夾板連接的玻璃柱

　　2012年，中國已經(jīng)生產(chǎn)世界最大尺寸的玻璃。目前生產(chǎn)最大的玻璃為18m X 4m，厚度最大為25mm(圖4)。并且具備了相應(yīng)的鋼化、熱彎、夾膠的能力。中國的超大玻璃已經(jīng)為國內(nèi)外的玻璃結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持(圖5、圖6)。

圖4 超大玻璃 18m X 4m，厚度 25mm

圖5 為紐約蘋果店生產(chǎn)的15m高、5夾膠玻璃柱

圖6 為香港蘋果店生產(chǎn)的18m高、6夾膠玻璃柱

　　2 玻璃結(jié)構(gòu)

　　玻璃結(jié)構(gòu)常用于板，包括墻板和承重樓板。此外，用于主要承重結(jié)構(gòu)時，有梁、柱和框架。

　　2.1 梁式結(jié)構(gòu)

　　玻璃梁通常作為玻璃采光頂的支承結(jié)構(gòu)，用于高層建筑（詞條“高層建筑”由行業(yè)大百科提供）的頂部、裙房以及大型公共建筑。為了安全，采光頂?shù)?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>面板和承重梁都必須采用夾膠玻璃。

　　玻璃梁通常采用鉸支座，按簡支梁計(jì)算

圖7 變截面梁(左)和等截面梁(右)

圖8 北京海軍總醫(yī)院

圖9 北京天文館

圖10 紐約第五大街蘋果店交叉玻璃梁系

圖11 交錯布置的變截面玻璃梁系

圖12 玻璃穹頂的支承梁系統(tǒng)

圖13 英國維多利亞博物館采光頂?shù)牧褐С薪Y(jié)構(gòu)體系

　　玻璃采光頂的夾層玻璃面板可以周邊支承，也可以采用點(diǎn)支承。按照其支承條件分別進(jìn)行計(jì)算，通常多采用板的有限元分析軟件。

圖14 點(diǎn)支承的玻璃面板，鋼爪（詞條“鋼爪”由行業(yè)大百科提供）支承(左)和夾板支承(右)

　　2.2 玻璃柱

　　玻璃柱在受彎平面內(nèi)截面尺寸很大，可以到800mm或更多;而在受彎平面外，受玻璃厚度所限，通常很小。為提高平面外的穩(wěn)定性，除高度較小(通常高度6m以下)時可以采用底部支承外，多數(shù)情況下采用頂部懸掛的支承方式，使玻璃柱處于拉彎的受力狀態(tài)。當(dāng)玻璃柱的高度很大時，常采用多片玻璃夾膠以增大玻璃的厚度，從而加大玻璃柱截面的寬度(圖15)。

　　玻璃柱上下端均采用鉸支承，承受玻璃面板傳來的自重、風(fēng)荷載和地震力。玻璃面板可以采用邊緣支承方式或點(diǎn)支承方式與玻璃柱連結(jié)(圖16)。

圖15 采用夾膠玻璃的玻璃柱

圖16 北京地鐵新國展站玻璃墻上的玻璃柱

　　玻璃柱較高時,可以采用不銹鋼板將幾段玻璃柱連接為長柱(圖17)。

　　圖18為北京芳草地中心高層辦公綜合建筑，大面積玻璃墻面用玻璃柱支承，形成通透的室內(nèi)空間。

　　玻璃柱平面外剛度很小，其平面外穩(wěn)定性問題要有足夠的注意。雖然玻璃柱的一側(cè)有玻璃面板作為平面外的支撐，但是另一側(cè)玻璃柱是無約束的，當(dāng)承受風(fēng)吸力時，自由邊受壓，存在失穩(wěn)的危險(xiǎn)。因此·，當(dāng)玻璃柱的高度大于8m時，應(yīng)考慮玻璃柱的穩(wěn)定問題;大于12m時，必須進(jìn)行平面外穩(wěn)定性計(jì)算。必要時增加平面外的支撐(圖19)。

　　平面外支撐可以采用水平玻璃梁、水平不銹鋼撐桿、水平不銹鋼板等。圖20為廈門國際會議中心玻璃柱的不銹鋼板水平梁式支撐，不銹鋼梁自重由豎向不銹鋼吊桿支承。

圖17 用不銹鋼板連結(jié)玻璃柱

圖18 北京芳草地中心高層辦公樓玻璃墻面

圖19 深圳觀瀾球會12m玻璃柱

圖20 廈門國際會展中心不銹鋼梁支撐(左)和鋼梁的吊桿(右)

圖21 廈門馬可波羅酒店，玻璃梁作為平面外支撐

圖22 昆明西山萬達(dá)，不銹鋼管平面外支撐

　　蘇州科技園區(qū)設(shè)計(jì)院高層辦公樓，整座建筑的各層玻璃外墻均采用玻璃柱支承，大大擴(kuò)展了玻璃結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域(圖24)。

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