U型玻璃組合節(jié)能幕墻設(shè)計(jì)及應(yīng)用..

1、U型玻璃組合節(jié)能幕墻設(shè)計(jì)及應(yīng)用1.概述建筑用u型玻璃（亦稱槽型玻璃）事用先壓延后成型的方法連續(xù)生產(chǎn)出來(lái)的，因其橫截面呈“u型，故得名。u型玻璃品種很多，有著理想的透光性、隔熱性、保溫性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，不但用途廣泛、施工簡(jiǎn)便，而且有著獨(dú)特的建筑與裝飾效果，并能節(jié)約大量輕金屬型材，所以被世界上許多國(guó)家的城鄉(xiāng)建筑所采用。世界上最早生產(chǎn)U型玻璃的國(guó)家之一是奧地利，該過(guò)的MoosbrunnerGlasfubrik公司從1957年開(kāi)始生產(chǎn)底寬為262mm的U型玻璃，在此前后，比利時(shí)的Glaverbel公司、法國(guó)的Saint-Gobuin公司和Boussois公司、英國(guó)的皮爾金頓公司、原聯(lián)邦德國(guó)的Baug

2、lassindustrieAG公司、美國(guó)的LOF公司和AFG公司、加拿大PPG工業(yè)公司和日本板硝子也先后建起了U型玻璃生產(chǎn)線。東歐國(guó)家以前蘇聯(lián)為最早，1965年，俄聯(lián)邦的首條U型玻璃生產(chǎn)線在波爾斯克玻璃廠投產(chǎn)，年產(chǎn)量為3萬(wàn)m2。隨后，在鮑爾玻璃廠、紅五月玻璃廠、切爾尼亞金玻璃廠、古雪夫玻璃廠、莫斯利石棉隔熱材料聯(lián)合公司等11家企業(yè)先后建起10多條U型玻璃生產(chǎn)線，到了1975年，前蘇聯(lián)的U型玻璃產(chǎn)量已達(dá)到400萬(wàn)m2。前民主德國(guó)以及羅馬尼亞、匈牙利、南斯拉夫、葡萄牙等國(guó)的U型玻璃生產(chǎn)，也大多始于60年代后期。阿爾及利亞奧蘭玻璃公司一窯雙線的U型玻璃于1992年年底投產(chǎn)，開(kāi)創(chuàng)了非洲U型玻璃生產(chǎn)之先

3、河。在我國(guó)，介紹U型玻璃的資料出現(xiàn)于70年代末期。因?yàn)椴Ａa(chǎn)企業(yè)和有關(guān)建筑部門對(duì)這種玻璃都十分陌生，所以這種新型建筑玻璃一直沒(méi)得到開(kāi)發(fā)，更談不上推廣和應(yīng)用。1995年，云南省昆明創(chuàng)安U型玻璃有限公司從國(guó)外引進(jìn)了關(guān)鍵設(shè)備，由秦皇島玻璃工業(yè)研究設(shè)計(jì)員配套設(shè)計(jì)，于1996年初建成了我國(guó)第一條U型玻璃生產(chǎn)線，現(xiàn)已正式投產(chǎn)從而填補(bǔ)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，在我國(guó)建筑和裝飾設(shè)計(jì)部門、生產(chǎn)部門和流通領(lǐng)域等各方面的共同努力下，這種新型建筑玻璃在我國(guó)一定能夠得到推廣和應(yīng)用，取得快速的發(fā)展。2 說(shuō)明U型玻璃(U-Profile-Glass)亦稱槽型玻璃，是一種新穎的建筑型材玻璃，國(guó)外有近

4、40年的生產(chǎn)應(yīng)用歷史。因截面呈U型，使之比普通平板玻璃有較高的機(jī)械強(qiáng)度并具有理想的透光性、較好的隔音性、保溫隔熱性、能節(jié)省大量金屬材料、以及施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，適用于建筑的內(nèi)外墻、隔墻、屋面及窗等。昆明創(chuàng)安U型玻璃有限公司與德國(guó)RULEX公司合作，引進(jìn)德國(guó)U型玻璃生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，其產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家玻璃質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心按前蘇聯(lián)0CT-21992-83標(biāo)準(zhǔn)，參照德國(guó)DIN1249標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)合格，并通過(guò)省級(jí)產(chǎn)品鑒定會(huì)鑒定。3 采用標(biāo)準(zhǔn)：A. 異型玻璃(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批稿)2、U型玻璃/QKYB01-1997B. 建筑工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)GBJ301-88。C. 裝飾工程施工及驗(yàn)收規(guī)范JGJ73-91。

5、D. 中華人民共和國(guó)U型玻璃外裝修標(biāo)準(zhǔn)06J5014適用范圍：由于U型玻璃具有較好的透光而不透視的特性和良好的裝飾性，可用于機(jī)場(chǎng)、車站、體育館、廠房、辦公樓、賓館、住宅、溫室等工業(yè)與民用建筑非承重的內(nèi)外墻、隔斷、窗及屋面。5.U型玻璃的建筑設(shè)計(jì)：A. U型玻璃按表面處理方式不同，有普通壓花玻璃、夾絲玻璃、彩色玻璃等，設(shè)計(jì)選用時(shí)除普通壓花玻璃外，選用其余玻璃應(yīng)予注明。B. U型玻璃屬不燃燒材料，如有特殊要求時(shí)應(yīng)按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。C. U型玻璃分類：?按顏色分：有色的和無(wú)色的。?按表面狀態(tài)分：有平滑的和帶花紋的。?按強(qiáng)度分：有鋼化、貼膜、保溫層?按規(guī)格分：有鋼化、貼膜、保溫層D. U型玻璃屬不燃

6、材料，如有特殊要求時(shí)按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。E. U型玻璃兩翼的朝向測(cè)試結(jié)果表明兩翼向迎風(fēng)買內(nèi)，強(qiáng)度高于兩翼背風(fēng)面。F. 型玻璃按造型及建筑使用功能分別采取以下組合方式:單排翼朝外（或內(nèi)）單排楔形結(jié)構(gòu),互相咬合單排楔形結(jié)構(gòu),互相貼合雙排翼在接縫處成對(duì)排列雙排翼對(duì)翼G. 型玻璃隔墻長(zhǎng)度大于6000，高度超過(guò)4500時(shí)，應(yīng)核算墻身的穩(wěn)定，采取相應(yīng)的措施。H. 型玻璃用于濕度較大的房間且室內(nèi)外溫差較大時(shí)，應(yīng)處理好玻璃表面露水的排泄及下滴問(wèn)題。I. 型玻璃用于圓型墻及屋面時(shí)，曲率半徑不應(yīng)小于1500。J. 點(diǎn)構(gòu)造詳見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集U型玻璃外裝修標(biāo)準(zhǔn)06J501。6性能指標(biāo)?抗壓強(qiáng)度700900N/mm2?？?/p>

7、拉強(qiáng)度3050N/mm2。?莫氏硬度67。?彈性模量6000070000N/mm2。?線膨脹系數(shù)（溫度每升高1°C）（7585）x10-7。?化學(xué)穩(wěn)定性0.18mg。?彎曲強(qiáng)度U型截面的位置底面寬度Gnm）抗彎強(qiáng)度（N/mni250017,733023.226024550026.633032,92603S?透光率：當(dāng)表面有小花紋裝一排時(shí)為89%，裝兩排時(shí)81%。?傳熱系數(shù)：?jiǎn)闻虐惭b時(shí)3.65W/m2K。雙排安裝時(shí)1.74W/m2K。貼膜時(shí)1.57W/m2K填充保溫層1.2W/m2K?隔聲能力：?jiǎn)闻虐惭b時(shí)27db，雙排安裝時(shí)38dB。?耐火極限：0.75h（單排）。7安裝要點(diǎn):?U型玻

8、璃的端面和平面應(yīng)無(wú)鋸齒狀缺口或裂紋。?各獨(dú)立的U型玻璃構(gòu)件應(yīng)支撐在具有均勻彈性的襯墊上。?玻璃與臨近的金屬件、混凝土和砂漿結(jié)構(gòu)之間不能有硬性接觸。?在U型玻璃的上端與更高處的建筑物件（如過(guò)梁、大梁、屋面板等）之間必須留有縫隙。?U型玻璃上端與臨近的上部結(jié)構(gòu)之間的空氣縫隙不應(yīng)小于25mm，以應(yīng)付其變形，便于安裝更換。?必須用彈性密封材料填充U型玻璃之間的縱縫。?密封材料，通常有二組分的聚硫塑料、硅銅膠、柔性聚氯乙烯型材等，用于U型玻璃與固定件、U形玻璃條之間的密封。?圓繩，用于U型玻璃與邊框之間的密封。?條形襯墊、柔性聚氯乙烯型材、浸過(guò)瀝青的條帶、硬泡沫塑料等，用作U型玻璃與邊框之間的脹縫和滑縫

9、。?膨脹螺栓，用于固定邊框規(guī)格（注：最大出廠長(zhǎng)度并不等于使用長(zhǎng)度）玻璃型號(hào)底寬（由±2）M高(h)(帕+1)厚(d)(mm±0*2)SQ1260416SQ226060rISQ3330416SQ433060rISQ55004168.U型型玻璃的安裝：A. 用膨脹螺栓或射釘將邊框料固定在建筑物的洞口中，邊框可用指直角或斜角連接。邊框每側(cè)應(yīng)至少由個(gè)固定點(diǎn)。上下框料每隔400600應(yīng)有一個(gè)固定點(diǎn)。B. 將起穩(wěn)定作用的塑料件截成相應(yīng)長(zhǎng)度，放入框中上下型材內(nèi)。C. U型玻璃入框時(shí)，應(yīng)將玻璃內(nèi)面仔細(xì)擦洗干凈。D. 將U型玻璃條依次插入。U型玻璃插入上框料的深度應(yīng)20。插入下框料的深度應(yīng)1

10、2，插入左右框料的深度應(yīng)20。當(dāng)U型玻璃插至最后一塊，洞口寬于玻璃寬不一致時(shí)，沿長(zhǎng)度方向裁切玻璃，按18頁(yè)“端頭玻璃安裝順序”將所裁切玻璃裝入，同時(shí)將塑料件截成與玻璃相應(yīng)長(zhǎng)度放入邊框一側(cè)。E. 在邊框與玻璃間的縫中塞入彈性墊條，墊條與玻璃和邊框接觸面不得少于10。F. 在邊框與玻璃，玻璃與玻璃，邊框與建筑結(jié)構(gòu)體的接縫中，填入玻璃膠類彈性密封材料（或稱硅酮膠）密封。玻璃與邊框的彈性密封厚度最窄處2,深度應(yīng)3，U型玻璃塊之間的彈性密封厚度應(yīng)在3-5之間。G. 玻璃全部安裝完，將表面的污垢清除干凈。9. U型玻璃的驗(yàn)收：U型玻璃的驗(yàn)收除參照建筑裝飾工程及驗(yàn)收規(guī)范(JGJ73-91)第三、四章門窗工程

11、及玻璃工程有關(guān)章節(jié)外，還應(yīng)重點(diǎn)檢查：A. 邊框是否直接固定在建筑上，之間的縫隙是否密封。邊框承受的荷載應(yīng)直接傳給建筑，不應(yīng)使U型玻璃受力。B. 玻璃與玻璃之間，玻璃與邊框之間的縫隙，是否按上述要求進(jìn)行密封。C. 應(yīng)使u型玻璃在框了中沿玻璃長(zhǎng)度方向能自由伸縮，在上框料與U型玻璃之間要留有適當(dāng)縫隙。D. 為防止膨脹螺栓等固定件與框料之間相互接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生接觸腐蝕，在鋼膨脹螺栓等固定件與鋁框之間應(yīng)用合成材料墊圈或油漆類物質(zhì)隔開(kāi)。10. U型玻璃使用長(zhǎng)度的計(jì)算U型玻璃垂直安裝時(shí)使用長(zhǎng)度的計(jì)算在有風(fēng)荷載的情況下，應(yīng)通過(guò)計(jì)算來(lái)確定u型玻璃的最大使用長(zhǎng)度。不同規(guī)格的U型玻璃的抗彎模量見(jiàn)表12:型玻璃尺

12、t(15)抗彎模量(cm3)底寬接縫翼髙厚WflWst234416二2：22.672644165.2624.571nrJJ34165.3728.45500416工5436.0?23460/1n1J47,QI2M60r113.1552.42inr60/13.4362.07Wfl=翼的抗彎模量Wst=底版的抗彎模量單排U型玻璃墻體的風(fēng)荷載，在翼朝室內(nèi)安裝時(shí)，采用翼的抗彎模量計(jì)算最大使用長(zhǎng)度在翼朝外安裝時(shí)，采用底版的抗彎模量計(jì)算最大使用長(zhǎng)度單排U型玻璃墻體的風(fēng)荷載情況雙排U型玻璃構(gòu)造的墻體：外層玻璃承擔(dān)一半風(fēng)荷載和全部風(fēng)量。計(jì)算實(shí)例：采用單排500/41/6U型玻璃構(gòu)筑垂直墻體，U型玻璃翼朝室內(nèi)安裝

13、。U型玻璃的最大使用長(zhǎng)度用下式計(jì)算：式中：L=U型玻璃最大使用長(zhǎng)度（m）=U型玻璃的彎曲應(yīng)力（N/mm2）Wf1=U型玻璃翼的抗彎模量（cm3）Wst=U型玻璃翼的抗彎模量（cm3）P=風(fēng)荷載（KN/m2）A=U型玻璃的底寬（m）1000=轉(zhuǎn)換系數(shù)設(shè)：風(fēng)荷載P=0.5KN/m2彎曲應(yīng)力=30N/mm2=2.31由計(jì)算得知，在已知風(fēng)荷載和彎曲應(yīng)力(一般為30N/mm2)的情況下,使用規(guī)格為500/41/6的U型玻璃構(gòu)筑單排墻體，U型玻璃的最大使用長(zhǎng)度為2.31m。11. U型玻璃露點(diǎn)的計(jì)算根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范A. 根據(jù)用戶的要求，確定以下參數(shù)，B. 室內(nèi)計(jì)算溫度16°C,相對(duì)

14、濕度60%，室外溫度一23°C,風(fēng)速0.2m/s。C. 根據(jù)給定參數(shù)，求出U型玻璃墻內(nèi)表面的溫度：=tmRn/R0x(tntwn)。設(shè)中丫一U玻墻內(nèi)表面溫度，Rn內(nèi)表?yè)Q熱阻取0.11W/(m2.k)，R0總熱阻雙層U玻(兩翼相對(duì)安裝)取0.476W/(m2.k),tn室內(nèi)計(jì)算溫度，twn一室外計(jì)算溫度，U玻墻內(nèi)表面溫度是丫=14.99C，近視為15C。D. 根據(jù)要求：室內(nèi)16C，相對(duì)濕度60%，含水量為12.477g/m3,而-23C相對(duì)濕度100%時(shí)，相對(duì)濕度含水量為12.84g/m3，由12.477g/m3v12.84g/m3，因此不會(huì)結(jié)露。12.U型玻璃的保溫性能衡量建筑材料的

15、保溫性能通常以傳熱系數(shù)或傳熱阻來(lái)評(píng)價(jià)。在物理手冊(cè)中，我們很容易查到一些材料的熱傳導(dǎo)率，如玻璃的傳導(dǎo)率為0.7-0.9W/(M.K),與紅磚0.8W/(M.K)差不多，而空氣的熱傳導(dǎo)率為0.03W/(M.K),僅為玻璃的1/27,U型玻璃墻體就是應(yīng)用了這一原理，在兩塊玻璃中間留有空氣層作為介質(zhì)，那么這個(gè)空氣層對(duì)玻璃來(lái)講，就是熱阻，從而使玻璃的傳熱系數(shù)降低，起到保溫的性能，中空玻璃就是根據(jù)這個(gè)原理而加工制成的。以22MM厚的中空玻璃為例：它是由兩片5MM的玻璃，中間夾有12MM厚的空氣層,它的傳熱系數(shù)為3.17W/(M2.K)，厚度等于5512=22MM，那么等厚的22MM的普通玻璃的傳熱系數(shù)為4

16、.93-5.0W/(M2.K)。雙層安裝U型玻璃(等于兩片6MM的玻璃加上一個(gè)35MM厚的空氣層)其傳熱系數(shù)為2.8W/(M2.K),及相當(dāng)于240MM厚的粘土磚墻。如果用雙層翼高60MM的U型玻璃(等于兩片8MM厚的玻璃加上52MM厚的空氣層)。其傳熱系數(shù)進(jìn)一步降低至2.1W/(M2.K)。及相當(dāng)于270MM厚的粘土磚墻。13.U型玻璃幕墻大樣節(jié)點(diǎn)：?jiǎn)螌觰型玻瘠驅(qū)u型琥璃U型玻璃立面圖U型玻璃安裝平面投影圖塑料膨脹螺栓“卜6皿每邊不少于了個(gè)固定點(diǎn):FVC緩沖墊60OSPd&B夷層U型玻璃F僅沖墊塑料膨脹螺據(jù)軸卜斯每邊不少于?個(gè)固定點(diǎn)U型玻璃安裝剖面圖U型玻璃端頭安裝順序14、U型玻璃

17、工程實(shí)例:15.U型玻璃的計(jì)算方法:m匚擊3基本參數(shù)：1:計(jì)算點(diǎn)標(biāo)高：100m；2：力學(xué)模型：按簡(jiǎn)支梁形式計(jì)算；3:玻璃跨度：L=4050mm；4:玻璃類型：?jiǎn)纹Ａ260/60/7；5:玻璃翼朝向：室內(nèi)；6 :玻璃安裝方式：?jiǎn)闻胚B接，垂直布置；7 :玻璃材料物理性能級(jí)截面參數(shù)：玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：30MPa；玻璃彈性模量E:70000MPa；玻璃截面積A：25.62mm2；翼板部分截面抗彎矩Wx1:53780mm3；板面部分截面抗彎矩Wx2:13710mm3；繞Y軸截面抗彎矩Wy：170230mm3；X軸截面慣性矩Ix:655500mm4；Y軸截面慣性矩Iy:22129400mm4；（對(duì)于夾層

18、玻璃，該處的各抗彎矩和慣性矩采用的是內(nèi)片玻璃參數(shù)）U型玻璃可以按支撐于兩點(diǎn)的簡(jiǎn)支梁力學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，受力模型如下:屮嶺訊支製愛(ài)力袂黑15.1U型玻璃荷載計(jì)算：(1) 風(fēng)荷載作用的線荷載集度(按矩形分布):qwk:風(fēng)荷載線分布最大荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；wk:風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；B：U型玻璃寬度，也就是承載寬度(mm)；qwk=wkB=0.001x260=0.26N/mmqw:風(fēng)荷載線分布最大荷載集度設(shè)計(jì)值(N/mm)qw=1.4qwk=1.4x0.26=0.364N/mm(2) 水平地震作用線荷載集度(按矩形分布):qEk:水平地震作用線荷載集度標(biāo)準(zhǔn)值(N/mm)；qEAk:垂直于

19、幕墻平面的分布水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(MPa)；BE動(dòng)力放大系數(shù),取5.0；amax:水平地震影響系數(shù)最大值，取0.16；Gk:幕墻構(gòu)件的重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值（N）,（含面板和框架）；A:幕墻構(gòu)件的面積（mm2）；qEAk=®EamaxGk/A5.3.4JGJ102-2003qEk=qEAkBqEk=5.0x0.16x0.0000256x25.62=0.0005N/mmqE:水平地震作用線荷載集度設(shè)計(jì)值（N/mm）；qE=1.3qEk=1.3x0.0005=0.0007N/mm（3）幕墻受荷載集度組合：用于強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，采用SW+0.5SE設(shè)計(jì)值組合：.5.4.1JGJ102-2003q=qw+0.5qE=0.364+0.5x0.0007=0.364N/mm用于撓度計(jì)算時(shí)，采用Sw標(biāo)準(zhǔn)值：.5.4.1JGJ102-2003qk=qwk=0.26N/mm（4）U型玻璃在組合荷載作用下的彎矩設(shè)計(jì)值：Mx:彎矩組合設(shè)計(jì)值（Nmm）；Mw:風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的彎矩設(shè)