澳標AS1288在超高玻璃肋結構分析中的應用

呂曼曼

中國專利技術開發公司

澳標AS1288在超高玻璃肋結構分析中的應用

呂曼曼

中國專利技術開發公司

對于中國《建筑結構荷載規范》(GB 50009-2012)和澳大利亞荷載規范AS NZS 1170.2-2002中關于風速、基本風壓和風壓標準值計算的差異與換算方法進行了論述，給出了50年回復期與1000年回復期的風荷載標準值間的換算關系，針對澳大利亞規范AS1288-2006附錄H中給出了多種邊界條件下的玻璃肋的整體穩定驗算公式，通過四性試驗數據對比分析，給出超長玻璃肋穩定性分析的合理建議。

超高玻璃肋；穩定性；風荷載；回復期；概率系數；四性試驗；有限元分析

引言

隨著業主和建筑師對廳堂通透、美觀及氣派的要求，達到全透明和全視野的效果，廳堂的層高越來越大，達到7-8m，更有甚者12m。《玻璃幕墻工程技術規范》[1]JGJ 102-2003規定夾層玻璃肋的等效截面厚度可取兩片玻璃厚度之和，高度大于8m的玻璃肋宜考慮平面外的穩定驗算；高度大于12m的玻璃肋，應進行平面外穩定驗算，但國內幕墻規范并未給出具體計算公式。目前澳大利亞規范AS1288-2006[2]附錄C中給出了多種邊界條件下的玻璃肋的整體穩定驗算公式，然而中澳風荷載取值及荷載組合有所不同，為了使玻璃肋幕墻設計做到既安全又經濟，對中、澳幕墻規范中風荷載及穩定分析組合進行對比，并結合工程實際四性試驗數據分析，給出超長玻璃肋結構分析合理建議。

1 玻璃幕墻風荷載計算

1.1 中國玻璃幕墻規范與澳大利亞荷載規范

根據《玻璃幕墻技術規范》(JGJ102-2003-2012)5.3.2給出的垂直于建筑物表面上的風荷載標準值公式進行計算，并不應小于1.0kPa；根據澳大利亞風荷載規范AS NZS 1170.2-2002[4]2.4給出的垂直于建筑物表面上的風荷載標準值公式進行計算。

1.2 中國與澳大利亞規范風荷載標準值計算的比較

為了探討JGJ102-2003及(荷規)與澳大利亞AS NZS 1170.2-2002中風荷載標準值計算方法的差異，對兩種規范計算標準值進行了比較。為便于比較，需要進行一些轉換。

1) 基本風壓轉換為10分鐘最大風速[3]

2)根據文獻[5]，10分鐘平均風速轉化為3s陣風風速，換算系數為1.43

北京的50年一遇基本風壓為0.45kPa，換算成10分鐘的風速26.83m/s，換算成3s陣風風速為38.37m/s.

3) 中國規范與澳大利亞規范地面粗糙度選取

根據中澳荷載規范中粗糙度的定義，中澳地面粗糙度類別對照表如表1：

表1 中澳地面粗糙度類別相當情況

4) 比較結果

在基本風壓取值相同的條件下，采用北京50年一遇基本風壓，給出了不同總高度玻璃幕墻工程墻角和墻面風荷載標準值的比較，由于玻璃幕墻工程一般位于場地類別C、D區域，對應澳大利亞IV類場地類別，計算得到的風荷載標準值基本吻合。

表2：有限元分析與試驗測試結果對比表

2 不同重現期風壓的換算

澳大利亞規范中強度和穩定校核采用的1000年一遇的風荷載標準值，故需要找出50年一遇與1000年一遇的風荷載標準值間的關系，AS-NZS 1170.0-2002 規定穩定驗算的荷載組合1.2DL+1.0WL。

澳大利亞荷載規范表3.1中顯示50年和1000年重現期的風速分別為39m/s和46m/s, 故1000年重現期下的風壓值為50年重現期下的風壓值的1.4倍；中國荷載規范E3.4給出了重現期R下風壓的計算公式，以北京為例：100年重現期下的風壓值為50年重現期下的風壓值的1.55倍；澳門荷載規范咨詢文本附錄D[6]，結構的風力超越概率ρ，重現期R，年限L之間的關系，1000年重現期下的風壓值為50年重現期下的風壓值的1.5倍。

綜上所述，1000年風速重現期與50年風速重現期下風荷載比值均小于1.6，故采用理論公式對玻璃肋穩定校核時可以考慮荷載組合1.2DL+1.6WL。

3.穩定性分析理論公式

AS1288-2006附錄C中給出了多種邊界條件下的玻璃肋的整體穩定驗算公式，考慮1.7的安全系數[2]

4.PMU試驗數據分析

玻璃肋計算模型一般簡化為簡支梁，工程1和工程2均進行了PMU試驗，PMU試驗測試結果驗證了簡支梁計算模型假定的正確性。玻璃肋理論計算，有限元分析以及試驗測試結果對比如表2：

在結構安全性測試1.5倍風荷載試驗中均未發生玻璃肋失穩現象，考慮風荷載1.5倍組合系數，按照無側向支撐穩定性計算公式，工程1玻璃肋穩定性驗算利用率48%，工程2玻璃肋穩定性驗算利用率93%，因此實際工程應用中，采用AS1288-2006附錄C無側向支撐穩定性計算公式驗算超長玻璃肋的穩定是安全可靠的。對于玻璃面板與玻璃肋間采用結構膠粘接，考慮玻璃面板對玻璃肋側向約束作用，可以采用連續約束穩定性計算公式，玻璃面板粘接提供側向約束所產生的側向力按照AS1288-2006附錄C中C5(2)計算，結構膠同時承擔垂直面板的荷載和側向力的作用。

5.結束語

1)在基本風壓取值相同的條件下，中國荷載規范與澳大利亞荷載規范得到的風荷載標準值基本是吻合的；

2)對于中國荷載規范以及澳門荷載規范咨詢文本得到的風荷載，采用AS1288-2006附錄H中的理論公式對玻璃肋穩定校核時可以考慮荷載組合1.2DL+1.6WL；

3)PMU測試數據分析結果顯示，玻璃肋受力很好地吻合簡支梁模型，故在玻璃肋頂底連接設計時應從構造上滿足玻璃肋轉動能力；

[1]JGT 102-2003 玻璃幕墻工程技術規范[S].北京： 中國建筑工業出版社, 2003.

[2]AS 1288 Glass in buildings-selection and installation[S].Sydney： Standards Australia, 2006.

[3]GB 50009-2012 建筑結構荷載規范[S].北京： 中國建筑工業出版社,2012.