探究內(nèi)傾斜圓弧形玻璃欄板遇上無立柱式設(shè)計

李國慶 浙江亞廈裝飾股份有限公司深化設(shè)計師 室內(nèi)設(shè)計師（中級）

1 可實施性

1.1 后置埋件

1.1.1 構(gòu)件分析

按規(guī)范規(guī)定，玻璃直接進入通長玻璃槽固定，受力完全依靠進埋件槽的玻璃深度。常規(guī)進槽深度尺寸應(yīng)大于150mm，應(yīng)用10mm厚鐵板加工成長度大于150mm，深度大于150mm 的U 型槽，玻璃靠橡皮和鐵板用緊固螺絲壓緊。

本文分析案例是采用欄板夾膠玻璃，底部插入后置U 型槽埋件內(nèi)，插入深度為500mm。U 型槽使用10mm 厚熱鍍鋅鐵板加工定制而成，規(guī)格為長500mm、寬65mm、深度500mm。U 型槽底部由鋼構(gòu)件支托，上口內(nèi)側(cè)面與10mm 厚L 型鐵板之間均以滿焊連接，焊縫表面質(zhì)量符合鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程JGJ81-91 規(guī)定，焊接完成后做除銹涂裝。整個構(gòu)件的鋼支托和L 型鐵板靠M16 化學錨栓與建筑結(jié)構(gòu)固定，如圖1.1。由于鋼構(gòu)件在轉(zhuǎn)角圓弧處安裝制作靈活度較差，需要附加鋼結(jié)構(gòu)連接至建筑結(jié)構(gòu)，玻璃在此圓弧位置與U型槽接觸的受力面積減少，致使該段欄板玻璃受力不均而容易造成破壞。

1.1.2 荷載計算

當欄板玻璃上端頂部受到水平推力時，其構(gòu)件中U 型槽外側(cè)受到向外的張力，鋼支托構(gòu)件處化學錨栓受到拉力以及L 型鐵板處化學錨栓受到的剪力變化對整個欄板的穩(wěn)定性會產(chǎn)生一定的影響。玻璃欄板整個后置構(gòu)件是以可變水平推力荷載來控制組合效應(yīng)的控制方式，在水平活荷載計算過程中，采用滿布荷載法，以三倍的標準荷載值驗算單位欄板后置構(gòu)件的抗屈服程度。

圖1.1 欄板側(cè)視圖

1.2 夾膠玻璃

1.2.1 選材解讀

目前，建筑類使用的夾層玻璃中間膜主要 有PVB 膠 片 和SGP 膠 片。SGP（Sentry Glass Plus） 是一種離子型聚合物，其撕裂強度是普通 PVB 的5 倍，硬度是普通PVB 的100 倍。在常溫下，SGP 夾膠玻璃抗彎撓度與相同厚度的單片玻璃相近。同PVB 夾膠玻璃相比，SGP 夾膠玻璃具有更高的結(jié)構(gòu)剛性及抗彎曲性能，更能抵御溫度環(huán)境的影響。由此可知，SGP 膜因其自身的優(yōu)良性能，應(yīng)用在圓弧形鋼化玻璃中，不僅能減小玻璃厚度，同時可以提高玻璃的抗沖擊、防爆等性能，以彌補欄板玻璃在圓弧形特殊位置區(qū)段與基礎(chǔ)埋件間受力薄弱的不足之處。SGP 膜還具有優(yōu)異的邊角穩(wěn)定性、耐久性、多結(jié)構(gòu)性及靈活性，使其能適應(yīng)當今建筑市場最新、最嚴格的要求。因其市場的經(jīng)濟原因，SGP 夾膠玻璃在建筑欄板玻璃領(lǐng)域中的應(yīng)用較少。本文討論的是SGP 圓弧形鋼化夾膠玻璃以其自身的優(yōu)異性能取代傳統(tǒng)設(shè)計上靠立柱受力的玻璃欄板的可能性。

本案例中的中庭區(qū)域欄板玻璃最低點離一側(cè)樓地面高度分別是7.0m、12.4m 和17.8m。按規(guī)范規(guī)定，不得使用承受水平荷載的欄板玻璃，應(yīng)增加設(shè)置木質(zhì)扶手，由扶手直接承受水平推力。但目前規(guī)范中SGP 夾膠鋼化玻璃應(yīng)用到無立柱欄板上尚無國家標準，就其安全可行性、設(shè)計用途上能否成立，都需要做專項試驗后經(jīng)專家評審或論證確定。

圖1.2 雙半徑弧形欄板水平面投影圖

圖1.3 上端弧線傾斜偏差圖

圖1.4 底部弧線傾斜偏差圖

1.2.2 雙半徑弧形夾膠玻璃內(nèi)傾斜偏差

在圓角部位，內(nèi)傾斜安裝的欄板玻璃在水平面上會出現(xiàn)兩個不同的半徑弧線，如圖1.2。其彎曲表面形狀的展開面為近似梯形，原本上下不同半徑的兩個水平面上的弧線此時是沿著傾斜軸線方向呈現(xiàn)，沿傾斜軸線方向的弧線端點間水平面與弧線中點在軸線上的距離為傾斜后的偏差值，偏差值隨著弧形欄板玻璃半徑的增大而增大，如圖1.3、圖1.4。

2 推力試驗

2.1 試驗原料

優(yōu)質(zhì)浮法玻璃：12mm 厚，南玻；

SGP 膜：1.52mm 厚，美國杜邦；

底部填充料：環(huán)氧樹脂灌漿料，優(yōu)質(zhì)國產(chǎn)。

2.2 試樣

上端：R1=1306mm，弧長=1032mm；

底部：R2=1010mm，弧長=1005mm；

高度：H=1700mm；

規(guī)格：12mm+1.52SGP+12mm 弧形夾膠玻璃，如圖2.1；

數(shù)量：2 塊（編號A1,A2）。

2.3 試驗設(shè)備

L50x5mm熱鍍鋅角鋼反力架2個，L30x3mm 熱鍍鋅角鋼活動式加載平臺1 個，1.0m 弧長熱鍍鋅方管（100x60x5mm）推力橫梁1 根，電動100T 分離式型液壓千斤頂1 臺。

2.4 推力檢測

圖2.1 12mm+SGP+12mm 弧形夾膠玻璃

根據(jù)欄板的使用性質(zhì)，在玻璃上端施加水平推力，在推力橫梁作用下玻璃上端受到均衡的線荷載。檢測是將推力平均分6 個時段由0KN 勻速增加至3.6KN，欄板上端在每個推力時段出現(xiàn)的變形偏移距離，如圖2.2。

按規(guī)范要求，玻璃欄板頂部受水平推力的標準值不得大于1.2KN/m，選擇三倍的標準值試驗，是囊括了純玻璃欄板目前尚無國家標準、環(huán)境預(yù)估不到位、硬性檢測設(shè)施差等可抗因素范圍內(nèi)的漏缺，以力求在安全性上得到充分保證。極限測試非本文探究方向，故不做此要求的測試。

3 結(jié)論

圖2.2 欄板檢測變形偏移圖

檢測結(jié)束，底部填充的環(huán)氧樹脂灌漿料無明顯性擠壓變形和破損，證明環(huán)氧樹脂在硬化后能夠承受測試推力的擠壓。本文探究的最大推力值復(fù)零后，欄板玻璃無損，欄板玻璃上端與開始檢測前原始位置偏差值小于1mm，SGP 膜無移位和撕裂跡象，證明SGP 膜弧形夾膠玻璃可以實現(xiàn)欄板無立柱式設(shè)計和可實施性，弧線形內(nèi)傾斜玻璃欄板可以達到欄板的標準要求。本文在規(guī)范方面需要專家組做出評審論證，在深化設(shè)計突破常規(guī)性和實踐性研究方面有一定探討意義。