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玻璃幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)問(wèn)題探討

來(lái)源:中國(guó)門(mén)窗&配套材料網(wǎng) 　作者:* 　日期:2009-9-14
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　　 一、前言
　　玻璃幕墻從1985年開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用，它是在鋁合金門(mén)窗的基礎(chǔ)上隨著高層建筑的興起而發(fā)展起來(lái)的輕質(zhì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

　　2002年，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施新修訂的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068-2001）和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）及頸建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2001）三
　　 一、前言
　　玻璃幕墻從1985年開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用，它是在鋁合金門(mén)窗的基礎(chǔ)上隨著高層建筑的興起而發(fā)展起來(lái)的輕質(zhì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。


　　2002年，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施新修訂的《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068-2001）和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）及頸建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2001）三項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。作為對(duì)建筑物理功能和人的安全有重大影響的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)與構(gòu)件，幕墻與門(mén)窗必須按照這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證其足夠的可靠度。


　　鋁合金玻璃幕墻與門(mén)窗是世界上應(yīng)用最為成熟和目前應(yīng)用最為廣泛的金屬框架建筑幕墻和門(mén)窗。我國(guó)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(JGJ102-96)目前正在進(jìn)行修訂，《鋁合金門(mén)窗工程技術(shù)規(guī)程》于2002年8月開(kāi)始編制，尚未有建筑門(mén)窗工程設(shè)計(jì)規(guī)范。認(rèn)真總結(jié)國(guó)內(nèi)外技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)它們進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)研究，正確編制我國(guó)的玻璃幕墻與門(mén)窗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以逐步建立起各種材料及型式的建筑幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)、評(píng)估理論體系，對(duì)我國(guó)建筑幕墻與門(mén)窗工程實(shí)踐和技術(shù)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。


　　二、建筑結(jié)構(gòu)可靠度分析與設(shè)計(jì)原理
　　1.結(jié)構(gòu)的可靠性
　　建筑結(jié)構(gòu)是組成工業(yè)與民用房屋建筑包括基礎(chǔ)在內(nèi)的承重骨架體系，其必須滿(mǎn)足的基本功能要求是：（1）安全性：在正常施工和正常使用時(shí)能承受可能出現(xiàn)的各種作用：在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件發(fā)生時(shí)（如地震、火災(zāi)等）及發(fā)生后，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性；（2）適用性：在正常使用時(shí)具有良好的工作性能；（3）耐久性：在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性能。


　　結(jié)構(gòu)的可靠性是結(jié)構(gòu)安全性、適用性和耐久性的統(tǒng)稱(chēng)，是結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力。


　　2.結(jié)構(gòu)的可靠度
　　結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)要求。影響結(jié)構(gòu)可靠性的各種隨機(jī)因素可歸納為二個(gè)均為隨機(jī)變量的綜合變量即結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)S和抗力R，結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z=g（R，5）=R-S也是隨機(jī)變量。當(dāng)Z>0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)：當(dāng)Z<0時(shí)，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)：當(dāng)Z=R-S=0時(shí)。結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)要求為：R-S>=O，即結(jié)構(gòu)的抗力要大于等于其作用效應(yīng)。


　　結(jié)構(gòu)的概率可靠度。由于影響結(jié)構(gòu)可靠性的各種因素中荷載與作用的效應(yīng)是變化不定的，結(jié)構(gòu)的抗力R也是不確定的(構(gòu)件材料性能不確定性、幾何參數(shù)不確定性、計(jì)算模式不確定性)，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的Z=R-S>=0的可靠目標(biāo)不可能絕對(duì)保證，只能在一定的概率意義下滿(mǎn)足，即P（R>=S）=P，是結(jié)構(gòu)的可靠概率。所以說(shuō)，結(jié)構(gòu)的可靠度是結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。而結(jié)構(gòu)的失效概率Pf=1-PI。由于結(jié)構(gòu)的失效概率一般為小概率事件，失效概率對(duì)結(jié)構(gòu)可靠度的把握史為直觀，所以工程結(jié)構(gòu)可靠度分析一般計(jì)算結(jié)構(gòu)失效概率。


　　3.結(jié)構(gòu)的可靠度分析與設(shè)計(jì)
　　根據(jù)人對(duì)不同安全等級(jí)的建筑結(jié)構(gòu)的基本功能要求，在一定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)對(duì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件及其連接在不同的設(shè)計(jì)比況(持久狀況、短暫狀況、偶然狀況)下，分別進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的概率可靠度設(shè)計(jì)，以保證建筑結(jié)構(gòu)在其規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)具有足夠的可靠度。


　　4.幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的必要性和可能性
　　建筑幕墻是由各種墻面板與支承體系（支承裝置與支承結(jié)構(gòu)）組成的、不承受主體結(jié)構(gòu)重力的建筑外圍護(hù)墻體結(jié)構(gòu)。門(mén)窗是房屋外圍護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)口部位的功能性部件（組合構(gòu)件）。幕墻與門(mén)窗是持久性的建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（建筑中除承重骨架體系以外的固定構(gòu)件和部件，主要包括非承重墻體等附著于主體結(jié)構(gòu)的裝飾構(gòu)件和部件等）。因此，雖然《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》是適用于各種建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的，但是考慮到幕墻和門(mén)窗是對(duì)建筑物理功能、使用者和社會(huì)公眾的安全有重大影響的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件，而且其所受荷載作用及力學(xué)特點(diǎn)與建筑主體結(jié)構(gòu)類(lèi)似，所以幕墻和門(mén)窗應(yīng)該有必要而且可以按照上述《標(biāo)準(zhǔn)》和《規(guī)范》進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)及計(jì)算，但是要掌握非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的區(qū)別。


　　三、幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)分析
　　1.幕墻與門(mén)窗設(shè)計(jì)使用年限與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期
　　設(shè)計(jì)使用年限。GB 50068-2001對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定分為4類(lèi)（見(jiàn)表1）。

　　參照以上結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定，考慮幕墻及門(mén)窗是重要的持久性非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，因此幕墻的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為25年，門(mén)窗設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為10年。新修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金門(mén)》和《鋁合金窗》規(guī)定門(mén)窗反復(fù)啟閉性能，門(mén)為10萬(wàn)次，窗為1萬(wàn)次，就是參照日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISA4706-1996《金屬窗》的同樣規(guī)定，按照門(mén)每天開(kāi)啟30次、窗每天開(kāi)啟3次的10年設(shè)計(jì)使用壽命確定的。


　　設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是為確定結(jié)構(gòu)所受的可變荷載及作用和與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值而選用的時(shí)間參數(shù)，它不等同于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限。玻璃幕墻與門(mén)窗是輕質(zhì)、薄壁的建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)與構(gòu)件，易受瞬間風(fēng)的破壞，為確保其安全使用，均應(yīng)按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年確定，即能承受50年重現(xiàn)期可變荷載及作用的最大值。我國(guó)《建筑外窗抗風(fēng)壓性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》(GB7106-86)制定時(shí)，就是參照英國(guó)門(mén)窗設(shè)計(jì)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用50年一遇瞬時(shí)風(fēng)速風(fēng)壓為安全設(shè)計(jì)風(fēng)荷載和相應(yīng)的安全檢測(cè)壓力差值，并以此作為窗的抗風(fēng)壓性能分級(jí)值。


　　2.幕墻與門(mén)窗所受的荷載與作用
　　1）直接作用（施加在結(jié)構(gòu)上的一組集中力或分布力）
　　自重荷載：由地球引力產(chǎn)生的組成幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)的構(gòu)件材料重力，其標(biāo)準(zhǔn)值按設(shè)計(jì)尺寸與材料重力密度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。它是一種在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)量值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計(jì)的永久作用。工程設(shè)計(jì)時(shí)是將自重轉(zhuǎn)化為按面積分布的平均面積恒載N／M2）標(biāo)準(zhǔn)值。


　　風(fēng)荷載：是垂直作用于建筑幕墻、門(mén)窗表面的水平方向風(fēng)的速度壓力，在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)量值隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比不可忽略不計(jì)的可變作用。幕墻與門(mén)窗的風(fēng)荷載代表值有二種：1)標(biāo)準(zhǔn)值Wk2按 《健筑荷載規(guī)范》GB 50009）計(jì)算的圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，它是幕墻、門(mén)窗在其設(shè)計(jì)使用期間內(nèi)可能出現(xiàn)的最大風(fēng)荷載，其按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年一遇出現(xiàn)的概率為2％，即風(fēng)荷載不超過(guò)該最大值的概率（保證率為98%.2）頻遇值Wd2是幕墻、門(mén)窗在其設(shè)計(jì)使用期間內(nèi)時(shí)而出現(xiàn)的較大風(fēng)荷載值Wd=0.4Wk，風(fēng)荷載超越頻遇值的總持續(xù)時(shí)間T1與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T的比值為T(mén)l/T≤0.1，即概率為10％，相當(dāng)于10年一遇。


　　2）間接作用引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因
　　地震作用：是由地震動(dòng)引起的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)作用，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2001)規(guī)定，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用只考慮由其自身重力產(chǎn)生的水平方向地震作用和支座間相對(duì)位移產(chǎn)生的附加作用。a)常遇地震：屬于可變作用，其地震烈度50年內(nèi)超越概率約為63％，重現(xiàn)期為50年。b)設(shè)防烈度地震：其地震烈度50年內(nèi)超越概率約為10％，重現(xiàn)期為475年。C)罕遇地震：屬于偶然作用，其地震烈度50年內(nèi)超越概率2％-3％，重現(xiàn)期約2000年。


　　溫度作用：環(huán)境溫度的變化使構(gòu)件產(chǎn)生熱脹冷縮的長(zhǎng)度變化，當(dāng)這種變化受到約束時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。對(duì)這種可變作用力，工程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用構(gòu)造方法處理時(shí)應(yīng)按其最大值考慮�！�高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（GJ 99-98)對(duì)幕墻構(gòu)件的溫度作用按其最大作用計(jì)入，即組合值系數(shù)和分項(xiàng)系數(shù)均取1.0，溫度作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值按當(dāng)?shù)匾荒陜?nèi)的最大溫差計(jì)算。


　　3.幕墻與門(mén)窗的作用效應(yīng)與抗力
　　1）結(jié)構(gòu)抗力與構(gòu)件承載能力
　　抗力是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件及其材料承受作用效應(yīng)的能力，如承載能力、剛度、抗裂度、強(qiáng)度等�？沽εc作用效應(yīng)相對(duì)應(yīng)，結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力即剛度也是一種結(jié)構(gòu)的抗力。

　　承載能力是構(gòu)件所能承受的最大內(nèi)力，或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形時(shí)的內(nèi)力。

　　強(qiáng)度是材料抵抗破壞的能力，即材料截面所能承受的最大應(yīng)力。


　　2）結(jié)構(gòu)抗力的層次
　　整體結(jié)構(gòu)抗力：如門(mén)窗幕墻整體結(jié)構(gòu)承受風(fēng)荷載的能力：

　　構(gòu)件抗力：如豎框構(gòu)件在自重軸力和風(fēng)壓彎矩作用下的承載能力；

　　構(gòu)件截面抗力：構(gòu)件截面抗彎、抗剪的能力；


　　4.幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)體系的可靠度與構(gòu)件的可靠度
　　結(jié)構(gòu)體系是由多個(gè)構(gòu)件組成的，整體結(jié)構(gòu)的失效是由單個(gè)構(gòu)件的失效引起的，由各個(gè)構(gòu)件的失效概率估算整體結(jié)構(gòu)的失效概率是結(jié)構(gòu)體系可靠度分析的主要內(nèi)容。然而，承載力的驗(yàn)算一般是針對(duì)構(gòu)件的，一般所說(shuō)的結(jié)構(gòu)可靠度主要是指構(gòu)件截面的可靠度，它不等同于結(jié)構(gòu)體系的可靠度。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的傳力路徑和失效路徑，分析各個(gè)構(gòu)件的各種失效模式中失效概率大而又對(duì)結(jié)構(gòu)體系的失效概率有明顯影響的主要失效模式，是掌握體系可靠度的關(guān)鍵。


　　5.幕墻與門(mén)窗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與可靠度分析要點(diǎn)
　　1）幕墻與門(mén)窗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　幕墻與門(mén)窗分別是懸掛和鑲嵌在建筑主體結(jié)構(gòu)框架上的連續(xù)性的墻體結(jié)構(gòu)和局部性的啟閉部件，都是由脆性的玻璃面板和延性的金屬構(gòu)件組成的完整的非承重結(jié)構(gòu)體系。幕墻與門(mén)窗傳遞自重及外部荷載作用的路徑基本是一樣的：玻璃面板——橫框架——豎框架——主體結(jié)構(gòu)。所不同的是幕墻的荷載作用最終是由豎框架的錨固點(diǎn)以點(diǎn)傳遞方式傳至主體結(jié)構(gòu)，而門(mén)窗的荷載作用最終是由四周邊框錨固點(diǎn)近似以線(xiàn)傳遞方式傳至洞口結(jié)構(gòu)。因而，幕墻的豎框（立柱)和門(mén)窗的中橫框或中豎框就是幕墻和門(mén)窗結(jié)構(gòu)體系的主要受力構(gòu)件。如果主要受力構(gòu)件抵抗風(fēng)壓等作用變形的抗力不足則會(huì)造成玻璃面板的脆性破壞失效。


　　2）幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)可靠度分析要點(diǎn)
　　考慮幕墻與門(mén)窗結(jié)構(gòu)整體體系的可靠度、構(gòu)件的可靠度二個(gè)層次，宜按結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行可靠度設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞特點(diǎn)選定主要破壞模式，控制和調(diào)整關(guān)鍵構(gòu)件的失效概率，提高整個(gè)結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的合理性。


　　脆性構(gòu)件（玻璃面板）的可靠度應(yīng)高于延性構(gòu)件金屬框架）的可靠度。

　　構(gòu)件的抗力或承載力由低到高的順序應(yīng)是：a)玻璃：b)玻璃與框架的連接：c)框架：d)框架構(gòu)件連接們窗框與扇的配件連接：e)框架與主體結(jié)構(gòu)的錨固連接：f)支承幕墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和門(mén)窗洞口結(jié)構(gòu)構(gòu)什。

　　非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)使用年限、安全等級(jí)、重要性及可靠度不應(yīng)高于結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

　　6.幕墻與門(mén)窗的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式
　　為便于采用基本變量的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)獲得較好的可靠度一致性，根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，幕墻與門(mén)窗極限狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)通用表達(dá)式：

　　7.荷載與作用效應(yīng)的基本組合
　　1)無(wú)地震作用的基本組合：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，為風(fēng)荷載起控制作用的組合：

　　2)有地震作用的基本組合：根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，為地震作用起控制作用的組合：

　　我國(guó)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（GJ 99-98）規(guī)定：對(duì)于主體建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的作用效應(yīng)組合及其幕墻構(gòu)件的連接鋼件和緊固件的作用效應(yīng)組合，風(fēng)荷載組合值系數(shù)應(yīng)該取0.2。

　　8.構(gòu)件材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度水平(設(shè)計(jì)安全度)
　　1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度確定的校準(zhǔn)法
　　采剛以荷載和作用的標(biāo)準(zhǔn)值以及材料性能標(biāo)準(zhǔn)值為基礎(chǔ)的多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，首先要確定構(gòu)件材料性能標(biāo)準(zhǔn)值與載和作用的標(biāo)準(zhǔn)值之間的總安全度即可靠度水平。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范和建筑幕墻規(guī)范均采用國(guó)際上實(shí)際應(yīng)用的校準(zhǔn)法，就是通過(guò)對(duì)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度分析，經(jīng)綜合調(diào)整來(lái)確定未來(lái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可靠度。其特點(diǎn)是對(duì)不同破壞后果的結(jié)構(gòu)及不同破壞性質(zhì)的構(gòu)件采剛不問(wèn)的可靠度水平，但在總體上基本保持新舊規(guī)范可靠度水平的一致性。我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和荷載規(guī)范規(guī)定的永久荷載分項(xiàng)系數(shù)ΥC和可變倚載分項(xiàng)系數(shù)ΥQ，是在荷載標(biāo)準(zhǔn)值已給定的前提下，使按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式所得的各類(lèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)與規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)之間在總體上誤差最小為原則經(jīng)優(yōu)化后選定的。對(duì)于幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，起控制作用的可變作用風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)Υw和水平地震作用分項(xiàng)系數(shù)Υeh分別為1.4和1.3，因此取可變荷載分項(xiàng)系數(shù)Υq=1.4。按構(gòu)件材料性能標(biāo)準(zhǔn)與荷載和作用的標(biāo)準(zhǔn)值之間的總安全度K=ΥqΥm，分別選定不同構(gòu)件材料的總安全度K，計(jì)算材料性能分項(xiàng)系數(shù)Υm=K/Υq，  從而得到材料性能設(shè)計(jì)值。

　　2)玻璃板的總安全系數(shù)
　（1）玻璃板的破壞特征與概率。玻璃是典型的脆性材料，沒(méi)有屈服點(diǎn)，在其應(yīng)力—應(yīng)變直線(xiàn)超過(guò)彈性極限后立即斷裂。玻璃破壞的特征是表面微裂紋在拉應(yīng)力下斷裂，破壞強(qiáng)度是離散的，  并與支承條件、加載速率和負(fù)載持續(xù)時(shí)間有關(guān)。由于玻璃破裂起源于表面微裂紋，其數(shù)量、尺寸、形狀不一且分布無(wú)規(guī)則，故決定了玻璃斷裂強(qiáng)度本質(zhì)上具有統(tǒng)計(jì)性。美國(guó)、日本、英國(guó)、澳人利亞等國(guó)家都是在人量玻璃風(fēng)壓破壞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)的方法分析得出玻璃的風(fēng)壓設(shè)計(jì)圖或半理論半經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度計(jì)算公式。各有關(guān)國(guó)家和我國(guó)進(jìn)行的玻璃試驗(yàn)證明，四邊支承的普通浮法玻璃的平均破壞荷載相對(duì)于風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的安全系數(shù)為2.5，破壞概率為l/1000。

　�。�2）我國(guó)玻璃幕墻規(guī)范和建筑玻璃應(yīng)用技術(shù)規(guī)程規(guī)定的玻璃總安全系數(shù)K=2.5。幕墻規(guī)范取K=Υm=1.4，取K2=Υm=k/Υm=2.5=1.785，則確定玻璃的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fk=fk/1.785�！�玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（GJ102—96）給出的玻璃強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是按日本的玻璃強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)位fk除以1.785確定的。


　　3)鋁合金型材的總安全系數(shù)
�。�1）鋁合金型材總安全系數(shù)K：6063鋁合金建筑型材是伸長(zhǎng)率≥8％的延性材料，其屈服階段沒(méi)有明顯的流幅，以規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力σp0.2作為屈服強(qiáng)度。世界各國(guó)鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)一般為1.6-1.8，美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)《鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“采用屈服強(qiáng)度計(jì)算許用應(yīng)力的建筑型構(gòu)件的安全系數(shù)為1.65”，我國(guó)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 102-96)編制時(shí)認(rèn)為鋁型材強(qiáng)度離散較大，所以規(guī)定鋁合金型材的總安全系數(shù)K=1.8，可靠度要求是高的。從一些型材廠(chǎng)收集的100個(gè)試樣資料進(jìn)行分析計(jì)算驗(yàn)證，證明這100個(gè)試樣對(duì)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金建筑型材》GB/T5237—2000規(guī)定的σp0.2=110MPa的保證概率為99.73％�？紤]到門(mén)窗的結(jié)構(gòu)重要性應(yīng)比幕墻略低一些，廣東省標(biāo)準(zhǔn)《鋁合金門(mén)窗工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》DB-15-30-2002規(guī)定鋁合金門(mén)窗型材的總安全系數(shù)為1.65。

�。�2）鋁合金型材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：幕墻鋁型材的材料性能分項(xiàng)系數(shù)K2=Υm=1.8/1.4=1.286，門(mén)窗鋁型材的材料性能分項(xiàng)系數(shù)K2=Υm=1.65/1.4=1.178。鋁型材的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值均按其條件屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值σp0.2除以幕墻或門(mén)窗型材的材料性能分項(xiàng)系數(shù)Υw求得，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是抗拉壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的0.58倍，但抗擠壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值《規(guī)范》以前沒(méi)有規(guī)定，本次修訂的征求意見(jiàn)稿欲參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的端面承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，規(guī)定鋁型材的局部承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值σb的0.75倍計(jì)算。我們認(rèn)為，幕墻與門(mén)窗框架及扇梃鋁合金型材構(gòu)件連接常用的鉚榫、螺栓、螺釘等非焊接的機(jī)械聯(lián)接中，與剪切同時(shí)出現(xiàn)的擠壓，與鋼結(jié)構(gòu)連接時(shí)的端面刨平頂緊的端面承壓有所不同，而且，根據(jù)設(shè)計(jì)要求并為保證其材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可靠度水平的同一基準(zhǔn)，應(yīng)按照以條件屈服強(qiáng)度σp0.2為基礎(chǔ)的抗拉（壓）強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的適當(dāng)倍數(shù)確定。

　�。�3）各種鋼及不銹鋼連接件和緊固件的總安全系數(shù)和材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：應(yīng)按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017的規(guī)定，總安全系數(shù)為1.55，材料性能分項(xiàng)系數(shù)K2=Υm=1.107。

　　4)硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的總安全系數(shù)
　�。�1）玻璃的結(jié)構(gòu)性膠接裝配特點(diǎn)：隱框玻璃幕墻膠接技術(shù)，是采用主要成分為聚硅氧烷的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，直接將玻璃與鋁合金框架粘接起來(lái)，形成耐老化、高性能的硅酮橡膠彈性體，來(lái)傳遞玻璃面板所受的荷裁并承受玻璃與金屬支承框架之間由于各種作而產(chǎn)生的相對(duì)位移。這種膠接結(jié)構(gòu)代替了傳統(tǒng)的明框鑲嵌槽機(jī)械性裝配，幕墻所受的自重、風(fēng)荷載、溫度變化等作用全靠結(jié)構(gòu)膠承受，幾十年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)證明，硅酮結(jié)構(gòu)膠與玻璃和鋁合金型材表面在滿(mǎn)足相容性情況下的界面粘接能力要高于其膠體本身的內(nèi)聚力，對(duì)其進(jìn)行性能檢測(cè)時(shí)只允許發(fā)生內(nèi)聚破壞，而不允許發(fā)生粘接破壞。

  （2）結(jié)構(gòu)膠的總安全系數(shù)：考慮到結(jié)構(gòu)膠接技術(shù)的多種不定性因素及其失效后果的嚴(yán)重性，我國(guó)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)膠縫設(shè)計(jì)采用了國(guó)際上通用的允許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，即結(jié)構(gòu)膠的拉伸粘接強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)荷載及作用標(biāo)準(zhǔn)值的總安全系數(shù)K=5，SK<=5，SK<=Rk/K，按國(guó)際上規(guī)定的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉伸粘接強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值作為短期荷載極限強(qiáng)度Fk1=0.7MPa，長(zhǎng)期荷載極限強(qiáng)度FK2是短期極限強(qiáng)度FK1的1/20，即FK2=0.035MPa。各取總安全系數(shù)K=5，確定短期荷載強(qiáng)度設(shè)計(jì)允許值F1=0.1MPa，長(zhǎng)期荷載強(qiáng)度允許值F2=0.007MPa，實(shí)際上這個(gè)長(zhǎng)期荷載強(qiáng)度允許值是硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉伸粘接強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的l/100。□
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