全国统一服务热线:13390671881
全国统一服务热线 13390671881
当前位置 : 首页 > 技术交流

玻璃喷砂机:玻璃结构在国内外的应用状况

* 来源 : * 作者 : 盐城节好玻璃喷砂机 * 发表时间 : 2018-04-10 * 浏览 : 43

  随着制造工艺的不断改进,玻璃已经成为一种主承载结构材料,玻璃结构与木结构、砖结构、钢混结构、钢结构等一样,作为一种建筑结构,成为现代公共建筑中的一个新亮点。经过多年的研发和尝试,国外玻璃建筑已在公共领域中崭露头角。而在国内,由于对玻璃的结构安全性的了解还不够充分,因此业主和开发商还处于观望的态度,设计研发者也因此缺少设计研发的机会。本文试图通过对国外玻璃结构的归纳介绍,增加公众对玻璃结构的关注,为国内从业人员提供设计思路和参考,促进国内玻璃结构的发展。

 

  玻璃是没有屈服阶段的脆性材料,因此玻璃结构的设计理论和方法有别于钢筋混凝土结构、钢结构等传统建筑结构。全玻璃结构的应用经历了一个试验阶段。在20世纪晚期,荷兰首先工程师在一个短租地块上建造玻璃住宅,该建筑物三面为通透的承重全玻璃幕墙,轻型屋面的张弦梁通过螺栓支承在玻璃肋上。此结构证明了玻璃能成为承重建筑材料,但还未能解决玻璃结构的安生性、防火等问题。随后英国、法国的工程师也做了不同的尝试,如榫锲方式胶接的玻璃结构、十字型玻璃柱等承重结构。国内对此阶段的玻璃结构项目有较详细的介绍,代表作有荷兰玻璃屋,荷兰Sonsbeek雕塑亭,英国Kingswinford玻璃博物馆,荷兰鹿特丹的玻璃连桥,玻璃柱应用,东京乐町线出口雨篷。

  到了21世纪初期,全玻璃结构开始在国外广泛应用到公共领域、商业建筑和私人住宅。其中荷兰的benthemcrouwel,英国的Dewhurst Macfariane,英国的EckersleyOCallaghan和意大利的建筑/玻璃设计师组合的Santambrogio等几个著名的结构设计事务所的作品举世瞩目,也一定程度反映了玻璃结构的发展过程。

  作为美国苹果公司旗舰店的结构设计单位英国EckersleyOCallaghan,该事务所拥有大量有一个设计延续性的玻璃结构的机会。因此,英国EckersleyOCallaghan对玻璃结构技术发展,作出了重大的贡献。同时,美国苹果公司在各地的旗舰店也展示了玻璃结构发展。

  在中国,玻璃作为承重材料的应用并不多,主要用作玻璃楼板或楼梯踏板。最令人注目的玻璃结构为苹果公司在北京、上海和香港等地开的旗舰店里,这些玻璃结构有力的证明了我国玻璃制造和装配业已经走到了世界的前列。但玻璃结构的设计在我国还基本处于空白。

  1本世纪初全玻璃结构在国外的应用

  由英国BrianEckersleyJamesOCallaghan2004年建立的EckersleyOCallaghan工作室是目前建筑玻璃结构的领导者。经过多年探索,该工作室已经拥有最严谨的玻璃结构设计理论和分析方法,也是多个国家玻璃结构设计标准委员会成员,因此,了解EckersleyOCallaghan的玻璃项目,便是了解玻璃结构的简史,下面将介绍几个代表性的项目。

  2014年开业的美国国家纪念馆门前的2.5m悬臂的玻璃墙,此玻璃墙由4层夹胶浮法玻璃组成。玻璃表层的浮雕是通过深酸蚀刻,深雕刻和印刷等工艺制造而成。

  2014年完工的美国费城迪尔沃思公园地下交通枢纽的两个玻璃亭出口,可能是目前世界最大最高的胶接式全玻璃结构。每个玻璃亭是一个全玻璃结构,由18ft高的玻璃墙和跨度为17ft的玻璃屋顶组成。玻璃墙面板为53/8SGP夹胶半钢化玻璃,玻璃屋顶为7SGP夹胶半钢华玻璃。整个玻璃亭由钢梁与混凝土反梁支撑,玻璃墙固接于不锈钢槽中,从地面向上悬挑。玻璃屋面通过硅酮结构密封胶直接支撑在玻璃墙面上。整个玻璃亭从地面上看,没有任何的金属配件。这个项目的成功取决于玻璃结构的地基为全砖石结构。

  此玻璃亭可视为斜的排架结构,入口处三片大尺寸玻璃组成一个的斜排架,斜排架的一部分重力作用在旁侧的尺寸较小排架上,一个较大的排架压在一个较小排架上,直到玻璃亭的根部,形成一个结构整体。当风荷载作用下,整个玻璃屋顶对排架结构起到一定的侧向支撑作用。大尺寸的屋顶玻璃通过结构胶及玻璃垫片将水平风荷载传到小尺寸的屋顶玻璃,直到底部基础。其中,结构胶应为小变形的,才能起到水平荷载传递作用。在玻璃重力作用下,玻璃与垫片之间通过摩擦力将一部分水平荷载传递到屋顶根部。

  另外,意大利米兰的建筑/玻璃设计师组合Santambrogio也是世界上有名的玻璃结构专家。他们设计并建造了两套完全由蓝色玻璃组成的玻璃屋子。两间屋子均为框架体系的全玻璃结构,一间为三层玻璃屋,另一间为建于水面长方形吊脚式玻璃屋。

  三层玻璃屋的中柱为置于室外的玻璃肋与玻璃墙面板组成的T型截面柱,其中玻璃肋由两片玻璃组成。角柱为转角玻璃墙面板和与之延伸的玻璃肋结成的十字型截面柱。玻璃梁系为纵横两方向玻璃梁,通过螺栓连接而成的网格梁系。网格的每个末端通过螺栓与玻璃柱连接,构成了主体框架。室内的玻璃书架和玻璃厨子与玻璃梁柱连接,成为玻璃屋的次结构,为玻璃屋提供支撑作用。玻璃楼梯安装在玻璃墙面和室内玻璃厨子之间,由两边的玻璃面板支承。

  建于水面上的长方形吊脚式玻璃屋,由两片玻璃组成的玻璃Ⅱ型柱子穿过水面,与地基连接,离水面一定高度处,建立一层梁网格,交接处通过玻璃耳板用螺栓进行连接。玻璃地面铺在梁网格上面,玻璃屋顶做法与楼板相似。入口楼梯道由两块到地基的玻璃面板做为主梁,楼梯踏板与玻璃面板连接,顶部由从屋内延伸出来的玻璃梁作为主支撑架,玻璃墙面板与屋面板与之连接。

  2全玻璃结构在我国的概况

  在中国玻璃作为承重材料的应用还处于一个相当低级的阶段,目前主要的应用是全玻幕墙,玻璃楼板,玻璃楼梯等。但全玻幕墙的设计技术水平与国际相比,也是相对落后的。在杭州的中国美术学院里的一座玻璃桥,尽管其跨度较小,但也是玻璃结构应用的一个尝试。

  尽管北京、上海和香港的苹果旗舰店已将玻璃结构带到中国来,并大大促进了中国玻璃制造的发展,使国内完全有能力生产和安装全玻璃结构。但是玻璃结构的设计玻璃结构的设计还处于启步阶段,有待尝试和开发。

  3玻璃承重结构的设计方法

  对于传统的建筑结构,如钢筋混凝土结构和钢结构等,其结构设计可依据相应的国家规范进行验算。如果是超规范的设计,就需要进行专家论证,有必要时需要对其中关键部位进行实验。同时,项目的实际应用,也是一个反复调整尝试和调整的过程。

  目前对于玻璃结构,全球还没有一个国家提出指导性的设计方法或参考标准。由于玻璃材料脆性的特点,结构师们对玻璃结构既充满期待又心有疑惑。在国外,玻璃结构有近30年的发展史,国外结构师走过了玻璃结构的探索阶段基本进入工程应用实践阶段,因为没有行业性的设计标准,所以对于玻璃结构的研究一直是一个热门的研究课题,为工程师提供大量的设计参考。但在我国,无论是研究机构还是一线的工程师都极少对玻璃结构设计进行探索或试验性研发,因此我国的玻璃结构设计基本处于空白。但相信,以玻璃材料梦幻般的通透性,一旦我国结构师撑握玻璃结构的设计方法,玻璃结构建筑会瞬间在全国蔓延起来。

  笔者大胆对玻璃结构设计提出一个简单的思路:力学理论分析某一构件破坏时,结构的剩余强度设计对所有玻璃构件进行1:1的仿真实验根据实验、概率论对设计方案进行调整对玻璃构件添加保护层玻璃结构实际工程应用。

  玻璃结构的力学理论分析是对玻璃结构的初始设想按弹性力学理论进行数值分析,了解玻璃理论上应力或应变分布,为玻璃结构设计提供初始的结构方案。但由于玻璃实际情况受生产和加工的限制,可能出现多种数据分析无法预见的问题,因此力学理论分析得到的结构方案绝对不能作为玻璃结构实际应用的设计依据。

  由于玻璃的破碎无法完全避免,必需了解一旦某一玻璃构件损坏失效后,损坏的玻璃构件原承载的荷载能否通过另外路径分配到其他结构构件中,增加受荷的构件是否因此受损而使建筑结构更加危险。换句话说,就是需要对建筑进行剩余强度设计,当某一玻璃构件破坏后,整体结构不会在采取应急措施前出现进一步的损坏或倒塌。此时没破坏的玻璃构件所承受的荷载才是玻璃构件的荷载设计值。

  11的防真实验是对玻璃构件实际受力情况进行观察,实验中实际破坏情况与数据分析预期相差较远,因此,必须对全部玻璃构件进行实验,以得到真实的构件受力情况。

  由于每一个玻璃构件成品都有其独特性和唯一性,实验也只能对工程实际情况进行仿真,玻璃构件并不能完全反映玻璃构件在实际应用中的实际情况,所以必须运用统计学概率论对实验结构进行调整,从而得到一个被认为较为可靠的玻璃构件承载力数据。

  最后,还需要考虑玻璃构件的防火和防冲击问题。当遇到意外事件,在玻璃结构中的所以有人能够全部安全撤离的时间内,玻璃结构没有发生倒塌,那么说明玻璃结构是安全的。这个时间取决于玻璃结构的防火能力、玻璃结构的面积、能容纳的人数、玻璃结构所处的位置、及人员撤离的容易程度等。对于提高玻璃结构的防火能力,目前最常用的方法就是在玻璃构件的外表面增加夹胶玻璃层或在玻璃构件的外围增加防护套。使玻璃保护层与玻璃受力构件组成完整的玻璃构件系统。

  在工程实际应用时,一定要保证玻璃构件的公差在设计的允许范围内。定期对玻璃构件进行观察检测,了解玻璃构件在应用过程中的应力和变形情况。并做好防护措施,一旦玻璃出现可见裂痕或破损,马上提供临时的支护,为整体结构提供安全保证。

 

  本文整理:玻璃喷砂机 玻璃打砂机、全自动玻璃喷砂机、玻璃磨砂机 http://www.jh1881.com 盐城节好玻璃机械有限公司。