U型玻璃设计计算总结

U型玻璃设计计算总结

张晗黄冬

中建装饰绿创科技有限公司，武汉 430065；

摘要：近年新推出的U型玻璃已被不少设计者选用在外墙上，本文结合所做的实际工程探讨了U型玻璃设计要点和计算方法。

关键词：U型玻璃、设计要点、计算方法

一、前言：

U型玻璃（亦称槽型玻璃）是用先压延后成型的方法连续生产出来的，因其横截面呈“U”型，故得名。U型玻璃品种很多，因截面呈U型，与普通平板玻璃相比，具有较高的机械强度，有理想的透光性，较好的隔音性、保温隔热性，能节省大量金属材料，以及施工简便等优点，适用于建筑的内外墙、隔墙、屋面及窗等。

二、设计要点。

1、U型玻璃按造型及建筑使用功能分别采取以下组合方式：单排和双排形式。

2、U型玻璃作为外围护结构，其横向长度（隔墙距离）不宜大于6米，高度不宜大于4.5米。当大于上述情况时，应验算墙身的稳定性和采取相应的措施。

3、U型玻璃的一般规格尺寸:

4、U型玻璃用于圆型墙及屋面时，墙体曲率半径有以下要求：U型玻璃底宽260mm、330mm、500mm分别要求墙体半径大于2m、3.2m、7.5m。

5、U型玻璃性能指标：

抗压强度：700~900N/mm2，抗拉强度为30~50 N/mm2。抗压强度远高于抗拉强度。

传热系数：单排时3.65W/m2*K；双排时1.74W/m2*K；贴膜时1.57 W/m2*K；填充保温层时1.2W/m2*K。

隔声性能：单排安装时27db，双排安装时38db。

三、U型玻璃的计算方法。

U型玻璃可以按支撑于两点的简支梁力学模型进行设计计算，强度计算公式参考《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-2015：

N/A+M/W≤fa

式中：N—U型玻璃的轴力设计值；A—U型玻璃的净截面面积；M—U型玻璃的弯矩设计值；W—U型玻璃的净截面抵抗矩；fa—U型玻璃的强度设计值。

根据规范第11.2.2，U型玻璃强度设计值应取17Mpa，钢化U型玻璃强度设计值应取51Mpa。由于U型玻璃的截面抵抗矩差异较大，如何选择截面抵抗矩代入公式去计算成为了我们探讨的问题。参考前文给出的U型玻璃抗压和抗拉强度以及两翼的朝向测试结果可知，U型玻璃强度计算的控制因素为受拉强度。故我们合理性推测，U型玻璃截面抵抗矩的选择取决于玻璃翼缘朝向及正负风压的方向，即截面受拉一侧的抵抗矩。

对于单层U型玻璃，当玻璃翼缘朝向室内时，正风压情况下，取U型玻璃截面翼缘侧Wx（上）截面抵抗矩；负风压情况下，取U型玻璃截面面板侧Wx（下）截面抵抗矩。

对于双层U型玻璃，《建筑玻璃应用技术规程 JGJ 113-2015》没有给出明确的技术要求。基于保温隔声性能考虑，现有U型玻璃应用的项目大多都是采用双层U型玻璃成对排列的形式。根据厂家提供计算书，对于双层U型玻璃的计算是将其按照夹层玻璃去考虑，即将风荷载分配给各单片U型玻璃，然后再对单层U型玻璃去进行计算。但是实际两层玻璃结构之间的空隙相对正常的中空玻璃结构较大，两片玻璃相互作用很小。所以这种情况下若想将两片U型玻璃仍然按照中空玻璃去考虑计算，则需要两片玻璃翼对接位置打结构胶，使得前后两片玻璃可以传递荷载。

U型玻璃的挠度计算公式参考《建筑玻璃应用技术规程》JGJ 113-2015：

df=5*qK线*H4/(384EI)

式中：df—U型玻璃的挠度；qK线—U型玻璃承受的线荷载；H—U型玻璃的高度；E—U型玻璃的弹性模量；I—U型玻璃的截面惯性距。

对于单层U型玻璃，挠度限值为其跨度的L/150。对于双层U型玻璃，同样规范未给出明确的技术要求。根据厂家提供计算报告，对于双层U型玻璃，按照夹层玻璃去考虑，将风荷载分配给各单片U型玻璃，然后再对单层U型玻璃进行挠度计算。计算的前提是两片玻璃翼对接位置打结构胶。

四、总结。

U型玻璃的强度计算与两翼朝向及风压方向相关：两翼向迎风面内，强度高于两翼向背风面。因其抗压强度远高于抗拉强度，故选择截面受弯一侧抵抗矩代入公式计算其强度。根据现有工程实例及厂家提供计算报告，双层U型玻璃的计算按照夹层玻璃考虑，风荷载分配给各单片U型玻璃，然后再计算单片U型玻璃的强度和挠度。