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中澳美三国玻璃规范及夹胶玻璃计算之比较
随着中国经济的发展,超高层、高难度的地标性建筑越来越多,很多有实力的建筑企业、设计院等也参与到国际工程投标、设计、建设中。玻璃,因其通透美观的视觉效果、简单的构造、较低的成本等,已成为建筑应用的重要材料之一。夹胶玻璃因自身性能的原因,在一些安全性要求很高的位置要选择使用夹胶玻璃,比如采光顶、地板玻璃、水下玻璃、栏杆玻璃等。而中、澳、美三国的玻璃规范对夹胶玻璃的计算方法差异性比较大,因此,了解世界主流的玻璃规范——澳大利亚玻璃规范(AS1288-2006),美国玻璃规范(ASTME1300-12a)和中国玻璃幕墙工程技术规范(JGJ 102—2003)和建筑玻璃应用技术规程(JGJ 113—2009)的差异性和对夹胶玻璃计算的差异性显得尤为重要(以下规范用代号简称)。
因为玻璃的强度值与荷载作用时间的长短有关系,我们先分析一下中、美、澳三国规范在荷载作用时间上定义的差别。
首先,中国标准JGJ 102—2003、JGJ 113—2009都没有根据荷载的作用时间而对荷载作出具体的定义,比如什么是长期荷载、短期荷载、中期荷载。但是,在JGJ 113—2009中提到短期荷载和长期荷载,且条文说明4.1.6条中明确规定风荷载和地震荷载属于短期荷载,自重和水荷载等为长期荷载。8.2.8和9.1.11条规定,屋面玻璃和地板玻璃的强度设计值,取长期荷载下的玻璃强度设计值。
澳标AS 1288-2006的table 3.3的注释中,明确定义了短期荷载、中期荷载、长期荷载:t≤3 seconds的荷载为短期荷载,3 seconds<t≤3 minutes)的荷载为中期荷载,t>10 minutes的荷载为长期荷载,其中t为荷载持续时间,并根据玻璃类型(如浮法玻璃、半钢化玻璃、钢化玻璃)、荷载类型(如自重、人类冲击荷载等)和玻璃用途(如屋顶玻璃、栏杆玻璃等)而给出计算玻璃强度的参数之一——荷载系数。
美标ASTM E1300-2012a,3.2.8.3条定义了持续时间约30 days的荷载为长期荷载,持续时间不大于3 seconds的荷载为短期荷载。不在此范围的荷载,ASTM E1300-2012a table X4.1规定了不同的荷载持续时间下的影响系数,即基于3 seconds的荷载抵抗值LR乘以表格系数。
另外,中国标准关于风荷载的计算,是基于10min的平均风速时距的,美国、澳洲则是基于3s的平均风速时距的。但是,中、澳、美三国都把风荷载归纳为短期荷载,即在计算风荷载时,玻璃强度值均按短期荷载(t≤3s)的作用下计算。
由上可知,中国规范对荷载持续时间的定义最为简洁,仅说明风荷载、地震荷载为短期荷载,自重、静水荷载为长期荷载,地板玻璃、屋顶玻璃、水下玻璃按长期荷载取值,在一些关键荷载上则没有明确说明,比如检修荷载、施工荷载、活荷载、雪荷载、积灰荷载等。中国规范的条文不够清晰、明确,设计人员只能根据个人理解计算,可能会导致计算结果差别很大。
澳洲规范则相对详细些,把荷载根据持续时间的长短,划分为短期、中期、长期荷载,并根据玻璃类型、用途等规定了不同的荷载系数;美国规范则最为详细,不仅给出了短期、中期荷载的定义,还给出其它时间范畴的玻璃强度计算荷载系数,让工程设计人员更为明确,有据可依。