澳标AS1288在超高玻璃肋结构分析中的应用

吕曼曼

中国专利技术开发公司

澳标AS1288在超高玻璃肋结构分析中的应用

吕曼曼

中国专利技术开发公司

对于中国《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)和澳大利亚荷载规范AS NZS 1170.2-2002中关于风速、基本风压和风压标准值计算的差异与换算方法进行了论述，给出了50年回复期与1000年回复期的风荷载标准值间的换算关系，针对澳大利亚规范AS1288-2006附录H中给出了多种边界条件下的玻璃肋的整体稳定验算公式，通过四性试验数据对比分析，给出超长玻璃肋稳定性分析的合理建议。

超高玻璃肋；稳定性；风荷载；回复期；概率系数；四性试验；有限元分析

引言

随着业主和建筑师对厅堂通透、美观及气派的要求，达到全透明和全视野的效果，厅堂的层高越来越大，达到7-8m，更有甚者12m。《玻璃幕墙工程技术规范》[1]JGJ 102-2003规定夹层玻璃肋的等效截面厚度可取两片玻璃厚度之和，高度大于8m的玻璃肋宜考虑平面外的稳定验算；高度大于12m的玻璃肋，应进行平面外稳定验算，但国内幕墙规范并未给出具体计算公式。目前澳大利亚规范AS1288-2006[2]附录C中给出了多种边界条件下的玻璃肋的整体稳定验算公式，然而中澳风荷载取值及荷载组合有所不同，为了使玻璃肋幕墙设计做到既安全又经济，对中、澳幕墙规范中风荷载及稳定分析组合进行对比，并结合工程实际四性试验数据分析，给出超长玻璃肋结构分析合理建议。

1 玻璃幕墙风荷载计算

1.1 中国玻璃幕墙规范与澳大利亚荷载规范

根据《玻璃幕墙技术规范》(JGJ102-2003-2012)5.3.2给出的垂直于建筑物表面上的风荷载标准值公式进行计算，并不应小于1.0kPa；根据澳大利亚风荷载规范AS NZS 1170.2-2002[4]2.4给出的垂直于建筑物表面上的风荷载标准值公式进行计算。

1.2 中国与澳大利亚规范风荷载标准值计算的比较

为了探讨JGJ102-2003及(荷规)与澳大利亚AS NZS 1170.2-2002中风荷载标准值计算方法的差异，对两种规范计算标准值进行了比较。为便于比较，需要进行一些转换。

1) 基本风压转换为10分钟最大风速[3]

2)根据文献[5]，10分钟平均风速转化为3s阵风风速，换算系数为1.43

北京的50年一遇基本风压为0.45kPa，换算成10分钟的风速26.83m/s，换算成3s阵风风速为38.37m/s.

3) 中国规范与澳大利亚规范地面粗糙度选取

根据中澳荷载规范中粗糙度的定义，中澳地面粗糙度类别对照表如表1：

表1 中澳地面粗糙度类别相当情况

4) 比较结果

在基本风压取值相同的条件下，采用北京50年一遇基本风压，给出了不同总高度玻璃幕墙工程墙角和墙面风荷载标准值的比较，由于玻璃幕墙工程一般位于场地类别C、D区域，对应澳大利亚IV类场地类别，计算得到的风荷载标准值基本吻合。

表2：有限元分析与试验测试结果对比表

2 不同重现期风压的换算

澳大利亚规范中强度和稳定校核采用的1000年一遇的风荷载标准值，故需要找出50年一遇与1000年一遇的风荷载标准值间的关系，AS-NZS 1170.0-2002 规定稳定验算的荷载组合1.2DL+1.0WL。

澳大利亚荷载规范表3.1中显示50年和1000年重现期的风速分别为39m/s和46m/s, 故1000年重现期下的风压值为50年重现期下的风压值的1.4倍；中国荷载规范E3.4给出了重现期R下风压的计算公式，以北京为例：100年重现期下的风压值为50年重现期下的风压值的1.55倍；澳门荷载规范咨询文本附录D[6]，结构的风力超越概率ρ，重现期R，年限L之间的关系，1000年重现期下的风压值为50年重现期下的风压值的1.5倍。

综上所述，1000年风速重现期与50年风速重现期下风荷载比值均小于1.6，故采用理论公式对玻璃肋稳定校核时可以考虑荷载组合1.2DL+1.6WL。

3.稳定性分析理论公式

AS1288-2006附录C中给出了多种边界条件下的玻璃肋的整体稳定验算公式，考虑1.7的安全系数[2]

4.PMU试验数据分析

玻璃肋计算模型一般简化为简支梁，工程1和工程2均进行了PMU试验，PMU试验测试结果验证了简支梁计算模型假定的正确性。玻璃肋理论计算，有限元分析以及试验测试结果对比如表2：

在结构安全性测试1.5倍风荷载试验中均未发生玻璃肋失稳现象，考虑风荷载1.5倍组合系数，按照无侧向支撑稳定性计算公式，工程1玻璃肋稳定性验算利用率48%，工程2玻璃肋稳定性验算利用率93%，因此实际工程应用中，采用AS1288-2006附录C无侧向支撑稳定性计算公式验算超长玻璃肋的稳定是安全可靠的。对于玻璃面板与玻璃肋间采用结构胶粘接，考虑玻璃面板对玻璃肋侧向约束作用，可以采用连续约束稳定性计算公式，玻璃面板粘接提供侧向约束所产生的侧向力按照AS1288-2006附录C中C5(2)计算，结构胶同时承担垂直面板的荷载和侧向力的作用。

5.结束语

1)在基本风压取值相同的条件下，中国荷载规范与澳大利亚荷载规范得到的风荷载标准值基本是吻合的；

2)对于中国荷载规范以及澳门荷载规范咨询文本得到的风荷载，采用AS1288-2006附录H中的理论公式对玻璃肋稳定校核时可以考虑荷载组合1.2DL+1.6WL；

3)PMU测试数据分析结果显示，玻璃肋受力很好地吻合简支梁模型，故在玻璃肋顶底连接设计时应从构造上满足玻璃肋转动能力；

[1]JGT 102-2003 玻璃幕墙工程技术规范[S].北京： 中国建筑工业出版社, 2003.

[2]AS 1288 Glass in buildings-selection and installation[S].Sydney： Standards Australia, 2006.

[3]GB 50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京： 中国建筑工业出版社,2012.