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第30卷第4期 2020年12月洛阳理工学院学报（自然科学版）Journal of Luoyang Institute of Science and Technology( Natural Science Edition)Vol. 30 No. 4Dec. 2020曲面夹胶钢化玻璃抗冲击性能数值分析万重重(河南理工大学土木工程学院，河南焦作454000)摘要：曲面夹肢钢化玻璃广泛应用于建筑装饰中，其抗冲去性能的好坏影响玻璃安全性能，利用有限元软件ABAQUS对曲面夹胶钢化玻璃的冲击试验数值模拟，研究冲击过程玻璃的力学特性。
结果表明：若冲击位置靠近曲面夾胶钢化玻璃的左侧，则在该冲击位置处，左侧应力波动大于右侧，且越是靠近冲击位置的边缘越早发生应力波的反射，当小球以相同速度冲击曲面夹胶钢化玻璃中线处时，玻璃更容易破碎。
关键词：曲面夹胶钢化玻璃；数值分析；冲击位置D01:10.3969/j•issn.1674-5043.2020.04.004中图分类号：TU992 文献标识码：A文章编号：1674-5043(2020)04-0018-06夹胶钢化玻璃是通过特定的工艺将多层钢化玻璃板与夹黏胶片材料紧密粘合而成，与普通钢化玻璃 相比，夹胶钢化玻璃碎裂时，碎片不会飞溅伤人，比较安全。
夹胶钢化玻璃的夹层能吸收声波，起到隔 音作用。
夹胶钢化玻璃的胶片还能吸收紫外线，削减辐射，夹胶钢化玻璃在安全、隔音及防辐射方面的 性能都十分优异。
夹胶钢化玻璃广泛应用于建筑装饰材料中，有必要对夹胶钢化玻璃性能进行研究。
国内外学者对夹胶玻璃的抗冲击性能进行研究，得到了大量的试验或数值模拟结果。
杨锦文等运用有限元分析软件ANSYS对水洞的底部和侧边的夹胶玻璃进行强度校核，结果显示实测值和理论计算值 十分接近。
季清等[2]针对不同参数对夹胶玻璃的破坏强度进行研究，得出夹胶玻璃板破坏强度随着玻璃 的胶材厚度增大而增大的结论。
濮勇等[3]采用冲击试验的方法，并结合摄影及图像处理等相关技术，对 夹胶玻璃抗冲击性能进行研究，得出碎片飞派速度主导因素为正面玻璃的抗侵彻强度的结论。
惠州市三圣光电玻璃有限公司检验报告客户名称：天安星河广场一期A区编号： SS-C042-JZ-120416-J05 产品名称：夹胶玻璃规格： 2500㎡型号：6mm白玻+0.76PVB+6mm白玻（双钢化）检样日期： 2012 年 04月 18日惠州三圣光电玻璃有限公司检验报告( 三圣)字SS-C042-JZ-120416-J05第1页共2页客户编号： C042检测项目：霰弹袋冲击性能检测类别：功能性见证检测检测类型夹胶玻璃抗击性样品数量30块试验环境温度23℃湿度50% 使用部位外墙/外窗抽样日期04/16-04/18 检测日期04/18 检测仪器霰弹袋冲击试验设备检测依据《夹胶玻璃》GB9962-1999检测项目霰弹袋冲击性能检测结论依据GB9962-1999检测，所检项目符合标准要求。
合格(检验报告专用章) 2012年04月18日备注：报告仅对抽样负责。
惠州三圣光电玻璃有限公司检验报告产品种类钢化夹层玻璃检验项目霰弹袋冲击性能检样规格多规格使用仪器霰弹袋冲击试验设备检样厚度6mm白玻+0.76PVB+6mm白玻（双钢化）依据标准夹胶： GB 9962-1999标准要求质量为45±0.1kg霰弹袋，霰弹袋下落高度为1200mm时，试样不破坏。
取二块钢化玻璃进行试验，必须符合规定。
检验结果试样编号冲击高度检验后的试样状态1 1200m □试样破坏，无超过120mm的玻璃碎片，最大10块碎片质量总和为__________。
□霰弹袋下落高度为1200mm时，试样不破坏。
□其它：_______________________________。
2 1200m □试样破坏，无超过120mm的玻璃碎片，最大10块碎片质量总和为__________。
□霰弹袋下落高度为1200mm时，试样不破坏。
□其它：___________________________。
结论合格备注注：检验结果，用“V”在方框里表示。
夹胶玻璃力学性能试验报告摘要：与其他建筑材料相比，玻璃材料有透光、耐磨、耐候、装饰性能好、可再生利用等显著的优势。
玻璃的脆性、不保温和不耐冲击等缺点，经过钢化、夹胶、镀膜、中空等现代加工技术处理后，可得到有效的改善。
玻璃在建筑行业中的应用越来越广泛，玻璃材料已成为建筑师表现建筑物的现代功能和艺术效果所不可缺少的重要手段。
本文从夹胶玻璃力学性能试验等方面进行了论述。
关键词：夹胶玻璃实验构造1 概述从玻璃所具有的力学性能来看，当前在幕墙行业中大量使用的玻璃，无论是框支还是点支，都仅仅利用了玻璃片在平面外的承载能力而已，玻璃片在平面内力学性能的利用，由于技术难度上的原因，或者是重视不够的原因，国内外都缺乏这方面应有的研究和报导。
幕墙行业将玻璃肋片当作梁来应用的技术，无论是设计计算，节点构造，以至施工操作等方面都尚处于探索阶段，缺乏成熟的技术。
上述分析表明：玻璃在建筑行业应用领域的进一步拓展，期待着玻璃片平面内力学性能的研究和开发。
本次试验研究工作，首先由于工程建设的需要，也出于我们对扩大玻璃应用范围的期盼。
某工程建设中，在一组建筑群的上空，建筑师大胆设计了一个富有创意的，大面积玻璃天幕，覆盖了整个建筑群，如右图所示：我们为配合建筑师的创意，提出了用玻璃索桁架支承玻璃天幕百叶片的设计构思，利用玻璃片在平面内的力学性能与预应力拉索组成既有承重功能，又有装饰功能的玻璃片索桁架。
这种透明的结构，正好与现代新闻信息也需要高度透明的寓意相协调，因此玻璃索桁架的设计对该新闻中心的建设来说是一次富有创意的工程实践。
为确保玻璃索桁架的顺利实施，应首先进行玻璃片平面内力学性能的试验研究，从而为玻璃索桁架的设计提供依据。
众所周知，玻璃是脆性材料，在加载点和变形约束点很容易产生应力集中而炸裂。
因此，试验探索连接点的构造十分重要。
另外，不同品种玻璃在平面内的承载能力有多大差异，破坏的形态如何，采用不同形状钢片加强玻璃孔的效果有多大差异等，这些都是我们希望通过本次试验得到解决的问题。
夹胶玻璃现场检测报告夹胶玻璃现场检测报告检测单位：XXX检测公司检测日期：XXXX年XX月XX日一、检测目的对夹胶玻璃进行现场检测，评估其质量状况，确保其符合相关标准要求，保障其正常使用和安全性。
二、检测对象夹胶玻璃，规格为XXXXX。
三、检测方法1. 目视检查：对夹胶玻璃外观进行检查，是否存在破裂、划痕、变形等表面缺陷。
2. 厚度测量：使用专业仪器对夹胶玻璃的厚度进行测量，确保其符合设计要求。
3. 抗风压测试：通过模拟风荷载对夹胶玻璃进行抗风压测试，评估其抗风能力。
4. 抗震性能测试：通过模拟地震荷载对夹胶玻璃进行抗震性能测试，评估其抗震能力。
5. UV透过率测试：使用专业仪器对夹胶玻璃的UV透过率进行测试，评估其防紫外线能力。
四、检测结果经过现场检测，得出以下结果：1. 目视检查：夹胶玻璃外观光滑，无破裂、划痕、变形等表面缺陷，符合相关要求。
2. 厚度测量：经测量，夹胶玻璃的厚度为XXmm，符合设计要求。
3. 抗风压测试：经抗风压测试，夹胶玻璃在设定的风荷载下未出现破碎或裂纹，抗风能力良好。
4. 抗震性能测试：经抗震性能测试，夹胶玻璃在模拟地震荷载下未出现破碎或裂纹，抗震能力良好。
5. UV透过率测试：经UV透过率测试，夹胶玻璃的UV透过率为X%，符合相关要求。
五、结论经过现场检测，夹胶玻璃符合相关标准要求，具备良好的质量状况和使用安全性。
六、建议1. 定期对夹胶玻璃进行巡检，确保其质量和安全性。
2. 如发现夹胶玻璃出现破裂、变形等问题，应及时进行维修或更换。
七、备注本次检测报告仅对夹胶玻璃进行了现场检测，如有其他特殊要求，请另行申请。
以上为夹胶玻璃现场检测报告，请验收方及时核对并留存备查。
如有疑问，请随时联系。
检验报告报告编号：034C201403251005产品名称：夹层玻璃送检单位：重庆市北碚玻璃有限责任公司检验类别：有见证取样国家玻璃质量监督检验中心检验报告监督检验中心共2页第1页样品名称夹层玻璃型号重庆市北碚玻璃有检验类别委托检验受检单位限责任公司重庆市北碚玻璃有样品等级1类生产单位限责任公司抽样者周程名抽（送）样日期2014.01.20抽样基数/ 样品状态完好规格数量5块生产日期2014.01.05检验依据GB9962-1999 检验项目性能编制：马佐审核：刘龙健批准：张开林检验报告附页类别：Ⅱ-1类夹层玻璃共2页第2页客户编码样品规格（mm）检验项目GB9962-1999标准要求样品编号检验结果单项结论耐热性距边部或裂缝超过13mm处不允许产生影响使用的气泡或其它缺陷。
1～33块试样均未产生影响使用的气泡或其它缺陷合格耐湿性试验后超出原始边15mm、新裂口25mm、裂口10mm处不能产生气泡或其它缺陷4～63块试样均未产生气泡或其它缺陷合格耐辐照性透光率响度减少率不大于10%，不可产生显著变色、气泡及浑浊现象。
7～9透光率相对减少率分别为0.8%、0.7%、0.9%，3块试样均未产生显著变色、气泡及浑浊现象。
合格检验结论经检验，该夹层玻璃符合GB9962-1999《夹层玻璃》标准中Ⅱ-1类的技术要求。
样品合格。
（检验单位公章） 2013年12月24日部分复制检验报告无效备注落球冲击剥离性能1040g钢球从1200mm高度自由落下，6块试样只允许一块胶层断裂或因玻璃脱落而暴漏。
玻璃未破坏，提升高度冲击直至玻璃破坏，仍不破坏，换2260g球；钢化夹层玻璃供需双方商定。
10～152块试样1500mm高度破坏，2块试样1900mm高度破坏，2块试样2400mm高度破坏，夹层均未断裂、未暴露。
合格散弹袋冲击性能散弹袋1200mm高度冲击试样不破坏或试样破坏后部分不可产生使直径75mm的球自由通过开口。
30PVB胶片与其他材料的力学性能对比项目PVB胶片玻璃不锈钢高强度纤维拉伸弹性模量／Gh0．0470200124拉伸强度／MPa325017202760断裂伸长率／％2500．0712．02．5~／(MJ／m)550．01817．234．5PVB胶片的质量要求包括：①外观质量见表2—3l。
表2-31PVB胶片的外观质量要求缺陷名称优等晶合格品颜色白色白色气泡不允许直径300mm圆内，允许长度l~2mm以下的气泡2个杂质直径500mm，允许2mm以下的杂质2个直径500mm圆内，允许3mm以下的杂质4个裂缝不允许存在不允许存在磨伤不影响使用，可由供需方商定不影响使用，可由供需方商定②耐热性胶片在≤150℃的环境下放置2h，不产生流淌现象o③耐寒性胶片在≤一50℃的环境下放置2h，不变硬，不变脆，不产生浑浊现象。
拉伸强度、厚度公差、花纹深度及其他胶片的抗拉强度≥2MPa，断裂时的伸长率≥200％，厚度公差≤50b~m。
胶片表面应有一定的粗糙度(不规则的坑坑洼洼)或花纹，花纹的深度在0．02mm左右。
PVB胶片的其他特点：①收缩率PVB胶片的收缩率随温度变化很大；以美国BUTACⅡTE(PVB)为例，50℃时收缩3％、70℃时为了％、100℃时为20％、125℃时为5％。
②含水率PVB胶片的吸水率与空气的相对湿度成近似线性关系，空气的相对湿度越大，PVB胶片的吸水率越高；而PVB胶片与玻璃的黏结力则与其含水率成反比，即含水率越高，PVB胶片与玻璃的黏结力越小。
当含水率小于o．5％时，胶片就变得很脆，胶片的弹性和夹层玻璃的强度明显地下降，以致当夹层玻璃受冲击时可以被击穿。
当含水率在0．5％一1．2％时，胶片与玻璃黏结得非常紧，当夹层玻璃受冲击时，冲击位置的正面及背面均没有碎片掉下来。
当含水率高于1．2％时，胶片与玻璃的黏结强度变差。
在实际生产中，聚乙烯醇缩丁醛与玻璃的黏结力是需要控制的重要参数。
当最大黏结力作某定值的减少时，夹层玻璃吸收冲击能的能力便得到提高。
夹胶玻璃力学性能试验报告
摘要：与其他建筑材料相比，玻璃材料有透光、耐磨、耐候、装饰性能好、可再生利用等显著的优势。
玻璃的脆性、不保温和不耐冲击等缺点，经过钢化、夹胶、镀膜、中空等现代加工技术处理后，可得到有效的改善。
玻璃在建筑行业中的应用越来越广泛，玻璃材料已成为建筑师表现建筑物的现代功能和艺术效果所不可缺少的
重要手段。
本文从夹胶玻璃力学性能试验等方面进行了论述。
关键词：夹胶玻璃实验构造
1 概述
从玻璃所具有的力学性能来看，当前在幕墙行业中大量使用的玻璃，无论是框支还是点支，都仅仅利用了玻璃片在平面外的承载能力而已，玻璃片在平面内力学性能的利用，由于技术难度上的原因，或者是重视不够的原因，国内外都缺乏这方面应有的研究和报导。
幕墙行业将玻璃肋片当作梁来应用的技术，无论是设计计算，节点构造，以至施工操作等方面都尚处于探索阶段，缺乏成熟的技术。
上述分析表明：玻璃在建筑行业应用领域的进一步拓展，期待着玻璃片平面内力学性能的研究和开发。
本次试验研究工作，首先由于工程建设的需要，也出于我们对扩大玻璃应用范围的期盼。
某工程建设中，在一组建筑群的上空，建筑师大胆设计了一个富有创意的，大面积玻璃天幕，覆盖了整个建筑群，如右图所示：
我们为配合建筑师的创意，提出了用玻璃索桁架支承玻璃天幕百叶片的设计构思，利用玻璃片在平面内的力学性能与预应力拉索组
成既有承重功能，又有装饰功能的玻璃片索桁架。
这种透明的结构，正好与现代新闻信息也需要高度透明的寓意相协调，因此玻璃索桁架的设计对该新闻中心的建设来说是一次富有创意的工程实践。
为确保玻璃索桁架的顺利实施，应首先进行玻璃片平面内力学性能的试验研究，从而为玻璃索桁架的设计提供依据。
众所周知，玻璃是脆性材料，在加载点和变形约束点很容易产生应力集中而炸裂。
因此，试验探索连接点的构
造十分重要。
另外，不同品种玻璃在平面内的承载能力有多大差异，破坏的形态如何，采用不同形状钢片加强玻璃孔的效果有多大差异等，这些都是我们希望通过本次试验得到解决的问题。
二、试件
2.1试件形式的确定
根据承载和安全方面的需要，玻璃片采用8（ft）+1.14（pvb）+8（ft）夹胶钢化玻璃。
另外，由于建筑美观上的要求，玻璃片与索连接节点的尺寸要求尽量缩小，因此玻璃片在平面内传力时的薄弱环节必然在角部受力的节点上，它是控制玻璃片承载能力的关键，如图2-1中②所示（由于大尺寸玻璃片在平面内加载的难度太大，一般试验室难于实现，故本次试验采用缩小的试件，近似模拟玻璃角部受拉时的承载能力）。
2.2加固试件钢片的类型及尺寸
玻璃是脆性材料，抗拉性能较差，节点传力采用螺栓连接方案时又容易产生应力集中，本次试验采用胶粘钢片的加固玻璃孔的方案
来改善传力点附近应力集中的状况。
为探索不同钢片加固形式和孔洞位置对玻璃片抗拉承载能力的影响，本次试验共设计了五种加固类型及相应的试件尺寸。
2.3试件孔口构造
当用螺栓或销轴对玻璃进行加载时，玻璃片孔口的构造十分重要，必须避免螺栓与玻璃直接接触传力时产生的应力集中，实践经验证明，“硬碰硬”传力是导致玻璃破裂失效的主要原因；其次，夹胶玻璃合片时，在孔口必然有错位误差，利用玻璃孔侧壁直接传力时二片玻璃不可能同时起作用。
所以利用螺栓与玻璃孔壁传力是不可行的。
为解决上述问题，本次试验设计了特殊的轴套，轴套与孔壁脱离接触，并通过钢片和胶粘面向玻璃片传力的孔口构造，如图2-2所示，试件传力的路径为：荷载→加载螺栓→钢轴套→钢片→胶粘面→玻璃试件；其中加载螺栓与钢轴套之间、钢轴套与钢片之间为紧密接触的传力构造，要求采用精密制造的机械加工件。
上述构造中，胶粘剂的选用十分重要，当前粘胶剂的品种相当多，本次试验采用幕墙行业和建筑结构加固行业常用的、粘结强度高、性能稳定、能抗老化并且质量上有保证的改性环氧树脂类胶粘剂。
粘结面积大小、胶层厚度、粘结面的净化处理等均借用现代胶粘技术科研成果和工程经验处理。
三、试验加载装置
本次试验在100t的万能试验机上进行，加载精度为0.01kn，为对玻璃片实施受拉加载，设计了特殊的加载装置，如图3和图4。
加载装置安放在试验机加载台的球形支座上，较好解决了试件加载时的对中问题。
四、试验情况的初步分析
4.1、从玻璃片破坏的现象来看，无论是钢化玻璃，半钢化玻璃，还是浮法玻璃，也不论是加固钢片的类型不同，或胶的品种不同，承载能力的丧失，都是由于玻璃的爆裂造成的，未发现粘结面或胶体本身破坏失效的现象。
上述结果表明，本次试验选用的粘结胶品种、其粘结强度是足够的，有关粘结面积大小、胶层厚度、粘结工艺、固化方法等控制都是成功的。
4.2、浮法玻璃角部抗拉承载能力的离散系数较小，性能较为稳定，但抗拉承载能力太低，不能满足工程需要
4.3、钢化玻璃角部抗拉承载能力的离散系数较大，但承载能力较高，工程中应优先采用钢化的夹胶玻璃
4.4、半钢化玻璃的力学性能很不稳定，其承载能力的低值与浮法玻璃相当，高值与钢化玻璃相当，因此在有承载功能的玻璃桁架中暂不推荐采用半钢化玻璃。
如果半钢化玻璃的生产工艺有保证，力学性能有保证，则采用半钢化玻璃是一种较好的选择。
4.5、从玻璃破坏的情况来看，玻璃孔边应力集中和孔边加工缺陷是影响承载能力的关键，工程设计中应注意改进孔口的构造，提高孔口磨边的质量，并适当加大孔边离外边缘的距离。
4.6、从ⅱ型浮法玻璃裂缝出现的情况来看，第一条裂缝出在孔口边，但不立即丧失承载能力，尚能继续承载，且裂缝不断向下发
展直至加固钢片的底部后破裂，这表明：加固钢片的作用是存在的，适当扩大加固钢片的面积，对提升承载能力是有效果的。
4.7、从ⅲ型承载能力显著高于ⅱ型的试验结果来看，孔口中心距玻璃边缘的距离很重要，应合理处理美观和安全方面的关系，适当加大孔口距边缘的尺寸。
4.8、从ⅴ型承载能力显著高于其他各种类型的试验事实来看，孔口缺陷和应力集中是影响承载能力的主要因素，工程实践中应探索无孔口的节点构造。
4.9、本次试验、粘结面剪应力的平均值在1.73mpa～10.35mpa，一般都在4～5mpa左右。
由于粘结面上剪应力的分布是不均匀的，不均匀分布系数如按2～3考虑，则粘结剂选用时，其抗剪强度值应不低于15mpa，否则玻璃片承载能力就可能由粘结面的粘结强度控制。
另外粘结剂的品种必须有抗老化保证，粘结面施工时，在洁净化处理，胶层厚度，加压固化等方面，必须有严格的工艺保证措施和质量检查验收措施。
4.10、本次试验表明，按ⅲ、ⅳ二种类型，采用钢化玻璃时其抗拉能力的平均值可达39.07kn～47.5kn，但从试验数据统计的离散情况来看，离散系数较大，影响承载能力的因素较多，如玻璃钢化的质量、孔口磨边的精度、钢片胶粘的质量、销轴加载时对中的精度等都会对承载能力产生影响，所以工程应用时必须制定严密的施工工艺措施，并对各个质量环节进行严格的管理和控制；桁架设计时尚应预留足够的安全储备。
