建筑安全玻璃的这项性能进行模拟测试及分类
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目前,各个国家采用了不同的冲击体及试验方法对建筑安全玻璃的这项性能进行模拟测试及分类,我国、美国、澳大利亚及日本等国家采用铅质霰弹袋法,欧盟国家则鉴于环保原因而采用双轮胎法。在美国,人们采用铅质霰弹袋模拟一个45.4kg(100lb)的男孩以402m/min(22ft/s)的速度奔跑,在没有观察到玻璃的偶然情况下,撞击玻璃所造成伤害。撞击能量按公式(3—1)计算。
该男孩具有1024J(755ft.1bf)的动能,这个撞击动能是相当于男孩直接垂直撞击玻璃的最大冲击能。但在选择试验冲击值时,应充分考虑各种实际应用情况。这些应用情况包括:男孩从室内或室外撞击时身体可能传递的不同撞击能量;男孩撞碎玻璃的能量值还取决于其撞击玻璃的方式:直臂撞击传递到玻璃材料上的能量大于由于冲击时手臂弯曲而传递到玻璃材料上的能量,实际上整个撞击过程往往是手先接触玻璃,然后经手最后到膝部接触玻璃。
同时,大多数情况下,冲击角度小于正常的垂直撞击(90。)。因此,传递到玻璃的冲击能可能远远小于奔跑男孩的动能,即典型受难者的试验值1024J动能。需要说明的是,只有模拟当人体从高空直接坠落到天棚上的情况时,真实冲击能才可能等于最大的冲击能。
冲击动能计算公式:K。=专/T/V2(3—1)式中K。——冲击动能,』:阴——冲击体质量,此;73--冲击体速度,m/s。在日本,人们以不同高度落下的45kg铅质霰弹袋撞击时,作用在玻璃上的撞击动能表示安全设计用冲撞力,冲击体落下高度分为30cm、75cm、120cm和230。m四个级别。
各种冲击体及可能的冲撞类别和各种应用场所所对应冲撞类别如表3—2及表3—3所示,用以指导建筑安全玻璃的选择和应用。同时,人们用45kg霰弹袋冲击试验的高度表示玻璃的人身冲击破坏强度特定值(简称为“45kg落下冲击破坏强度”)。将该强度统计分布破损概率的0.001数值视为实际上无破损落下高度的上限,称为:“无破损强度”;
平均值相当于破损概率为o.5时的落下高度,称为“平均破坏强度”;将破损概率为o.999数值视为实际上所有的玻璃在该落下高度破裂,称为“全破坏强度”。冲击破坏强度可以利用玻璃强度系数、尺寸及玻璃冲击效率通过计算得出。比较冲击破坏强度及根据应用部位而设计的冲撞力,从而选择应用完全不破坏的玻璃或能够安全破坏的玻璃,并进行防止冲撞的设计。
表3—2各种冲击体可能产生的冲撞类别冲撞类别幼儿(6岁以下)中小学生(7一15岁)成人(16岁以上)行走、行驶30cm75cm(30cm)①120cm(75cm)①动态跌倒30cm120cm230cm静态跌倒30cm75cm75cm
① 括号内的数值系通道较狭时的数值。注:本表中的3种冲撞类别分别表示下列各种人身冲撞;行走、行驶在行走、行驶的过程中未意识到玻璃的存在而冲撞动态跌倒在玻璃近旁行动疏忽而跌倒;静态跌倒站立或近乎站立情况下跌倒。表3·3各种应用场所所对应的可能撞击类别建筑物出人口及其毗连部分
② ①其他开口部要求保证安全集合场所等的休息厅等商场、展览场所等到通道休息室等120cm120cm幼儿园等30cm120cm学校。体育馆等120cm120cm中、小职业学校等浴室等75c[n75cm希望保证安全办公室。铺店等的大门周围等120cm75cm病院、旅馆、集体宿舍等的公用部分病院养老院等居室75cm?5cm住宅、集体宿舍、旅馆等的居室30cm30cm①所谓“毗连部分”是措与出人口相援口的邵位。需要说明的是,在我国、日本、美国及澳大利亚等国家,钢化玻璃的抗人体冲击能力是不分级的。在模拟人体冲击试验,或称摆锤冲击试验(霰弹袋冲击)中,冲击体以300mm、?50mm、1200mm的冲击高度冲击钢化试验片,试验片可以碎或不碎,一旦破碎,其碎片大小必须满足要求,即钢化玻璃必须安全破碎。但在欧盟国家,不但予以分类,而且详细给出了钢化玻璃不碎或安全破碎时最高高度及其根本就不会产生破碎的最高高度,为钢化玻璃的选用提供了更详细的依据。