U型玻璃幕墙

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U型玻璃组合节能幕墙设计及应用

摘要：概述了U型玻璃的特点、分类、性能及其物理性能；


概述了U型玻璃幕墙的节点构造、结构设计及其应用图例。
关键词：U型玻璃、U型玻璃幕墙
1.概述
U型玻璃(U-Profile-Glass)亦称槽形玻璃，在我国目前还是一种新型建筑玻璃。因截面呈U形,使之比平板普通玻璃有较高的机械强度并具有理想的透光性,较好的隔音性和保温隔热性,施工简便快捷等优点,主要适用于厂房、车站、体育馆、机场、 写字楼等建筑的非承重外墙、建筑装饰室内隔墙、屋面及窗等。
U型玻璃可进一步加工成钢化玻璃、夹丝玻璃，能够比较方便地组装成节能玻璃幕墙。
2. U型玻璃幕墙特点
2.1.节能性：

U型玻璃的传热系数较低（双层U玻 K=2.39W／m2k），有良好的隔热保温性能。现有幕墙上常用的普通中空玻璃的传热系数在3.38 W／m2k和3.115 W／m2k之间，比双层U型玻璃的保温性能差。
2.2.经济性：
U型玻璃是采用连续压延法成型的玻璃型材，使建筑玻璃由板材发展到型材，所以其综合成本相对较低，采用U型玻璃组合幕墙可节省大量钢或铝型材。
2.3. U型玻璃是绿色环保产品：
因U型玻璃的透光率较高，应用于厂房等公共建筑时，既节约建筑物室内照明费用，又兼有人性化的工作环境。而且U型玻璃可采用回收碎、废玻璃再生产，保护了环境。

2.4．U型玻璃安装施工简便快捷：
     因U型玻璃直接可以作为幕墙的主受力构件，相对于普通玻璃幕墙，省去了大量龙骨等附件，制作安装简便快捷，大大缩短了工期。
3.U型玻璃分类及其性能
3.1.U型玻璃的定义
U型玻璃是以玻璃配合料的连续烙化、压延、成形、退火为主要工艺生产的玻璃。
3.2.U型玻璃根据表面处理可分为普通压花玻璃,夹丝玻璃,彩色玻璃等。
3.2.1夹丝(网) U型玻璃内所夹的金属丝(网)应采用直径0.3-0.7mm的金属丝(网)。
3.2.2
玻璃内所夹的金属丝应与玻璃的长度方向平行分布。U型
玻璃内所夹的金属丝间的距离应为30mm土5mm。U型玻璃所夹丝网的纵向丝和横向丝应分别与玻璃的长度方向和横向方向平行。
3.3. U型玻璃做为外围护结构,其横向长度不宜大于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构造措施。
3.4.用于屋面应采用夹丝U型玻璃。
3.5.U型玻璃根据造型和建筑使用功能可采用以下组合方式:

⑴单排 翼朝外(或内)
⑵单排 楔形结构,互相咬合




⑶单排 楔形结构,互相贴合        ⑷双排 翼在接缝处成对排列



⑸双排 翼对翼

其中⑷和⑸因其构造特点可以抵抗较大的风荷载，并且保温性能也较高，常用于建筑外墙。


4．U型玻璃的物理性能
4.1.规格尺寸：（表一）

玻璃厚度 （mm）	底宽（mm）	翼高 （mm）	重量 kg/m	出厂最大长度(mm)
6	260	41	4.75	6000
6	330	41	5.60	5000
6	500	41	8.37	4000

4.2.透光率：
       单排U型玻璃：89%
双排U型玻璃：81%
4.3.传热系数：
       单排U型玻璃：4.95W/m 2 K
双排U型玻璃：2.39W/m 2 K
4.4.机械强度：

     ⑴ 抗压强度
700~900N/mm2

抗拉强度
30~50N/mm2

⑵ 弹性模量
60000~70000 N/mm2

⑶ 线膨胀系数75~85x10ˉ7(1/℃)

⑷ 隔声性能：

单排U型玻璃：27db
双排U型玻璃：34 db

⑸ 防火性能：

U型玻璃的耐火极限为0.75小时。

5. U型玻璃幕墙的节点构造：

5.1. U型玻璃外墙可参考橱窗的做法,上下、左右布置槽框料。框料可采用铝型材,也可采用钢型材。 U型玻璃的周边收口槽壁与U型玻璃的空隙均为4～6mm,玻璃上端与槽底的空隙要满足玻璃的伸长变形的要求。玻璃与槽的底壁之间应加设PVC缓冲垫。玻璃与槽壁之间应采用硅酮建筑密封胶填充。

5.2.U型玻璃幕墙大样节点：

  

从以上节点可以看出U型玻璃外墙金属材料用量比常用的玻璃幕墙金属材料用量要少得多。并且只要在节点设计合理的前提下与常用的玻璃幕墙比较水密性和气密性不会降低，保温性能较好，造价又较低，所以U型玻璃幕墙作为外围护结构具有广阔的发展空间。

6.U型玻璃幕墙的结构设计

U型玻璃用做外墙主要受风荷载和地震作用。所以必须验算在风荷载和地震作用下U型玻璃的强度和挠度是否满足要求。U型玻璃的强度设计值按浮法玻璃的强度设计值28N/mm2取。在风荷载标准值作用下,其挠度不宜大于跨度的1/200（μ≤L／200）。

U型玻璃的强度计算可将每块U型玻璃简化为单向板两端简支进行受力计算:

例:U型玻璃幕墙高度3.500m.每块U型玻璃宽260mm,按双排翼对翼组合,截面如下图: 已计算的Wk=1.2000kN/m²，qEK=0.08kN/m²，验算玻璃的强度和刚度

W=1.2Wk=1.2×1.2=1.44kN/m²

q E=1.3qEK=0.104kN/ m²

W合=1.0×1.44＋0.6×0.104

=1.503kN/ m²

该处U型玻璃的横截面参数如下:
横截面积：
A=3867.29 mm2
横截面X-X惯性矩：

IX=5382670mm4
横截面Y-Y惯性矩：
IY=30555394mm4
材料为：



玻璃
其强度设计值为：
f=28 N/mm2；
其弹性模量为：
E=70000 N/mm2。
附图:

U型玻璃板最大应力分别按下式计算：




=1.503×103×3.52／8


=1612.4N·m





=5382670／43.5

=123740mm3




=1612.4×103／123740

=13.03N/mm2<[f]=28N/mm2
强度满足要求。


U型玻璃板最大挠度计算：
              

=5×1.44×10-3×35004／(384×0.7×105×5382670)

=7.47x10-3mm≤L／200
挠度满足要求。