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j9九游会平台【AG22.VIP】幕墙设计公司是一家专业从事智慧异形建筑幕墙设计与施工一体化的建筑企业。集团起源于2004年,拥有建筑幕墙工程专业承包一级资质、建筑幕墙工程专项设计甲级资质、钢结构工程专业承包一级资质,各项配套资质齐备,拥有14年幕墙设计施工专项经验。公司主要经营业务为玻璃幕墙设计石材幕墙设计金属幕墙设计异形幕墙设计单元式幕墙设计陶土板幕墙设计铝板幕墙设计单曲面幕墙设计双曲面幕墙设计建筑幕墙设计为主,设计业务包括:幕墙设计效果图;设计方案及施工图纸绘制、会审、报批;技术交底,技术答疑及解决;竣工图纸的绘制及报批;技术文件的整理及归档等。服务内容:通过提供专业的幕墙设计来服务和协助业主、建筑师及业主成功的完成幕墙工程。服务内容贯穿于整个幕墙工程,包括从建筑初步设计阶段到幕墙施工阶段。提供高水准的幕墙设计方案及招标图、施工图设计、幕墙材料的对比及选择、相关方案的成本预算、幕墙造价的审查、施工工程中的技术跟踪指导等。主要为北京天津上海深圳广州全国各地提供建筑幕墙设计服务,欢迎大家咨询。您的IP地址是:23.83.37.138。今天是:,,(),,现在是:4:46:42,

玻璃幕墙防爆设计

发布时间:2022-2-10 0:00:10浏览次数:10032文章出处:银川幕墙设计公司口碑


一、为什么玻璃幕墙要防爆设计

 

随着科技的发展,人们对大型公共建筑的功能和艺术要求越来越高,玻璃幕墙装饰作为一种融建筑技术、建筑功能,以及建筑艺术为一体的建筑外维护构件,是建筑物的高级装修,在世界各国的高层标志性建筑中被广为采用,成为现代建筑的一种标志。传统幕墙的结构设计要求能满足抵抗外界的风荷载、自重和由地震或温度变化引发的偶然荷载等。进人21世纪,由于世界各国的恐怖活动日趋猖撅,玻璃幕墙作为建筑的外维护构建,它的抗爆性能直接关系到整个建筑物的安全性,装饰华丽、造价高昂的城市高层公共建筑玻璃幕墙往往会成为分子袭击的对象。
    最为典型是1996年美国联邦调查局A.RMurrah大楼被恐怖分子袭击,造成169人遇害,周围258栋建筑物的玻璃被震碎,碎裂玻璃超过10个街区,事后恐怖分子T.McVeigh陈述“选定该建筑物作为袭击目标是大量建筑玻璃的…存在”。 美国ARS防爆炸顾问咨询公司研究资料发现,恐怖袭击玻璃幕墙中75%的伤亡是由玻璃碎裂飞溅所造成,如果在爆炸事件发生时,所有建筑物的玻璃能完整地保留在框架中,那么冲击波能量将不能进入室内,室内物品就不会受到破坏:高速碎片也不会进入建筑物内或掉落地上造成伤害。所以提高玻璃幕墙的抗爆炸能力,可有效地减少恐怖袭击的人命伤亡。英国的Darrell Dbake等进行了改进玻璃窗承受爆炸荷载的评估试验,研究了在不同爆炸荷载等级下安全的特性,美国的Eve Hinman等分析了玻璃幕墙对爆炸效应的响应,提供了玻璃幕墙抗爆炸效应的设计、分析和试验结果,基于这些结果,给出了减轻爆炸对玻璃幕墙设计的方法。英国的A EI-Kadi[17]等分析了建筑设计对玻璃窗爆炸响应的影响,通过分析证明,减少玻璃窗的无支撑面积和使用大的长宽比可以提高玻璃窗抗冲击荷载的能力。针对恐怖分子爆炸玻璃幕墙的威胁,国内外设计师相继提出了建筑幕墙的抗爆炸冲击波性能要求,本文依照爆炸冲击波防护的原理,探讨玻璃幕墙的抗爆炸设计。


二、爆炸冲击波与幕墙破坏

 

爆炸的定义:在足够小的容积内以极短的时间突然释放出能量,以致产生一个从爆源向有限空间传播开去的一定幅度的压力波,那么就说在该环境里发生了爆炸。这种能量可以是原来就以各种形式储存的该系统中。例如,它们可以包括核能、化学能、电能和压缩能等。炸药爆炸后,由于爆轰产物对周围空气的强烈压缩,产生压强很高的初始冲击波。当炸药在空气中爆炸时,便产生空气冲击波向周围传播。空气冲击波在传播过程中,冲击波阵面以超声速运动,随后由于能量不断的消耗,冲击波的速度迅速衰减,波阵面后的压力急剧下降。

 

爆炸冲击波以超声速向周围扩散,瞬间便可在附近的建筑幕墙发生正反射或斜反射。建筑幕墙在受到空气冲击波的作用后,受到强大的冲击波作用力,并在极短的时间内发生变形。单元面板或整体面板在力的作用下开始向冲击波的初始方向退后,并把冲击波压力传递到幕墙的横梁与立柱。当冲击波作用在玻璃面板上时,由于玻璃为脆性材料,更易发生破坏。当冲击波压力到达玻璃的承受极限时,玻璃即可能发生破碎,甚至发生玻璃碎片飞溅现象。

 

如果幕墙横梁与立柱受到的作用力超过其承受荷载时,幕墙的结构即可能发生破坏,即发生系统破坏。幕墙的破坏程度与空气冲击波作用在幕墙上的超压大小及作用的时间长短有密切的关系,或者说冲击波比冲量的变化使幕墙产生变形或破坏。

 

三、幕墙防爆炸设计前提和概念


1、设计概念

防爆设计概念主要是针对大厦在遭到大楼附近的炸弹袭击时,为保护大楼内人员免受可能的伤害而提出的。这种袭击主要是通过直接气流冲击的作用而实现(弹片及玻璃碎片因具有随机性和相对局部性, 暂不考虑)。

玻璃幕精抵御上述冲击波破坏的程度,既取决于抗冲击波系统主要组成部分的性能,又取决于细部构造的性能。


2、设计上需考虑的威胁

为降低炸弹袭击的影响所采取的解决方案必须反映出威胁的严重性, 为了推导需要定义炸药的重量和避开的距离需要确定威胁等级。但是盲目提离防范等级上限会地加项目大量的成本, 因此一般爆炸对于形成大楼威胁设计提案如下:在公共道路周围的轿车炸弹;大楼外格附近的手携炸弹;大楼底层装卸区的运输车辆炸弹;底层停车场豹汽车炸弹。


3、保护目标的确定

大楼工作者不会由于玻璃辛辛墙损坏而受到 不可接受的高度危险;幕墙损坏的程度不会与爆炸造成的严重程度不相称;幕墙结构不会发生灾难性或大范围倒塌。


四、爆炸冲击波能量的传播形式和破坏特点


1、 爆炸冲击波能量传婚形式

空气冲击波是以球面波的形式向前传播, 在传播过程中其压力变化情况如图1所示, 其中P为大气压强,t+为正压待时幕墙深化设计t-为负压挎时 , P+为正压区, p-为负压区。

 


2、爆炸冲击波破坏幕墙的原理

爆炸冲击波在传播过程中遇到j建筑物时, 发生两种现象:反射和绕流。当冲击波遇到建筑幕墙刚性壁面时,质点速度立刻变为零,壁面处质点不断聚集,使压力和密度增加, 这种反射的压力和脉冲将会对建筑玻璃幕墙产生垂直和水平力的双向作用, 造成玻璃幕墙的位移、变形及破裂, 严重时破碎的玻躏还会对建筑物内的人员造成生命危险。绕流一般发生在建筑物高、宽尺寸都不大的情况下, 冲击被将会绕过建筑物, 在建筑物的背面汇聚, 从而对建筑物的里面造成破坏。

 

爆炸冲击波对建筑幕墙的破坏取决于冲击波的峰值超压、超压冲盘及伴随爆炸产生的动压三个因素,其中峰值超压是衡量冲击波载重要的参数,也是力学设计讨论的根本出发点。


五、幕墙爆炸荷载的组合定义

 

由于爆炸荷载属于偶然性荷载,发生的机率很小,在进行竖直玻璃幕墙抗爆炸设计时,不应参与常规荷载 (如风力、地震和外力引起的活荷载)组合, 而应单独计算校核 ,使用l.0的荷载组合系数。

水平玻璃幕榻的支撑框架受到常规荷载的长期静态影响,在分析爆炸力时则应考虑组合进去。

幕墙受力型材在爆炸荷载发生时会产生瞬时大应变, 增强大多数钢和铝材料的静态屈服强度必须考虑到设计之中,以防止不必要的成本增加。幕墙结构所采用的材料最终确定以后,通过使用动力增加系数增大材料屈服应力或试验应力(相当于减小安全系数)·


六、幕墙系统受力特点和设计


1、爆炸荷载的简化

爆炸力属偶遇荷载,幕墙的支撑结构可以考虑按照弹塑性力学进行分析,对复杂的玻璃幕墙在爆炸冲击时 的受力状态用近似的线性方程来处理,对于幕堵竖向型材、横梁等构件 的受力可以采用静荷载简化的方法,对玻璃幕墙进行抗爆炸设计。

冲击波的传播衰减过程是非线性的华远汇,按照实际受力来分析,计算过于复杂, 而且用在实际工程中意义不大, 目前考虑用直线来代替冲击波随时间的变化过程,冲击波荷载可以筒化成一个三角分布的荷载, 如图2所 示。在分析玻璃幕墙的冲击波作用时,可以用峰值超压P,超压冲量 F和冲击波持续时间t3个影响参数来确立设计准则,这些参数的初始设计值可由经验和爆炸试验荣获得。

 

 

爆炸冲击波首先垂直于玻璃平面实施三角形爆炸荷载、 接着由于在爆炸荷载下夹层破璃产生裂纹时在内层生成的 PVB 胶片力会给周围框架构件施加玻瑞平面内指向中心的拉力。这些力同样应计入计算较核范围。

 


2、玻璃结构的设计

由于玻璃脆性材料的限制、必须将玻璃粘接才能使破碎的玻璃不飞溅伤人。现在建筑采用了中空玻璃,这就意味着如果进行防爆炸设计,必须在去内外两面上都要进行夹胶处理湖北科毅幕墙公司 以免爆炸产生的玻璃飞溅对室内外人员造成严重伤害。对于胶片 PVBSCP与玻璃之间的粘结强度以及其本身抗冲击性能与厚度的选择,可询问相关生产厂家,这里不再详述。

玻璃防护的基本原则是不允许整块玻璃脱落玻璃框,为了充分利用玻璃进行防爆炸设计,可考虑采用硅酮结构胶将玻满四周粘接到主要受力型材上面。
3、幕墙受力型材的设计

玻璃框槽口必须保持一定的深度,通过经验和计算模拟,确定最小尺寸。此部分要求所要达到的目的是指当冲击波击穿玻璃内层PVB夹层之前,整个玻璃单元应被约束在玻璃框之内,而不致脱落。

设计时,玻璃框将按照承受玻璃传来爆炸力情况下的变形峰值来评价其承载能力。允许窗体结构部分在 规定值内保持变形,但遭受炸弹袭击后必须更换。在进行冲击波平面外直接作用栋楼设计时,考虑的是弹塑性状态。关键点有:验算幕墙构件端部的转角、延长比是否在规定的数值之内:屈服强度的校核;借助软 件对于爆炸仿真模拟;对整体构件进行动态分析;在横 向最大挠度发生时·. 验筑端部最大转角是否符合规定等。而在进行平面内受力设计时, 定义为弹性范围,按照正常荷载组合和规范进行设计。


七、爆炸试验的简要介绍与评价

 

以经验为主的知识的局限性可以通过应用于各种不同情况的分析方法进行扩充,但是在涉及到生命安全的项目时,通常最好通过将分析和改计与整个系统原型的足尺寸试验相结合,以建立起对所有抗冲击波系统组成部分性能以及整个幕墙系统性能的信心。目前主要有2种冲击波试验方法 

1、距离试验一试验组件对已知特性的一定量炸药的冲击承受力。

2、激振管试验一一通过在特意建造的小室内瞬间释放高压气流产生冲击脉冲 CCTV幕墙采用了距离法进行爆炸试验。


3、图4为幕墙防爆炸试验设计的节点详图。

 



 

5为爆炸现场照片,通过现场观察:4片试验玻璃内外完全破碎,内层玻璃破坏比外层玻璃严重。有部分被震碎的碎片进入室内,但不是飞溅;所有破璃均未跳出玻璃边框, 破璃板块铝型材局部位置塑性变形,铝装饰盖完好无损,无明显塑性变形;连接玻璃板块和支撑钢结构的螺栓剪切变形, 支撑钢结构局部位置塑性变形,玻璃向室内飞溅距离小子250mm。达到了国际标准所描述的危害等级C(最小危害)的相关规定,验证了设计的合理性。


八、结论

 

介绍了炸弹爆炸后,爆炸力从爆炸源传递到空气最后传递到幕墙构件材料上的传递方式,简述了幕墙防爆炸设计的力学分析思路。

玻璃的抗爆炸能力主要取决于玻璃夹胶层的物理特性,采用玻璃四周与型材粘接的形式以及明框的幕墙形式处理是幕墙系统抗爆炸力必要的构造措施,在局部炸弹产生的冲击波荷裁作用下,允许幕墙框构件产生较大弯曲,但构件不能脱落,控制构件的抗弯强度、挠度、 端部转角及支座连接承载力是玻璃幕墙抗爆炸设计的关键要点。爆炸后不能替换的幕墙与主体结构的连接件在施加的支应反力下应能保持其弹性。

 

(文章来源:幕墙江湖)

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