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001388

Dipl.-Ing. （FH）Ulrich Lex

2017-01-04

点支撑玻璃系统建模 1

任何建筑物都不应缺少玻璃材料的透明度。除了窗户等典型应用领域外，这种建筑材料还越来越多地用于建筑外墙、檐篷甚至楼梯的支撑。当然，规划师通常对固定玻璃板的透明度设定非常高的标准。这需要特殊的玻璃设备来连接玻璃板。

设计背景

此外，德国规范 DIN 18008 [1]还规定了节点支承连接件的设计和制造。该德国标准指定了两种不同的方法：

除了各种设计选项外，还有结构上的选项，特别是板件组件，可以指定在玻璃板上的几何布置或边缘区域的构造。

夹层玻璃由耐热浮法玻璃 2 x 8 mm
Glassline GmbH 锚固连接件 PH 793（批准 Z-70.2-99 [3] ），圆柱头 Ø 52 mm，钻孔 Ø 25 mm
荷载设计值 q_d = 4.5 kN/m²

尺寸标注的系统

对于按照 DIN 18008, 附录 C [1] 中描述的简化方法对玻璃板进行设计，可以不对板进行钻孔分析。现有的玻璃五金件由弹簧表示。在技术批准中规定了现有的弹簧刚度。在我们的示例中，它将得出以下结果：

C_Z,max = 1/24,372 + 1/3,015 = 2683 N/mm
C_Z,min = 1/15,386 + 1/1,592 = 1.443 N/mm
C_Z,sel = 2000 N/mm
C_V;x,y = 344 N/mm

以下结果数值是基于上述参数计算得出的。

支座反力 -局部结果

应力 -局部结果

所有相关的应力比现在都可以借助规范 DIN 18008 附录 C [1] 中提供的公式和参数进行计算。

应力分量 F_Z ：

σ_{Fz} = \frac{b_{Fz}}{d ²} \cdot \frac{t_{ref}^{2}}{t_{i}^{2}} \cdot F_{Z} \cdot δ_{Z} = \frac{15, 8}{25 ²} \cdot \frac{102}{82} \cdot 1.964 \cdot 0, 5 = 38, 8 N / mm ²

公式1

应力分量 F_res ：

\begin{array}{l} F_{res} = \sqrt{F_{x}^{2} F_{y}^{2}} = \sqrt{11 ² 4 ²} = 12 N \\ σ_{F, res} = \frac{b_{F, res}}{d ²} \cdot \frac{t_{ref}}{t_{i}} \cdot F_{res} \cdot δ_{F, res} = \frac{3, 92}{25 ²} \cdot \frac{10}{8} \cdot 12 \cdot 0, 5 = 0, 1 N / mm ² \end{array}

应力分量 M_res ：
由于是绕 x、y、z 轴的铰支座，所以没有附加弯矩 M_res 。

钻孔区域应力集中：
σ_g = σ_g (3d) ∙ δ_g ∙ k = 9.6 ∙ 8/10.8 ∙ 1.6 = 11.4 N/mm²

构件连接区域中主导的应力设计值通过各分量相加得出。
E_d = 38.8 + 0.1 + 11.4 = 50.3 N/mm²

最后一步要考虑跨中的弯矩。这种情况下必须在静态系统中计算弯矩。

Spannungsanalyse im Feldbereich

跨中的主导应力为 E_d = 16.5 N/mm²。

夹层安全玻璃的容许应力计算如下：

R_{d} = 1, 1 \cdot \frac{f_{k, TVG}}{γ_{M}} = 1, 1 \cdot \frac{70}{1, 5} = 51, 3 N / mm ²

由此得出玻璃的总设计利用率 η = 0.98。

除了这里进行的一般应力分析外，您还可以对玻璃板的确切尺寸进行附加分析。用户可以按照标准进行设计。

德国规范 DIN 18008 附录 C 中提供了一种非常简单的用于点状支撑玻璃装置设计的方法。通过表格中的数值可以非常快速地对玻璃板的受压承载力进行评估并确定利用率。在规范的附录 B 中给出了另一种选择。在本文的下一部分中将介绍这种基于有限元模型的设计方法。

[1]	DIN 18008-3 (2013)。建筑玻璃-设计和施工规则-第3部分：点固定式玻璃，DIN 18008-3:2013-07。
[2]	Weller, B.、Engelmann, M.、Nicklisch, F. 和 Weimar, T. Glasbau-Praxis： Konstruktion und Bemessung Band 2: Beispiele nach DIN 18008 , ( 3rd 编）。 Berlin: Beuth。
[3]	DIBt. (2014)。一般技术认可 Z-70.2-99 。 9 月 4 日，柏林。

作者

Lex 先生负责 RFEM 软件的质量保证工作。同时为客户提供技术支持。

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