中空玻璃強度與剛度分析及失效預測

【中玻網】中空玻璃是由兩片（或兩片以上）玻璃構成，中間用帶有干燥劑的間隔框隔開，周邊進行密封的玻璃制品。由于中空玻璃具有良好的隔熱保溫性能，近幾年來在我國新建建筑中廣泛使用。
　　
　　中空玻璃在使用的整個壽命周期中要不斷受到外界環境腐蝕及外力作用，在使用一段時間后部分中空玻璃會出現各種質量問題，其中主要有兩種：一是中空玻璃密封性能失效（氣體泄漏），使中空玻璃產生露點，并失去保溫隔熱功能；二是中空玻璃炸裂及外片整體脫落，容易造成嚴重的安全隱患。特別是中空玻璃密封性能失效會導致其承載能力下降，在外力作用下，其外片更容易發生整體脫落。因此，研究中空玻璃承載性能的基本理論，了解中空玻璃在外載作用下的強度特征及變形特征，合理設計中空玻璃結構尺寸，并提出一套中空玻璃中空層密封性能失效現場檢驗方法，對指導中空玻璃工程應用，降低中空玻璃失效概率，保證中空玻璃安全可靠使用有著重要意義。為此，本文根據中空玻璃結構特點，分析了影響中空玻璃承載性能的各方面因素，提出了采用在中空玻璃面板中心施加集中荷載，通過觀測中空玻璃內、外片變形量的大小或中空層的厚度變化來評價中空玻璃中空層的密封性能，并設計了一套配套的檢驗裝置。
　　
　　中空玻璃承載性能分析
　　
　　影響中空玻璃承載性能的主要因素為中空玻璃強度、中空玻璃剛度及中空玻璃中空層密封性能。
　　
　　1.中空玻璃的強度及剛度
　　
　　中空玻璃強度是指中空玻璃抵抗外載作用的能力，剛度是指中空玻璃承載變形的能力。顯然，在玻璃材料給定后，比如普通平板玻璃或鋼化玻璃，那么根據玻璃強度設計理論，玻璃原片的斷裂強度就確定下來了。因此，要使中空玻璃承載能力提高，就必須在同載荷作用下使玻璃表面彎拉應力更小，這就與中空玻璃原片尺寸（各原片的長度、寬度、長寬比與厚度）及中空層厚度有關。外載作用下直接分配到每片玻璃上的載荷大小決定著中空玻璃的承載能力。
　　
　　由于中空玻璃是由兩片（或兩片以上）玻璃構成，周邊密封形成一個密封的空氣層，中空玻璃在一面玻璃受到載荷作用時，受力面玻璃變形壓縮中空層氣體，氣體壓強加大，將部分載荷傳送給另一面玻璃，因此在氣體密封狀態下，中空玻璃是兩片玻璃共同承擔載荷，兩片玻璃同時變形。
　　
　　2.中空層失效狀態下中空玻璃承載特性
　　
　　在中空層氣體密封的情況下，氣體的傳遞作用能夠將一部分外荷載傳遞給另一片玻璃，但是當氣體層泄漏時，中空層氣體則完全喪失了傳遞荷載的作用，此時，中空玻璃承受荷載完全由直接受力的那片玻璃承擔。