幕墙双曲玻璃冷弯分析过程、结论及建议

幕墙双曲玻璃冷弯分析过程、结论及建议

熊正洲,刘晓峰

武汉凌云建筑装饰工程有限公司

为追求异形建筑立面外观平滑过渡效果，很多建筑师要求幕墙玻璃采用双曲玻璃，而实际生产过程中因为双曲玻璃加工难度大，周期长，导致成本居高不下。很多幕墙工程施工时也会参照单曲冷弯拟合思路，对双曲玻璃翘曲值不大的采用现场冷弯方式。但是玻璃翘曲值到多少可以现场冷弯达到建筑师要求的效果呢？在无可靠数据支撑及案例作为示范、无经验及最优软件作为分析依据前，我们在现认知范围内尝试结合案例进行分析并得出推论，分析过程及建议阐述如下:

一、输入资料前处理（平板、平板冷弯、单曲冷弯&双曲分类）

1.1、原始输入资料说明；

A、依据<板块分析拟合.3dm>、<交底说明.docx>基于原始双曲状态，进行单曲冷弯拟合部分进行后续分析；

B、依据<双曲玻璃有限元分析与试验对比（线性与非线性）.xlsx>、<大玻璃、小玻璃非线性情况下各自的弹性模量取值参考，对大、小单曲玻璃进行弹性模量重新推算。

根据现场冷弯测试值、结合实际推力，拟计划选取翘曲在0~7mm做重点有限元计算、翘曲在7~14mm一并做有限元计算。根据计算面位移→重建面→分析，对不同翘曲冷弯后玻璃的数据进行视觉校验。（翘曲在0~7mm的玻璃重点进行视觉校验、翘曲在7~14mm的玻璃重点进行荷载组合计算，大概率采纳翘曲在0~7mm的单曲拟合玻璃）。

1.2、输入条件假定、及处理过程；

以原试验的单曲玻璃冷弯数值作为参考，推算出各力施加产生位移下的弹性模量。我们推断力的施加产生位移为曲线函数，不同组合玻璃曲线函数的常数不可能相同，所以在无现实数据支撑的技术条件下，只能修正不同力的施加产生相同位移后的弹性模量。同时我们假定7mm为单曲拟合与双曲的边界条件，因此以偏袒较大值平方平均数为后面测算的弹性模量，这样产生的结果更加不利冷弯、分类相对严苛、保守。

二、单曲冷弯 OR 双曲分类方案分析过程及建议

2.1、前处理结果说明

根据上述前处理，结构反馈ABCD典型部位位移数据，并重建曲面。

          2.1.1、整体布置 & 最优翘曲分布及数值；

2.1.2、边翘曲 & 面翘曲数据分析；

大于1/100的非平板玻璃：A、若测试结论小于10mm范围可做单曲拟合，则约75.5%可进行单曲优化；B、若测试结论小于7mm范围可做单曲拟合，则约56%可进行单曲优化；C、若测试结论小于5mm范围可做单曲拟合，则约38%可进行单曲优化；D、若测试结论小于3.5mm范围可做单曲拟合，则约20%可进行单曲优化。但以现有技术手段只能一点盖面进行分析推导，仅针对该项目曲率无突变情况进行。

2.2、ABCD四个典型部位分类方案

  2.2.1、挠度、强度计算，及位移反力验证（分类方案一）；

C4（小玻璃——8.5翘曲）挠度、强度

C8（大玻璃——13.2翘曲）挠度、强度

以上玻璃挠度由修正后的弹性模型参与计算，因此挠度计算结果较保守。单曲冷弯加载后的玻璃刚度情况较好但强度较大，由上图可得：13.2mm的冷弯玻璃加载后强度已接近限值。

    结论①：以上典型玻璃冷弯位移后反力值可得：大玻璃冷弯翘曲控制在5mm范围、小玻璃冷弯翘曲控制在3mm范围，且此范围内的冷弯单曲玻璃挠度、强度均可通过校验。

  2.2.2、高斯曲率增量分析（分类方案二）

结论②：高斯曲率UV乘集导致变量比太小，以后可尝试其它曲率测算。

  2.2.3、曲面斑马纹分析（分类方案三）

该板块拟合后均与原曲面轮廓线贴合，但原曲面因龙骨加工的边界条件进行拟合、同时横向被外装饰线条间隔开，所以该测试仅注重竖向曲面斑马纹的连续性、同时G1连续视觉相近即可、竖向相邻面内G3连续视觉相近即可。

结论③：大变形翘曲后纹路突兀，与结论①基本吻合，主观影响严重，仅做参考。

2.2.4、渲染视觉分析（分类方案四）

平视环境                        仰视环境

结论④：平视环境与结论③基本一致，仰视环境连续反射环境基本可接受，但渲染视觉环境受建筑环境、道路环境影响较大，再无实际环境渲染情况下，主观影响严重，仅做参考。

2.3、分类建议及结论

结论：结论①典型玻璃冷弯位移后反力值可得：大玻璃冷弯翘曲控制在5mm范围、小玻璃冷弯翘曲控制在3mm范围，且此范围内的冷弯单曲玻璃挠度、强度均可通过校验。

建议：需在最优翘曲数据作为基础进行后续数据分析；另因不同软件数据传递及参数化设置功能强弱不同，推导过程中的数据传递较繁琐，大范围排查靠人工不可取。

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