我国玻璃幕墙建设已有二十多年的历史,玻璃幕墙的可靠度对公众的安全极为重要,再过十年我国将面临非常严峻的幕墙结构退化检测和寿命评估问题。点连接式玻璃幕墙是玻璃幕墙领域中一个非常重要的分支,具有独立的结构体系,一般多用于城市标志性建筑。由于大量采用了钢化夹胶玻璃和预应力拉索钢结构,其退化检测和寿命评估问题尤其值得关注。探索和建立点连接式玻璃幕墙结构退化检测和寿命评估理论是本项目的研究核心。研究内容主要包括基于动力特征参数的钢化夹胶玻璃PVB温度退化的检测方法;拉索钢结构预应力退化的空间定位及其退化程度的探测方法,基于线性和非线性分析的点连接式玻璃幕墙寿命评估的统计理论。本项目一方面将结构损伤探测领域的研究延拓到玻璃幕墙的退化检测上来;另一方面,也为建立相关的行业标准和实用方法进行必要的技术储备,这无疑有着明显的现实意义和深远的理论价值。
点连接式玻璃幕墙一般多用于城市的标志性建筑,其退化检测和寿命评估问题尤其值得关注。课题组针对夹胶玻璃的固有特征,提出了优于经典夹层板理论的夹胶玻璃弯曲分析理论。新提出的夹胶玻璃弯曲分析理论开辟了玻璃幕墙研究的新天地。一方面,课题组在新理论的基础上建立了夹胶玻璃有限元格式,进而提出了夹层玻璃板随机摄动有限元法。运用夹层玻璃板随机摄动有限元法,课题组深入研究了幕墙玻璃因PVB夹层老化引起的可靠度问题,给出了夹层玻璃板可靠性的时间演化曲线;另一方面,课题组在夹胶玻璃弯曲分析理论的基础上,结合频率改变比法,提出了夹层玻璃板PVB老化的动力损伤检测方法。课题组还针对点连接式玻璃幕墙具有独立结构体系的特点,运用随机振动理论,提出了幕墙风致随机振动分析方法,给出了幕墙风振系数的解析计算公式。在此基础上,课题组运用蒙特卡罗有限元法研究了索桁架预应力损失带来的可靠性问题,给出了相应的工程建议。此外,课题组还对玻璃幕墙的稳定性和热应力问题进行了深入研究,提出了便于工程应用的计算公式。总之,通过三年的努力,课题组提出了5个解析解、3套数值方法,建立了较为完整的点连接式玻璃幕墙退化分析体系。