爆炸作用下點支式玻璃幕牆的破損機制和模式研究

《爆炸作用下點支式玻璃幕牆的破損機制和模式研究》是依託同濟大學，由陳素文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：爆炸作用下點支式玻璃幕牆的破損機制和模式研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳素文
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

點支式玻璃幕牆在公共建築中廣泛套用，而爆炸引起的高速飛行的玻璃碎片是爆炸造成人員傷亡的主要因素。為減少爆炸產生的後果，本項目提出研究爆炸衝擊波作用下點支式玻璃幕牆的破損機制和模式。.首先通過靜力拉伸和壓縮試驗，確定玻璃的靜態拉、壓力學模型；通過中應變率衝擊試驗，研究應變率效應對玻璃力學性能的影響並建立理論模型；通過靜力拉伸和剪下試驗，確定PVB的靜態拉、剪力學模型，並通過試驗研究PVB的鬆弛特性；通過衝擊試驗，研究應變率對PVB力學性能的影響，並建立理論模型；然後考慮PVB的實際抗剪剛度，建立夾膠玻璃的力學模型，並通過堆載試驗進行驗證；建立細緻的有限元模型，分析點支式玻璃幕牆在爆炸衝擊波作用下的動態反應過程、破損機制和破損模式，並通過現場爆炸試驗進行驗證；最後通過系統的參數分析，建立評估點支式玻璃幕牆抗爆性能的系列P-I圖。.本項目的研究成果可用於點支式玻璃幕牆的抗爆設計和抗爆性能評估。

結題摘要

本項目主要對浮法玻璃及PVB夾膠材料的靜動態力學性能，以及爆炸衝擊波作用下單片玻璃幕牆、點支式夾層玻璃幕牆的破損機制進行了系統性研究，主要取得以下成果： (1) 通過浮法玻璃的準靜態力學性能試驗，確定了其軸拉、彎曲及軸壓強度等力學指標。基於Monte Carlo模擬方法闡釋了強度數據離散現象以及尺寸效應，建立了玻璃面板強度隨尺寸的變化關係； (2) 通過系列動態壓縮試驗和動態劈裂試驗，研究了浮法玻璃動態壓縮強度及動態劈裂強度與應變率的關係，其中壓縮強度具有一定的應變率效應（10-3s-1~800s-1），而劈裂強度的應變率效應（10-3s-1~40s-1）較明顯；建立了浮法玻璃的動態本構模型； (3) 通過系列單軸拉伸試驗、剪下試驗和鬆弛試驗，研究了溫度（-30℃～40℃）和應變率（10-3s-1～200s-1）對PVB力學性能的影響： PVB材料具有明顯的應變率及溫度相關性，抗拉強度與剪下模量隨溫度升高而降低，隨應變率升高而升高；建立了PVB材料的應變率及溫度相關本構關係； (4) 建立了點支式玻璃幕牆抗爆性能分析的力學模型，並通過現場爆炸試驗進行驗證；結合參數分析，研究了幾何尺寸對位移回響和破壞模式的影響；建立了可用於夾層玻璃抗爆性能評估的P-I曲線； (5) 通過理論分析及現場爆炸試驗研究了單層玻璃板的受爆破碎機理，基於能量原理提出了玻璃碎片尺寸及飛濺距離的評估方法。 項目成果可用於夾層玻璃幕牆抗爆設計和抗爆性能評估。