CN112127547A - 一种外粘加筋增强型玻璃梁及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种外粘加筋增强型玻璃梁及制作方法，属于建筑结构领域。该外粘加筋增强型玻璃梁包括玻璃梁、配筋、垫块和胶粘剂层，配筋具有U型槽状结构，其长度与玻璃梁的长度相同，垫块设置在配筋U型槽内的支撑点处，玻璃梁设置在配筋U型槽内，玻璃梁与配筋之间设置胶粘剂层，两者之间通过胶粘剂层粘接成一体。本发明在玻璃梁受拉区通过胶粘剂粘贴配筋材料，制成外粘加筋增强型玻璃梁，配筋材料可在玻璃开裂后继续传递拉力，从而形成配筋受拉、玻璃受压的玻璃梁开裂后承载机制，可有效提升玻璃梁的开裂后承载能力和变形能力。本发明既可用于新建玻璃梁，也可用于既有玻璃梁的加固改造，具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种外粘加筋增强型玻璃梁及制作方法，属于建筑结构领域。
背景技术
在以玻璃构件作为主要承重构件的玻璃结构中，玻璃梁是承受水平荷载的主要构件。玻璃梁的破坏以玻璃受拉开裂控制，一旦开裂则承载力几乎完全丧失，破坏呈脆性，因此玻璃梁开裂破坏的危险性较大。提高玻璃梁的开裂后承载能力和变形能力，对玻璃梁的受力性能和安全性能极为关键。
现有技术中将两片或多片玻璃通过高分子中间层材料粘接制成夹层玻璃梁，但是上述方法存在以下缺点：
1.玻璃梁开裂后承载力较低。现有研究表明，夹层玻璃梁的开裂后承载力仅为开裂前承载力的1％～38％。
2.夹层玻璃梁提高开裂后承载力的成本较高。夹层玻璃梁的开裂后承载力主要由中间层受拉提供，因此提高开裂后承载力需增加中间层数量和厚度，将大幅提高玻璃梁的制作成本。
发明内容
为了解决玻璃梁(包括夹层玻璃梁)开裂后承载力显著下降，破坏呈现脆性的问题，提高玻璃梁的开裂后承载能力和变形能力，提高玻璃梁的安全性，本发明开发设计了一种外粘加筋增强型玻璃梁。
一种外粘加筋增强型玻璃梁，包括玻璃梁、配筋、垫块和胶粘剂层，所述的配筋具有U型槽状结构，其长度与玻璃梁的长度相同，所述的垫块设置在配筋U型槽内的支撑点处，所述的玻璃梁设置在配筋U型槽内，所述的玻璃梁与配筋之间设置胶粘剂层，玻璃梁与配筋之间通过胶粘剂层粘接成一体。
所述的配筋通过胶粘剂层粘接包裹在玻璃梁的底部和下部两侧；即所述的配筋内侧底面(除垫块处以外)和两个侧面均通过胶粘剂层与玻璃梁粘接。
所述配筋的截面为U型，配筋U型槽内宽度比玻璃梁的宽度大3-5mm，U形槽高度不小于其槽内宽度的1/2。
玻璃梁与配筋U型槽内侧面之间的胶粘剂层厚度为1.5-2.5mm；玻璃梁与配筋U型槽内侧底面之间的胶粘剂层厚度与玻璃梁与配筋U型槽内侧面之间的胶粘剂层厚度相同。
所述的支撑点至少设置三个，分别设置在配筋的两个端部和跨中位置。
在支撑点处的配筋与玻璃梁之间设置垫块，所述垫块固定在配筋的内侧底面，所述的玻璃梁底部与垫块之间为固定连接，通过胶粘剂粘贴连接；所述垫块的宽度等于配筋U型槽内宽度，长度为20-30mm，厚度为1.5-2.5mm。
优选的，所述的垫块为丙烯酸泡沫胶带，粘贴在配筋内侧底面。
优选的，所述胶粘剂层的厚度与垫块的厚度相同。
所述的配筋可选择高延性、高抗拉强度的材料，如不锈钢、铝合金、GFRP(玻璃钢)型材等；所述的玻璃梁为单层玻璃或夹层玻璃，玻璃材料为平板玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃；所述的胶粘剂层由高强度的刚性胶粘剂或结构胶构成，如环氧树脂胶等，其粘度系数在500MPa.s～5000MPa.s之间。
本发明同时提供了上述外粘加筋增强型玻璃梁的制作方法，该方法还可用于玻璃梁加固改造，提高既有玻璃梁的受力性能。
一种外粘加筋增强型玻璃梁的制作方法，包括如下步骤：1)用无水酒精或异丙醇擦拭配筋和玻璃梁待粘贴表面；2)设置配筋的支撑点，在支撑点处的配筋内侧底面粘贴垫块，以控制胶粘剂厚度；3)将混合好的胶粘剂均匀倒入配筋U型槽中；4)通过支撑将配筋内侧底面牢固按压在玻璃梁的下表面，使玻璃梁位于配筋U型槽内中心位置，使胶粘剂沿配筋和玻璃梁之间的缝隙均匀挤出；5)采用注胶枪向玻璃梁和配筋之间存在的缝隙处补胶，直至填满两者之间的缝隙；6)在配筋有支撑的条件下进行养护，直至胶粘剂完全固化。
所述的养护条件应按照胶粘剂使用说明，养护时间为胶粘剂完全固化的时间，例如在温度为20℃～40℃、湿度为40％～90％的环境中养护3-7天。
本发明在玻璃梁受拉区通过胶粘剂粘贴配筋材料，制成外粘加筋增强型玻璃梁，配筋材料可在玻璃开裂后继续传递拉力，从而形成配筋受拉、玻璃受压的玻璃梁开裂后承载机制，可有效提升玻璃梁的开裂后承载能力和变形能力。
本发明充分发挥玻璃抗压强度高、配筋抗拉强度高的力学特点，在对玻璃梁建筑美观效果影响较小的情况下，大幅提高其开裂后承载能力和变形能力，实现玻璃梁的延性化破坏，降低玻璃结构的倒塌风险。本发明既可用于新建玻璃梁，也可用于既有玻璃梁的加固改造，具有广泛的适用性。
附图说明
图1为外粘加筋增强型玻璃梁的支撑处截面图。
图2为外粘加筋增强型玻璃梁的无支撑处截面图。
图3为外粘加筋增强型玻璃梁的正视面图。
图4为外粘加筋增强型玻璃梁与夹层玻璃梁对比(玻璃材料为平板玻璃)。
图5为外粘加筋增强型玻璃梁与夹层玻璃梁对比(玻璃材料为半钢化玻璃)。
主要附图标记说明：
1 玻璃梁 2 配筋
3 胶粘剂层 4 垫块
具体实施方式
如图1-3所示，本发明的外粘加筋增强型玻璃梁，包括玻璃梁1、配筋2、胶粘剂层3和垫块4，配筋2具有U型槽状结构，其长度与玻璃梁1的长度相同，垫块4设置在配筋2的U型槽支撑点处，玻璃梁1设置在配筋2的U型槽内，玻璃梁1与配筋2之间(空隙处)设置胶粘剂层3，两者之间通过胶粘剂层3粘接成一体。
配筋2可选择高延性、高抗拉强度的材料，如不锈钢、铝合金或GFRP(玻璃钢)型材等；玻璃梁1为由中间一层玻璃和外面两层玻璃组成的夹层玻璃，玻璃为平板玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃；胶粘剂层3由高强度的刚性胶粘剂构成，如环氧树脂胶等，其粘度系数在500MPa.s～5000MPa.s之间。
配筋2通过胶粘剂层粘接包裹在玻璃梁1的底部和下部两侧。配筋2内侧底面和两个侧面均通过胶粘剂与玻璃梁1粘接。配筋2的截面为U型，配筋2的U型槽内宽度比玻璃梁1的宽度大4mm，以便为胶粘剂留下每侧2mm缝隙。配筋2的U型槽的高度是槽内宽度的1/2。
如图1所示，外粘加筋增强型玻璃梁有支撑处的截面底面由玻璃梁1、垫块4和配筋2构成，侧面由玻璃梁1、胶粘剂层3和配筋2粘接构成。如图2所示，外粘加筋增强型玻璃梁无支撑处的截面由玻璃梁1和配筋2通过胶粘剂层3粘接制成。制作时，至少在配筋2两个端部和跨中位置设置三个支撑处，如图3所示，在支撑处需在配筋2和玻璃梁1之间设置丙烯酸泡沫胶带作为垫块4，其截面形式如图1所示，配筋2沿构件全长布置。垫块4的宽度等于配筋U型槽内宽度，长度为20mm，厚度为2mm，粘贴在配筋2内侧底面。
外粘加筋增强型玻璃梁的制作方法为：用无水酒精或异丙醇擦拭配筋2和玻璃梁1需粘贴表面；在支撑处，配筋2内侧底面粘贴2mm厚丙烯酸泡沫胶带作为垫块4，以控制胶粘剂厚度；将混合好的胶粘剂均匀倒入配筋2的U型槽中；将配筋2通过支撑牢固按压于玻璃梁1下表面，使玻璃梁1位于配筋2的U型槽内的中心位置，使胶粘剂沿配筋2和玻璃之间的缝隙均匀挤出；通过注胶枪向玻璃和配筋2之间仍存在缝隙处补胶，直至填满二者之间的缝隙；在配筋2有支撑的条件下进行养护，按胶粘剂技术手册要求，在温度为20℃～40℃、湿度为40％～90％的环境中养护3-7天，例如在23℃、50％相对湿度的环境中养护7天，直至胶粘剂完全固化。
实施例1：
玻璃梁1为由中间一层玻璃和外面两层玻璃组成的夹层玻璃，玻璃材料为平板玻璃，玻璃梁1的截面配置为6mm+1.52SGP+12mm+1.52SGP+6mm；配筋2为不锈钢，配筋2的截面为U型，配筋2的U型槽内宽度比玻璃梁的宽度大4mm，U形槽高度是其槽内宽度的1/2；在配筋2两个端部和跨中位置设置三个支撑处，在支撑处的配筋2和玻璃梁1之间设置丙烯酸泡沫胶带作为垫块4，垫块4的宽度等于配筋2的U型槽内宽度，长度为20mm，厚度为2mm，粘贴在配筋2内侧底面；玻璃梁1底部和下部与配筋2之间的空隙处为厚度为2mm的MF1310胶粘剂层3。
用无水酒精擦拭配筋2和玻璃梁1需粘贴表面；在支撑处，配筋2内侧底面粘贴2mm厚丙烯酸泡沫胶带作为垫块4，以控制胶粘剂厚度；将混合好的胶粘剂MF1310均匀倒入配筋2的U型槽中；将配筋2通过支撑牢固按压于玻璃梁1下表面，使玻璃梁1位于配筋2的U型槽内的中心位置，使胶粘剂MF1310沿配筋2和玻璃梁1之间的缝隙均匀挤出；通过注胶枪向玻璃梁1和配筋2之间仍存在的缝隙处补胶，直至填满二者之间的缝隙；在配筋2有支撑的条件下进行养护，按胶粘剂技术手册要求，一般在温度为20℃～40℃、湿度为40％～90％的环境中养护3天，直至胶粘剂完全固化，得到外粘不锈钢加筋增强型玻璃梁。
实施例2：
除配筋2材料为GFRP(玻璃钢)外，其他均与实施例1相同。
对无配筋玻璃梁、实施例1制备的外粘不锈钢加筋增强型玻璃梁及实施例2制备的外粘GFRP加筋增强型玻璃梁，进行四点弯曲试验测试，结果如图4所示，从得到的四点弯曲试验中的荷载-位移曲线可以看出，与夹层玻璃梁相比，实施例1制备的外粘不锈钢加筋增强型玻璃梁和实施例2制备的外粘GFRP加筋增强型玻璃梁开裂后承载力和变形能力较夹层玻璃梁有显著提高。
实施例3：
玻璃梁1为由中间一层玻璃和外面两层玻璃组成的夹层玻璃，玻璃材料为半钢化玻璃，玻璃梁1的截面配置为6mm+1.52SGP+12mm+1.52SGP+6mm；配筋2为不锈钢，配筋2的截面为U型，配筋2的U型槽内宽度比玻璃梁的宽度大4mm，U形槽高度是其槽内宽度的1/2；在配筋2两个端部和跨中位置设置三个支撑处，在支撑处的配筋2和玻璃梁1之间设置丙烯酸泡沫胶带作为垫块4，垫块4的宽度等于配筋2的U型槽内宽度，长度为20mm，厚度为2mm，粘贴在配筋2内侧底面；玻璃梁1底部和下部与配筋2之间的空隙处为厚度为2mm的MF1310胶粘剂层3。
用异丙醇擦拭配筋2和玻璃梁1需粘贴表面；在支撑处，配筋2内侧底面粘贴2mm厚丙烯酸泡沫胶带作为垫块4，以控制胶粘剂厚度；将混合好的胶粘剂MF873均匀倒入配筋2的U型槽中；将配筋2通过支撑牢固按压于玻璃梁1下表面，使玻璃梁1位于配筋2的U型槽内的中心位置，使胶粘剂MF873沿配筋2和玻璃梁1之间的缝隙均匀挤出；通过注胶枪向玻璃梁1和配筋2之间仍存在的缝隙处补胶，直至填满二者之间的缝隙；在配筋2有支撑的条件下进行养护，按胶粘剂技术手册要求，在常温(20℃～40℃)、常湿(40％～80％)环境中养护7天，直至胶粘剂完全固化，得到外粘不锈钢加筋增强型玻璃梁。
实施例4：
除配筋2为GFRP(玻璃钢)外，其他均与实施例3相同。
对无配筋玻璃梁、实施例3制备的外粘不锈钢加筋增强型玻璃梁及实施例4制备的外粘GFRP加筋增强型玻璃梁，进行四点弯曲试验测试，结果如图5所示，从得到的四点弯曲试验中的荷载-位移曲线可以看出，与夹层玻璃梁相比，实施例3制备的外粘不锈钢加筋增强型玻璃梁和实施例4制备的外粘GFRP加筋增强型玻璃梁开裂后承载力和变形能力较夹层玻璃梁有显著提高。
由此可见，本发明外粘加筋增强型玻璃梁开裂后承载力和变形能力较夹层玻璃梁有显著提高，从而有效提升了玻璃梁的开裂后承载能力和变形能力。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：凡是利用本发明说明书内容所做的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和替换均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：包括玻璃梁、配筋、垫块和胶粘剂层，所述的配筋具有U型槽状结构，其长度与玻璃梁的长度相同，所述的垫块设置在配筋U型槽内的支撑点处，所述的玻璃梁设置在配筋U型槽内，所述的玻璃梁与配筋之间设置胶粘剂层，两者之间通过胶粘剂层粘接成一体。
2.根据权利要求1所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：所述的配筋通过胶粘剂层粘接在玻璃梁的底部和下部两侧，所述的配筋内侧底面和两个侧面通过胶粘剂层与玻璃梁粘接。
3.根据权利要求2所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：所述配筋的截面为U型，U型槽内宽度比玻璃梁的宽度大3-5mm，U型槽的高度不小于其槽内宽度的二分之一。
4.根据权利要求3所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：所述的胶粘剂层厚度为1.5-2.5mm；所述玻璃梁与配筋U型槽内侧底面之间的胶粘剂层厚度与玻璃梁与配筋U型槽内侧面之间的胶粘剂层厚度相同。
5.根据权利要求1所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：所述的支撑点至少设置三个，分别设置在配筋的两个端部和跨中位置。
6.根据权利要求5所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：在支撑点处的配筋与玻璃梁之间设置垫块，所述垫块的宽度等于配筋U型槽内宽度，长度为20-30mm，厚度为1.5-2.5mm。
7.根据权利要求6所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：所述的垫块为丙烯酸泡沫胶带，粘贴在配筋内侧底面；所述的玻璃梁底部与垫块之间通过胶粘剂粘贴连接；所述胶粘剂层的厚度与垫块的厚度相同。
8.根据权利要求1所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：所述的配筋为不锈钢、铝合金或GFRP型材；所述的玻璃梁为单层玻璃或夹层玻璃，玻璃材质为平板玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃；所述的胶粘剂层由刚性胶粘剂或结构胶构成。
9.根据权利要求8所述的外粘加筋增强型玻璃梁，其特征在于：所述的胶粘剂层由环氧树脂胶构成，其粘度系数在500MPa.s～5000MPa.s之间。
10.根据权利要求1-9任一项所述的外粘加筋增强型玻璃梁的制作方法，包括如下步骤：1)用无水酒精或异丙醇擦拭配筋和玻璃梁待粘贴表面；2)设置配筋的支撑点，在支撑点处的配筋内侧底面粘贴垫块，以控制胶粘剂厚度；3)将混合好的胶粘剂均匀倒入配筋U型槽中；4)通过支撑将配筋内侧底面牢固按压在玻璃梁的下表面，使玻璃梁位于配筋U型槽内中心位置，使胶粘剂沿配筋和玻璃梁之间的缝隙均匀挤出；5)采用注胶枪向玻璃梁和配筋之间存在的缝隙处补胶，直至填满两者之间的缝隙；6)在配筋有支撑的条件下进行养护，直至胶粘剂完全固化。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |