JP2004027777A

JP2004027777A - 複層ガラスの耐久性算出方法及び耐久性演算装置

Info

Publication number: JP2004027777A
Application number: JP2002189698A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kojima; 小島　浩士; Hikari Ishida; 石田　光; Hirotsune Okubo; 大久保　洋常; Satoshi Wakui; 和久井　智; Shigetoshi Hirashima; 平島　重敏; Toru Matsui; 松井　徹
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】２辺支持や、点支持などのガラス壁面構法においては、板ガラスは受風圧時に大きな面外変位を生じる。乾燥剤を内蔵したスペーサ、透湿抵抗が高い１次シール、形状保持と２枚のガラスを接着する２次シールからなる複層ガラスが面外へ変形すると、１次シールが空気層側へ移動する現象が生じ、その結果、複層ガラスの耐久性が低下することがわかった。実大実験とシミュレーションにより、風圧による変形の程度とペアガラスとしての耐久性の関係を明らかにした。これをベースとして、必要とされる耐久性を確保するための、各ガラス壁面構法毎に、ガラス板厚及びガラス割付に関する設計法を構築する。
【解決手段】実大実験とシミュレーションにより、横軸を風圧による変形率、縦軸をペアガラスとしての推定寿命比としたグラフを用い、両者の関係を明らかにした。これをベースとして、必要とされる耐久性を確保するための、変形率を求め、その変形率に応じたガラス板厚及びガラス割付を実施する。
【選択図】　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複層ガラスの耐久性算出方法及び耐久性演算装置に係り、特に複数の複層ガラスによって建築物の外壁を構築する際において、その内部結露耐久性を確保するための複層ガラスの耐久性算出方法及び耐久性演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カーテンウォール構法等の外壁構法を用いて、ガラス板を建築物の躯体側に支持させることにより、建築物の外壁をガラス板で構築する例が増えている。
【０００３】
このような外壁構法には、図５の如く水平方向に配設されたサッシ１、１…によってガラス板２、２…の上下２辺を支持する２辺支持構法、図６の如く突き合わされた４枚のガラス板２、２…の各々のコーナ部をジョイント部材３、３…によって点支持する点支持構法（以下、「ＤＰＧ構法」と称する）、及び図７の如く突き合わされる４枚のガラス板２、２…の各々のコーナ部をガラス支持部材４、４…によって挟み込んで支持する孔明きガラス点支持構法（以下「メタルポイント構法」と称する）等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法が知られている。なお、図６に示したジョイント部材３、３…は、水平方向に所定の張力で張られたケーブルトラス５によって支持され、また、図７に示したガラス支持部材４は、鉛直方向に立設された柱６によって支持されている。
【０００４】
ところで、今世紀は環境の時代と呼ばれているように、省エネルギー化が重要である今日、複層ガラスを採用する傾向がますます増加してきている。当然のこととして、前述したガラス壁面構法においても、図８に示すような複層ガラス７が取り入れられるようになってきいる。
【０００５】
この複層ガラス７は、デュアルタイプと称されるもので、２枚のガラス板２、２が、内部に乾燥剤８が充填されたスペーサ９と透湿抵抗を有する１次シール１０とを介して重ね合わされるとともに、２次シール１１によって接着保持されて構成されている。
【０００６】
複層ガラスは、通常４辺をサッシフレームに支持させて施工されていたが、ＤＰＧ構法やメタルポイント構法等の点支持構法の特徴はサッシレスであるため、複層ガラスは周辺部も含めて、全て露出状態となる。したがって、サッシフレームを使用したサッシ構法に対して、点支持構法の最大の相違点は、ガラス周辺部が露出することによる材料的な劣化と、構造方式の違いに起因するガラス板２の変位である。また、二辺支持構法においても、サッシフレームに支持されない自由辺は露出状態となるため、同様の問題が生ずる。
【０００７】
そこで、ガラス板２の変位に注目し、孔明き強化ガラスを用いたＤＰＧ構法での実大のパネルを用い、風圧力の繰り返し載荷による複層ガラスの変化を観察した。風圧力を受けることで、ガラス板２は厚さ方向に変位し、変位を繰り返すことで、１次シール１０、１０の変化が観察された。１次シール１０は複層ガラス７の中空層の乾燥状態を保つ上で不可欠な材料であり、透湿抵抗が高いポリイソブチレン系のシール材が使用されることが多い。しかし、ポリイソブチレン系のシールは、硬化することがなく、粘着力を有し、塑性流れの性質が相当大きな材料である。このため、荷重や変位が生じると、それだけ１次シール１０自体が変位し、元に戻ることができない。風圧による変形を繰り返した複層ガラスでは、図９に示すように１次シール１０、１０が空気層側に変位してしまい、小さく波打つという現象が確認された。
【０００８】
空気層側に１次シール１０、１０がこのように移動してしまうと、結果として、透湿抵抗の低下につながり、中空空気層への水分の侵入を許し、その結果、内部結露が生じる温度が上昇することとなり、複層ガラス７としての耐久性の低下を引き起こす。
【０００９】
そこで、１次シール１０、１０が移動しても、空気層側にはみ出すことなく、ガラス板２、２とスペーサ側面の間にとどまることで、複層ガラス７の耐久性の低下を起し難い、図１０に示す背の高いスペーサ９´を考案し、これを特開平９−２０３２７４号公報により開示している。このような背の高いスペーサ９´を使用することで、風圧載荷による複層ガラスの耐久性の低下を防ぎ、寿命を確保することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０に示した背の高いスペーサ９´を適用した場合でも、風圧荷重レベルが増加し、複層ガラスの厚さ方向への変位が増加すると、図８に示した通常のスペーサ９を有する複層ガラス７と同様に、１次シール１０、１０が空気層側に移動し、最終的に複層ガラスの耐久性の低下が起きることが判明した。
【００１１】
本発明は、従来技術が有していた前述の課題を解消し、長期間に渡って、耐久性を保持する複層ガラスの耐久性算出方法及び耐久性演算装置を提供するものである。
【００１２】
１　次シール１０の空気層側への移動は、風圧により引き起こされるガラスの変形に主に起因しているため、その変形を制限することで、複層ガラスの耐久性を低下させないことが可能となる。実大パネルに対する風圧載荷試験、及びシミュレーションにより、変形と内部結露耐久性の関係を明らかにし、その結果に基づく、複層ガラスの内部結露耐久性を確保できる耐久性算出方法及び耐久性演算装置を提供することが本発明の課題である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性算出方法であって、入力手段、風圧変形率算出手段、板厚／割付寸法算出手段、及び出力手段を備えた耐久性演算装置における耐久性算出方法において、前記入力手段が、利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とを入力する工程と、前記風圧変形率算出手段が、前記入力した複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する工程と、前記板厚／割付寸法算出手段が、前記算出したガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の板厚又は複層ガラスの割付寸法を算出を算出する工程と、前記出力手段が、前記算出した板厚又は割付寸法を表示手段に出力する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記課題を解決するために、複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性演算装置において、利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とが入力される入力手段と、前記入力された複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する風圧変形率算出手段と、前記算出されたガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の板厚又は複層ガラスの割付寸法を算出する板厚／割付寸法算出手段と、前記算出された板厚又は割付寸法を表示手段に出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明は、前記課題を解決するために、複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性算出方法であって、入力手段、風圧変形率算出手段、寿命算出手段、及び出力手段を備えた耐久性演算装置における耐久性算出方法において、前記入力手段が、利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とを入力する工程と、前記風圧変形率算出手段が、前記入力した複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する工程と、前記寿命算出手段が、前記算出したガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の寿命を算出を算出する工程と、前記出力手段が、前記算出した寿命を表示手段に出力する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記課題を解決するために、複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性演算装置において、利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とが入力される入力手段と、前記入力された複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する風圧変形率算出手段と、前記算出したガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の寿命を算出を算出する寿命算出手段と、前記算出した寿命を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明によれば、前記入力手段は、複層ガラス内部の露点が所定値以上となった時点を複層ガラスの寿命として設定するとともに、４辺が支持された複層ガラスの前記寿命に対する、所望の寿命比を示す情報を入力し、前記風圧変形率算出手段は、実験又はシミュレーションにて得られた前記寿命比に対する複層ガラスのガラス板の風圧変形率に基づいて、前記所望の寿命比に対する風圧変形率を算出することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明は、前記課題を解決するために、前記入力手段は、複層ガラス内部の露点が所定値以上となった時点を複層ガラスの寿命として設定するとともに４辺が支持された複層ガラスの前記寿命を示す情報を入力し、前記寿命算出手段は、前記風圧変形率算出手段が算出した風圧変形率に基づいて、前記寿命に対する寿命比を算出することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、風圧力などによる複層ガラスの変形量を、ガラス板厚を変更すること、または、ガラス割付寸法を小さくすることにより制限して複層ガラス内部結露が生じる露点温度の上昇を抑える。これにより、本発明によれば、従来技術が有していた課題を解消し、長期間に渡って、内部結露耐久性を保持する複層ガラスの耐久性算出方法及び耐久性演算装置を提供できる。
【００２０】
また、強化ガラスや、倍強度ガラスを用いれば、より大きな変形に耐えることができるため、本発明によるガラス板厚又はガラス割付に関する耐久性算出方法及び耐久性演算装置は、有効なものとなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る複層ガラスの耐久性算出方法及び耐久性演算装置の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１に示す実施の形態の複層ガラスの耐久性演算装置２０は、演算用パソコン本体２２、キーボード（入力手段）２４、及びディスプレイ（表示手段）２６から構成されるとともに、推定寿命比に対する風圧変形率及び風圧変形率に対する板厚又はガラス板割付寸法に関するアルゴリズムが組み込まれたＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体２８から構成される。
【００２３】
図２は、演算用パソコン本体２２の信号処理系のブロック図であり、パソコン本体２２の情報送受信部には、通信回線３０又は通信ネットワーク等の通信網を介して他の通信機器と情報の送受信を行うための通信回線用の送受信手段３２が設けられている。
【００２４】
また、パソコン本体２２には、画像や文字等の情報を表示して利用者に通知するディスプレイ２６が接続される。また、パソコン本体２２には、後述する情報処理手段（ＣＰＵ：風圧変形率算出手段、板厚／割付寸法算出手段、寿命算出手段）３６の指令に基づいてディスプレイ２６に対して表示用の画像信号を出力する表示制御手段３４と、利用者がキーボード２４を介して入力した各種情報を読み取って情報処理手段３６に伝達したり、情報処理手段３６からの指示に基づいてキーボード２４のＬＥＤ群に表示指令を出力するＩ／Ｏ３８とが設けられている。
【００２５】
更に、パソコン本体２２には、記録媒体２８を着脱可能に装着する記録媒体装着部４０と、記録媒体２８に対して画像データ等の情報を記録したり読み出したりする記録媒体インターフェース４２とが設けられている。
【００２６】
また、パソコン本体２２には、パソコン本体２２を統括制御する情報処理手段３６を動作させるプログラムが記録されるとともに情報処理手段３６が処理を実行する際の作業領域となるメモリ４４と、パソコン本体２２の処理に関する各種定数やネットワーク上の通信機器に通信接続する際のダイヤルアップ電話番号、アドレス、サイトアドレス等の接続情報、計算式、演算テーブル（表）等の各種の情報を記録するハードディスク等の記録手段４６が設けられている。この記録手段４６に、記録媒体２８に記録された情報を記録することもできる。
【００２７】
パソコン本体２２内において情報処理手段３６、表示制御手段３４、Ｉ／Ｏ３８、メモリ４４、記録手段４６等を含む各周辺回路はバス４８で接続されており、情報処理手段３６は各々の周辺回路を制御することが可能であるとともに、情報処理手段３６が実行する処理プログラムに基づいて周辺の各回路を制御することが可能となっている。
【００２８】
また、キーボード２４は、利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、ガラス壁面構法に関する情報とを入力することが可能であり、また、情報処理手段３６は、キーボード２４が入力した複層ガラスの構成に関する情報と、複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出することが可能となっている。また、情報処理手段３６は、算出したガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の板厚又は複層ガラスの割付寸法を算出を算出することが可能となっている。
【００２９】
更に、記録媒体インターフェース４２は、算出した板厚又は割付寸法を記録媒体に出力することが可能であり、また、ディスプレイ２６は、算出した板厚又は割付寸法を表示して算出結果を利用者に通知することが可能となっている。
【００３０】
ところで、複層ガラスの内部結露耐久性（以下、単に「耐久性」と称する）は、使用するシール材の種類によって異なるが、複層ガラスを図５、６、７に示したガラス壁面構法によって支持する場合には、その耐久性に関し以下の点を考慮する必要がある。
【００３１】
・ガラスエッジの露出
・強化ガラスの表面性状
・風圧による２枚のガラスのせん断ずれ
・風圧によるガラスエッジの面外への変形
ここで、エッジ露出については、天然曝露試験および加速耐久性試験から、シリコーン系の２次シールを用いた方が耐久性が高く、実用可能であることが解明されている。
【００３２】
ＤＰＧ構法などでは、ガラスの強度上の問題から、強化ガラスまたは倍強度ガラスを用いることが多いが、熱処理ガラスでは通常のフロートガラスと比較して、反り・うねりなどにより表面平滑性が悪いため、複層ガラスの耐久性上の欠点となり易い。表面性状に対応するためには、１次シールの厚さを増す必要があるが、厚さを増すと、それだけ水分が進入する隙間も増加することになる。
【００３３】
また、複層ガラスの受風圧時の挙動を考えると、２枚のガラスが同様の曲率半径で変形することから、２枚のガラス間の辺端部にせん断変形が加わる。通常使用される１次シール（ポリイソブチレン系）は透湿抵抗が高く、水分の進入を防止する上で非常に有効な材料であるが、塑性流れの性質が相当大きい材料であるため、フレームレス構法などの面外拘束のない自由辺が風圧による大きな面外変形を受ける場合は、１次シールには変形が生じる。この変形が繰り返されると、１次シールが中空層側へ移動する現象が発生する。
【００３４】
このような現象が発生すると、１次シールはガラスとスペーサとの間の透湿抵抗材としての本来の機能が損なわれることとなり、その結果、水分の進入が加速されて耐久性低下につながる。
【００３５】
そこで、これらの欠点を解決するために、図１０に示した特殊なスペーサ９´を適用する。この特殊スペーサ９´は、図８に示した通常スペーサ９と比較して高さが高いため、１次シール１０はスペーサ９´とガラス板２との隙間に留まり、水分の進入を継続的に阻止する機能を果たす。強化ガラスに対応するためには、１次シール１０の厚みを大きくする必要があるが、高さ方向もその打設量が増加するため、塑性流れによる透湿抵抗の低下は発生し難い。さらに、スペーサ９´の断面形状が大きくなるので、挿入できる乾燥剤量を通常よりも増量することができ、一層の耐久性向上が期待できる。
【００３６】
［耐久試験］
・天然曝露試験では、通常、試験体サイズが小さいため、風圧による変形の影響を考察するには十分でない。そこで、実大サイズの試験体を製作し、風圧載荷試験を行うことにより風圧によるダメージを再現して複層ガラスの耐久性に及ぼす影響を調査することとした。
・風圧載荷試験における試験（モデル）風圧の設定
設計風圧は、再現期間が１００年などの極めて長いものである。実施の形態では、複層ガラスの耐久性に影響を与えるのは、そのような１００年に１度の大風ではなく、日常レベルの風圧の繰り返しであると考え、代表都市のＨＡＳＰ風速データ（統計処理された１年間分の１０分間平均風速データ）を用いて、以下の手順でモデル風圧（請求項１、３、５、７の複層ガラスにかかる風圧に相当）を設定した。
【００３７】
・引用した都市の風速観測地点の高さ（標高）を補正して標準高さの風速データに統一する。
【００３８】
・高さ補正した１年間分の１０分間平均風速データを５ｍ／ｓ毎の風速レベルの頻度に分解する。
【００３９】
・さらに、風速レベル毎に１〜２秒瞬間風速の発生頻度を求め、１０年分に相当する頻度を算出する。
【００４０】
・上記１〜２秒瞬間風速に対応した風圧を上限とする正負脈動風圧（脈動比１：３、周期約１．　５秒）を各レベルで設定し、１０年間分相当の発生頻度と周期から、各々の脈動風圧載荷時間を求める。
【００４１】
・実験を現実的かつ簡便にするために、脈動回数が１０万回程度（風圧載荷時間で延べ４２時間程度）に相当する風速レベル、すなわちモデル風圧（正負それぞれ一水準ずつ）を設定する。前記５ｍ／ｓ毎の風速レベルから、ここで設定した風速レベルへの読替えは、エネルギー換算に基づき載荷時間で調整する。
【００４２】
上記で求めたモデル風圧と載荷時間を基準として、載荷時間は固定して実験時の風圧を変化させて、風圧による変形量が複層ガラスの耐久性に与える影響を実験的に求めた。
【００４３】
すなわち、風圧載荷試験では、与える変形量を数水準の異なる変形率（長辺の最大面外変位量／長辺長さ）に設定し、図３に示す各構法の試験体を用いて、気密試験装置により実施した。試験体の２次シールは、すべてシリコーン系シールを用いた。その後さらに、各風圧ダメージを与えた試験体（実大の複層ガラス）を恒温恒湿槽（６０℃×９５％ＲＨ）に曝露して促進耐湿性試験を行い、モデル風圧による変形と複層ガラス耐久性の関係を把握することにした。
【００４４】
ここで、図３に示した各構法の試験体について説明する。２辺支持構法では、サイズが１５８８ｍｍ×５００ｍｍで板厚が８ｍｍの２枚のフロートガラスを、エア層１２ｍｍを介して構成された複層ガラスで試験を実施した。また、ＤＰＧ構法では、サイズが１５８８ｍｍ×１５８８ｍｍで板厚が１２ｍｍ、６ｍｍの倍強度ガラスを、エア層１２ｍｍを介して構成された複層ガラスで試験を実施した。更に、メタルポイント構法では、サイズが１５８８ｍｍ×１５８８ｍｍで板厚が１０ｍｍ、８ｍｍの強化ガラスを、エア層１２ｍｍを介して構成された複層ガラスで試験を実施した。
【００４５】
これらの試験体を用いてさらに促進耐湿性試験を行った結果から推定した構法別の複層ガラスの推定寿命比較を図４に示す。図４のグラフＡが２辺支持構法（図８のスペーサ９、２次シール深打ち）に相当し、グラフＢが２辺支持構法（図１０のスペーサ９´）に相当し、グラフＣがＤＰＧ構法（図１０のスペーサ９´）に相当し、グラフＤがＭＰＧ構法（図１０のスペーサ９´）に相当する。
【００４６】
図４は、風圧変形率と推定寿命の関係を示したグラフであり、横軸は風圧変形率を示している。風圧変形率は、風圧載荷時の長辺の最大面外変位量／長辺長さに設定し、各種構造方式別に示している。
【００４７】
また、縦軸は推定寿命比である。実施の形態において複層ガラスの寿命は、内部結露耐久性と定義している。すなわち、通常の複層ガラスは、内部が乾燥状態に保たれており、一般的条件下では、中空層内部に結露が生じることは無い。しかし、長い間に、複層ガラス周辺のシール材を通じて水分が透過し、乾燥剤の能力限界を超えて、中空層の湿度が上昇すると、露点温度が上昇し、その結果、通常の冬期の温度条件下でも、中空層に結露が生じることとなる。
【００４８】
通常の状態での露点温度は、−６０℃以下（ＪＩＳ規格では、−３５℃以下）であるが、この露点温度が上昇し、通常の冬期の温度条件下でも結露するようになるまでの時間を寿命（耐久性）とする。また、風圧を受けない４辺支持での複層ガラスの推定寿命１００％と位置付けられるものを基準として、それぞれのガラス壁面構法の場合を比率で表現したものが推定寿命比である。
【００４９】
推定寿命の算出は以下の手順で行う。実大のガラスパネルの試験体は、各ガラス壁面構法別に、風圧により与える変形量を数水準の異なる変形率に設定し、一定期間風圧載荷することで、相当年数分の風圧ダメージを風圧載荷試験により与える。風圧によりダメージを与えた試験体は、恒温恒湿槽（６０℃×９５％ＲＨ）に促進曝露し、促進耐湿試験を加える。
【００５０】
複層ガラスの耐久性の低下は、中空層内外の水蒸気圧の差によって、周辺シール材を通じて非常に僅かな水分が透過し（透湿過程）、侵入した水分を乾燥剤が吸着する（水分吸着過程）というメカニズムで発生する。このメカニズムを基本として、複層ガラス内部への透湿状態をシミュレーション計算することができる。すなわち、透湿過程においては、複層ガラスの製造条件、曝露環境、ガラスサイズ・構成、２次シールの特性から、１次シールと２次シールの変形量などを求めて、シール材を通して外部から進入する水分量を算出する。次に、水分吸収過程においては、製造時に封入された乾燥剤が飽和状態になる時期を算出する。この飽和状態になる時期が複層ガラスの寿命（露点温度上昇）に相当すると考えられる。
【００５１】
一方、このシミュレーション計算では、風圧によるガラスの変形を考慮することはできない。そこで、３種類程度のたわみ率をパラメータとして、同じ仕様の試験体を用いて、それぞれの風圧載荷後の耐久性試験を実施した。各試験体に対して、上記シミュレーション計算を行い、実際のガラスサンプルとの対応を調べることで、種々のパラメータを設定し、適切な寿命を推定する。この技術を用いて、ガラス壁面構法別、変形率別の推定寿命を算出する。
【００５２】
また、利用者（設計者）キーボード２４から所望の推定寿命比を示す情報が入力されると、情報処理手段３６は、図４のグラフに基づいて、前記所望の推定寿命比に対する風圧変形率を算出する。そして、情報処理装置３６は、その風圧変形率に相当する板厚又は割付寸法を既知の強度計算式により算出し、その結果をディスプレイに表示する。設計者は、表示された板厚以上の板厚で複層ガラスを設計、又は表示された割付寸法以下の寸法で複層ガラスを設計する。
【００５３】
【実施例】
・ＤＰＧ構法の場合
設計風圧力　　：１．１８ｋＰａ
ガラスサイズ　：２０００ｍｍ×２９５０ｍｍ
ガラス構成　　：ＨＳ１２＋空気層１２ｍｍ（Ａ１２）＋ＨＳ１２
発生応力の確認：長辺エッジ＝２．６９ｋＰａ、孔まわり＝３．４９ｋＰａ
ＨＳガラスのエッジ許容応力は、３．５３ｋＰａであり、この板厚構成でＯＫとなる。
【００５４】
ここで、実施の形態の耐久性算出方法を適用し、モデル風圧時のたわみを計算する。
【００５５】
すなわち、キーボード２４から前記ＤＰＧ構法、ガラスサイズ、ガラス構成を示す情報を入力し、パソコン本体２２の情報処理手段３６によってたわみ率（風圧変形率）を算出すると、０．５６％となる。判断基準は、地域、ガラス寸法、ガラス構成などにより異なるが、仮に０．５％とすると、判断基準を超えてしまう。たわみ率は、図４を根拠にしている。この条件では、ＤＰＧ構法は、たわみ率約０．６％で推定寿命比１００となる。この推定寿命比１００であることが、情報処理手段３６によって算出され、ディスプレイに表示される。
【００５６】
次に、板厚構成を変更し、ＨＳ１２＋Ａ１２＋ＨＳ１５とすると、当然発生応力、たわみとも減少する。
【００５７】
発生応力の確認：長辺エッジ＝２．２７ｋＰａ、孔まわり＝２．６５ｋＰａ
たわみ率は、０．３６％となりＯＫとなる。
【００５８】
許容応力設計であれば、ＨＳ１２＋Ａ１２＋ＨＳ１２でＯＫであるが、本発明の耐久性算出方法を適用すると、ＨＳ１２＋Ａ１２＋ＨＳ１５が必要となり、室内側板厚が１ランクアップするが、耐久性を確保した製品の供給が可能となる。・２辺支持の場合
設計風圧力　：１．１８ｋＰａ
ガラスサイズ：５００ｍｍ×１５００ｍｍ（自由辺長さが、１５００ｍｍ）
ガラス構成　：ＨＳ６＋Ａ１２＋ＨＳ６、２辺支持特殊スペーサとする。
【００５９】
最大発生応力：２８４ｋｇｆ／ｍ^２
ＨＳガラスのエッジ許容応力は、３．５３ｋＰａであるためＯＫとなる。
【００６０】
ここで耐久性算出方法で設定している風圧時のたわみを考えると、たわみ率は０．６８％となる。この場合、寿命比１００％をほぼ満足しているので、一応ＯＫと言える。
【００６１】
しかし、最近は、更に長寿命が求められている。ここで、１５０％を要求した場合には、板厚を変更し、ＨＳ８＋Ａ１２＋ＨＳ８とすれば、たわみ率は０．２９％となり、要求条件を満足した耐久性設計法を適用した設計が可能となる。
【００６２】
［試験結果および耐久性予測結果］
風圧載荷試験後は、どの試験体においても幾分１次シールが中空層側へ移動する現象が確認された。
【００６３】
また、図４に示した試験体である、面外拘束のない自由辺を持つ特殊なガラス壁面構法の複層ガラスでは、変形率が大きくなると耐久性が低下する傾向にあるが、図１０に示したスペーサ９´を使用した場合は、大きな変形率に対しても高耐久性を維持できることが判明した。
【００６４】
さらに、ガラス変形量計算式を用いれば前述のモデル風圧を受けた時の変形率が、ガラス構成やサイズを問わず容易に計算できるため、図４とシール材別の寿命も基づいた耐久性面からのガラス割付設計が可能となる。また、変形量を小さくするようなガラス構成とすることにより、複層ガラスのより高い耐久性を確保することができる。
【００６５】
また、面外拘束のない自由辺では、繰り返し風圧により１次シールの中空層側への移動が発生する。この場合に十分な耐久性を有する複層ガラスとするためには、図１０に示した特殊なスペーサが有効である。特殊支持構法において、耐久性（寿命）の面から複層ガラスの割付設計を可能とする手法を見出した。
【００６６】
変形量を小さくするガラス構成は、複層ガラスの耐久性を確保する上で有効であることが判明した。
【００６７】
以上の如く、実施の形態の耐久性算出方法及び耐久性演算装置によれば、２辺支持や点支持という特殊構造においても、耐久性の低下することの無い複層ガラスの設計、すなわち、適切な板厚構成及びガラス割付寸法の決定が可能となる。
【００６８】
従来、車両用の複層ガラスでは、トンネルに出入りする際に極端な風圧の増減を受けるため、１次シールが空気層側に移動する現象が起こることが確認され、その対応のために、数万回の繰り返し載荷試験を繰り返すことで、寿命の確認を行ってきた。１次シールの空気層側への移動という現象は類似しているが、車両用では、４辺支持の構造方式であるのに対し、本願発明は、２辺支持、点支持を対象としたもので、更に、建築用の場合は、ガラスのサイズが様々であることが大きな相違点である。車両用のようにサイズが統一されていれば、前述のように繰り返し載荷試験を行い、その後のガラスの露点温度上昇を確認することで、寿命を推定することが可能である。しかし、様々なサイズや支持方法が考えられる建築用途では、同様の方法での確認は、時間的及び経済的側面から不可能である。
【００６９】
本発明によって、２辺支持や点支持の場合においても、必要な耐久性を保持するためには、どのようなガラス構成・ガラスサイズとすれば良いかが明確になり、その指針に基づいて設計することが可能となった。
【００７０】
本来、２辺支持や点支持を採用する動機は、サッシ材を極力無くすことにあるため、同じ理由で、ガラスの割り付けは出来るだけ大きくすることが望まれる。しかし、従来の設計法では、設計最大風圧時のガラス許容応力のみを設計上の指標として、ガラスの必要板厚や、ガラス割付寸法を決定していたため、特に、強化ガラスや倍強度ガラスを使用する点支持構法では、ガラスの厚さ方向への変形は大きなものとなってしまっていた。
【００７１】
本発明で明らかなように、ガラスの厚さ方向への変位は、複層ガラスの寿命の低下を引き起こす。したがって、従来の応力だけを指標とした設計法では、適切な複層ガラスの寿命を確保することができない。
【００７２】
本発明で得られた風圧変形率―推定寿命比の関係直線を用いることで、複層ガラスの耐久性を確保することが可能となる。具体的に述べると、一方法は、複層ガラスのそれぞれのガラス板厚を増加させることである。ガラスの板厚構成を増加させることで、複層ガラスの厚さ方向への変位を低減させることが可能となる。もう一つの方法は、ガラスの割り付け寸法を小さくすることである。割り付け寸法を小さくすることで、ガラスの板厚方向の変位を低減させることが可能となる。本発明で示される図表を用いることで、必要な寿命に応じて、変形率を決定することが可能となる。より長い寿命を要求する場合は、それだけ風圧変形率を小さく設定する必要があり、その程度を適切に設計することが可能となる。
【００７３】
本発明の過程で、風圧載荷における１次シールの挙動も明らかとしたため、１次シールの空気層側への移動が、耐久性の低下とならないように背の高い特殊なスペーサも考案することが出来た。背の高いスペーサは、結果的に乾燥剤の内蔵可能体積を増加することとなり、周辺シール材を通じて非常に僅かな水分が透過し、侵入した水分を乾燥剤が吸着するというメカニズムでの、乾燥剤能力を増加することとなるため、結果的に耐久性を向上させることが可能となる。
【００７４】
複層ガラスの寿命が尽きて、中空空気層内に内部結露が生じると、この内部結露はなかなか消去しない。これは、既に乾燥剤が水分を吸収し飽和状態にあるためである。この内部結露は、　使用者の大きな不満となる。寿命となった複層ガラスを現場で、新たに乾燥剤を入れ替えて再生することは不可能であるため、結果的に複層ガラスの全面的な交換が必要となり、所有者に大きな負担を強いることになる。本発明による設計法を採用することで、点支持などの自由辺を持つ複層ガラスにおいても、十分に耐久性が高く、長期間満足して使用可能な複層ガラスを供給することが可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る複層ガラスの耐久性算出方法及び耐久性演算装置によれば、２辺支持や点支持という特殊構造においても、耐久性の低下することの無い複層ガラスの設計、すなわち、風圧変形率に基づいて寿命比を算出すること等により、適切な板厚構成及びガラス割付寸法の決定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る複層ガラスの耐久性演算装置の構成図
【図２】図１に示した耐久性演算装置のパソコン本体の制御系を示すブロック図
【図３】試験体の仕様とガラス支持構法との関係を示す図
【図４】推定寿命比に対する風圧変形率の関係を示す図
【図５】２辺支持構法の例を示す図
【図６】ＤＰＧ構法の例を示す図
【図７】メタルポイント構法の例を示す図
【図８】通常スペーサを有する複層ガラスの要部断面図
【図９】風圧によって１次シールが空気層に入り込んでいる状態を示す説明図
【図１０】背の高いスペーサを有する複層ガラスの要部断面図
【符号の説明】
１…サッシ、２…ガラス板、３…ジョイント部材、４…ガラス支持部材、５…ケーブルトラス、６…柱、７…複層ガラス、８…乾燥剤、９、９´…スペーサ、１０…１次シール、１１…２次シール、２０…耐久性演算装置、２２…パソコン本体、２４…キーボード、２６…ディスプレイ、３０…記録媒体通信回線、３２…送受信手段、３４…表示制御手段、３６…情報処理手段、３８…Ｉ／Ｏ、４０…記録媒体装着部、４２…記録媒体インターフェース、４４…メモリ、４６…記録手段、４８…バス

Claims

複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性算出方法であって、入力手段、風圧変形率算出手段、板厚／割付寸法算出手段、及び出力手段を備えた耐久性演算装置における耐久性算出方法において、
前記入力手段が、利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とを入力する工程と、
前記風圧変形率算出手段が、前記入力した複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する工程と、
前記板厚／割付寸法算出手段が、前記算出したガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の板厚又は複層ガラスの割付寸法を算出を算出する工程と、
前記出力手段が、前記算出した板厚又は割付寸法を表示手段に出力する工程と、
を備えたことを特徴とする複層ガラスの耐久性算出方法。
前記入力手段は、複層ガラス内部の露点が所定値以上となった時点を複層ガラスの寿命として設定するとともに４辺が支持された複層ガラスの前記寿命に対する、所望の寿命比を示す情報を入力し、
前記風圧変形率算出手段は、実験又はシミュレーションにて得られた前記寿命比に対する複層ガラスのガラス板の風圧変形率に基づいて、前記所望の寿命比に対する風圧変形率を算出することを特徴とする請求項１に記載の複層ガラスの耐久性算出方法。
複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性算出方法であって、入力手段、風圧変形率算出手段、寿命算出手段、及び出力手段を備えた耐久性演算装置における耐久性算出方法において、
前記入力手段が、利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とを入力する工程と、
前記風圧変形率算出手段が、前記入力した複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する工程と、
前記寿命算出手段が、前記算出したガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の寿命を算出を算出する工程と、
前記出力手段が、前記算出した寿命を表示手段に出力する工程と、
を備えたことを特徴とする複層ガラスの耐久性算出方法。
前記入力手段は、複層ガラス内部の露点が所定値以上となった時点を複層ガラスの寿命として設定するとともに４辺が支持された複層ガラスの前記寿命を示す情報を入力し、
前記寿命算出手段は、前記風圧変形率算出手段が算出した風圧変形率に基づいて、前記寿命に対する寿命比を算出することを特徴とする請求項３に記載の複層ガラスの耐久性算出方法。
複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性演算装置において、
利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とが入力される入力手段と、
前記入力された複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する風圧変形率算出手段と、
前記算出されたガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の板厚又は複層ガラスの割付寸法を算出する板厚／割付寸法算出手段と、
前記算出された板厚又は割付寸法を表示手段に出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする複層ガラスの耐久性演算装置。
前記入力手段は、複層ガラス内部の露点が所定値以上となった時点を複層ガラスの寿命として設定するとともに４辺が支持された複層ガラスの前記寿命に対する、所望の寿命比を示す情報を入力可能であり、
前記風圧変形率算出手段は、実験又はシミュレーションにて得られた前記寿命比に対する複層ガラスのガラス板の風圧変形率に基づいて、前記所望の寿命比に対する風圧変形率を算出可能であることを特徴とする請求項５に記載の複層ガラスの耐久性演算装置。
複数の複層ガラス同士を、二辺支持構法又は点支持構法等の面外拘束のない自由辺を有するガラス壁面構法によって各々の縁部を突き合わせることによりガラス壁面が構成される構造により支持される複層ガラスの耐久性演算装置において、
利用者から複層ガラスの構成に関する情報と、複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とが入力される入力手段と、
前記入力された複層ガラスの構成に関する情報と、前記複層ガラスにかかる風圧に関する情報と、前記ガラス壁面構法に関する情報とに基づいて複層ガラスのガラス板の風圧変形率を算出する風圧変形率算出手段と、
前記算出したガラス板の風圧変形率に基づいて、複数のガラス壁面構法のうち選択したガラス壁面構法におけるガラス板の寿命を算出を算出する寿命算出手段と、
前記算出した寿命を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とする複層ガラスの耐久性演算装置。
前記入力手段は、複層ガラス内部の露点が所定値以上となった時点を複層ガラスの寿命として設定するとともに４辺が支持された複層ガラスの前記寿命を示す情報を入力可能であり、
前記寿命算出手段は、前記風圧変形率算出手段が算出した風圧変形率に基づいて、前記寿命に対する寿命比を算出可能であることを特徴とする請求項７に記載の複層ガラスの耐久性演算装置。