一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁及加工方法技术

本发明专利技术公开了一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁及加工方法，包括外层玻璃、内层玻璃、中间层和形状记忆合金筋材组件；外层玻璃对称布设在内层玻璃两侧，中间层填充在外层玻璃和内层玻璃之间，且将外层玻璃和内层玻璃相连接，形成整体的玻璃梁；形状记忆合金筋材组件包括上钢片、下钢片和若干根铁基形状记忆合金丝；上钢片铺设在玻璃梁的顶面，下钢片铺设在玻璃梁的底面；若干根铁基形状记忆合金丝沿长度方向等距布设在内层玻璃中；每根铁基形状记忆合金丝的两端均通过金属锚固件与钢片相连接。本发明专利技术能解决玻璃梁开裂荷载较低、延性极差和开裂后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。璃梁的安全性。璃梁的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁及加工方法


[0001]本专利技术涉及建筑结构
，特别是一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁及加工方法。

技术介绍

[0002]玻璃结构不仅有着充满现代感的透明性能，同时也有着出色的力学性能(玻璃的理论抗压强度约为混凝土的10倍)等优势，获得现代建筑师的青睐，越来越多的玻璃结构开始兴起，如中国张家界玻璃桥、土耳其伊斯坦布尔苹果旗舰店、梵高博物馆玻璃入口、圣日耳曼昂莱政府办公楼玻璃柱等。
[0003]玻璃结构中常用的玻璃类型包括平板玻璃(含浮法玻璃)、钢化玻璃、半钢化玻璃、夹层玻璃、真空玻璃等，其中，夹层玻璃采用两片或多片玻璃与高分子聚合材料中间层通过高压釜蒸粘结而成，具有一定的结构冗余度，当其中部分玻璃开裂后构件仍能提供一定的残余承载力，更适合作为玻璃结构的主要承重构件。
[0004]玻璃梁作为玻璃结构主要承重构件之一，主要在其面内承受竖向荷载，与混凝土梁相同，玻璃在承受竖向荷载时，其底部会存在拉应力，在拉应力的作用下，玻璃梁容易开裂，由于玻璃本身的脆性特性，一旦开裂则承载力几乎完全丧失，出现脆性破坏，因此玻璃梁开裂破坏的危险性较大。提高玻璃梁的开裂和变形能力，对玻璃梁的受力性能和安全性能极为关键。
[0005]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：
[0006]1.玻璃梁开裂荷载较低。
[0007]2.延性极差，允许变形很小。
[0008]3一旦玻璃梁开裂，承载力将迅速下降，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％。
[0009]4.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。
[0010]目前玻璃梁加固方法主要有：
[0011]1.在梁底受拉侧直接粘贴不锈钢条、FRP条带或埋入不锈钢管等其他抗拉材料加固。
[0012]2.埋入钢索，并采用后张法施加预应力加固。
[0013]3.局部加固。
[0014]这些加固方法存在以下不足：
[0015]1.不能施加预应力或施加预应力的手段过于复杂。
[0016]2.单方面提高底部抗拉强度，不能提高整体的抗剪强度。
[0017]形状记忆合金是一种在设定温度下具有形状记忆功能同时具有超弹性的新型功
能材料，被誉为“智能合金”、“跨世纪的新材料”。其形状记忆效应是凭借马氏体相变及其逆相变的特性实现，形状记忆合金发生塑性变形后经升温至某一温度(该温度经特殊处理手段进行设定)之上，可完全恢复到变形前的形状。利用这种特性，形状记忆合金成为了一种新型的预应力材料，其中，铁基形状记忆合金具有强度高、塑性好、易加工、焊接性能优良和良好的经济性等优点。

技术实现思路

[0018]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁及加工方法，该铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁及加工方法能解决玻璃梁(包括夹层玻璃梁)开裂荷载较低，延性极差，开裂后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。
[0019]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0020]一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁，包括外层玻璃、内层玻璃、中间层和形状记忆合金筋材组件；外层玻璃对称布设在内层玻璃两侧，中间层填充在外层玻璃和内层玻璃之间，且将外层玻璃和内层玻璃相连接，形成整体的玻璃梁；形状记忆合金筋材组件包括上钢片、下钢片、上金属锚固件、下金属锚固件和若干根铁基形状记忆合金丝。
[0021]上钢片铺设在玻璃梁的顶面，下钢片铺设在玻璃梁的底面；若干根铁基形状记忆合金丝沿长度方向等距布设在内层玻璃中；每根铁基形状记忆合金丝的顶端均通过上金属锚固件与上钢片相连接；每根铁基形状记忆合金丝的底端均通过下金属锚固件与下钢片相连接。
[0022]上钢片和下钢片的宽度与玻璃梁的宽度相等；在玻璃梁尺寸保持不变时，可通过调整上钢片和下钢片的厚度，调节多层夹层玻璃梁的抗弯性能。
[0023]多层夹层玻璃梁的抗弯力学性能M
′
的计算公式为：
[0024][0025]其中：
[0026][0027][0028][0029]式中：M为不含形状记忆合金筋材组件的玻璃梁的抗弯力学性能。
[0030]f
g
为外层玻璃或内层玻璃的强度。
[0031]L为玻璃梁长度。
[0032]H为玻璃梁宽度。
[0033]E1为玻璃的弹性模量。
[0034]I1为玻璃的转动惯量。
[0035]E2为钢片的弹性模量。
[0036]I2为钢片的转动惯量。
[0037]t
钢
为钢片的厚度。
[0038]在玻璃梁尺寸保持不变时，能通过增加钢片剪切模量G2、钢片厚度t
钢
、铁基形状记忆合金的抗拉强度f
y
、铁基形状记忆合金丝的根数n和铁基形状记忆合金丝的直径d中的一项或多项，从而增加多层夹层玻璃梁的抗剪力学性能V
′
。
[0039]多层夹层玻璃梁的抗剪力学性能V
′
的计算公式为：
[0040]V
′
＝V1+V2[0041]其中：
[0042][0043]V＝min(2τ
中
LH,G1ε
max
Ht
c
)
[0044][0045][0046]式中：V1为钢片与玻璃梁自身提供的抗剪承载力。
[0047]G1为玻璃的剪切模量。
[0048]L为玻璃梁长度；H为玻璃梁宽度。
[0049]t
c
为玻璃梁的等效厚度；t
钢
为钢片的厚度。
[0050]t1、t2和t3分别为内层玻璃、中间层和外层玻璃的厚度。
[0051]V为不含形状记忆合金筋材组件的玻璃梁的抗剪承载力。
[0052]τ
中
为中间层能承受的最大切应力；ε
max
为玻璃的最大切应变。
[0053]V2为铁基形状记忆合金丝提供的抗剪承载力。
[0054]外层玻璃和内层玻璃均为平板玻璃、半钢化玻璃或钢化玻璃。
[0055]中间层的材料为聚乙烯缩丁醛或离子性胶片。
[0056]一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁的加工方法，包括如下步骤。
[0057]步骤1、安装上钢片：将预拉伸后的铁基形状记忆合金丝的一端拧入与上钢片一体化制备的上金属锚固件中。
[0058]步骤2、安装下金属锚固件：在铁基形状记忆合金丝的下端分别螺纹连接一个下金属锚固件。
[0059]步骤3、安装下钢片:将下钢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁，其特征在于：包括外层玻璃、内层玻璃、中间层和形状记忆合金筋材组件；外层玻璃对称布设在内层玻璃两侧，中间层填充在外层玻璃和内层玻璃之间，且将外层玻璃和内层玻璃相连接，形成整体的玻璃梁；形状记忆合金筋材组件包括上钢片、下钢片、上金属锚固件、下金属锚固件和若干根铁基形状记忆合金丝；上钢片铺设在玻璃梁的顶面，下钢片铺设在玻璃梁的底面；若干根铁基形状记忆合金丝沿长度方向等距布设在内层玻璃中；每根铁基形状记忆合金丝的顶端均通过上金属锚固件与上钢片相连接；每根铁基形状记忆合金丝的底端均通过下金属锚固件与下钢片相连接。2.根据权利要求1所述的铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁，其特征在于：上钢片和下钢片的宽度与玻璃梁的宽度相等；在玻璃梁尺寸保持不变时，可通过调整上钢片和下钢片的厚度，调节多层夹层玻璃梁的抗弯性能。3.根据权利要求2所述的铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁，其特征在于：多层夹层玻璃梁的抗弯力学性能M
′
的计算公式为：其中：其中：其中：式中：M为不含形状记忆合金筋材组件的玻璃梁的抗弯力学性能；f
g
为外层玻璃或内层玻璃的强度；L为玻璃梁长度；H为玻璃梁宽度；E1为玻璃的弹性模量；I1为玻璃的转动惯量；E2为钢片的弹性模量；I2为钢片的转动惯量；t
钢
为钢片的厚度。4.根据权利要求1所述的铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁，其特征在于：在玻璃梁尺寸保持不变时，能通过增加钢片剪切模量G2、钢片厚度t
钢
、铁基形状记忆合金的抗拉强度f
y
、铁基形状记忆合金丝的根数n和铁基形状记忆合金丝的直径d中的一项或多项，从而增加多层夹层玻璃梁的抗剪力学性能V
′
。5.根据权利要求4所述的铁基形状记忆合金加筋的多层夹层玻璃梁，其特征在于：多层夹层玻璃梁的抗剪力学性能V
′
的计算公式为：V
′
＝V1+V2其中：
V＝min(2τ
中
LH,G1ε
max
Ht
c
))式中：V1为钢片与玻璃梁自身提供的抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志强，孙鑫梁，姬江豪，朱虹，吴刚，孙长军，
申请(专利权)人：柳州欧维姆机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：