平板玻璃的耐風壓設計
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平板玻璃的耐風壓力,因負荷的性質,負荷時的環境,平板玻璃的品種、尺寸、厚度以及該玻璃周邊的支持條件等之變化而變。
... 風力係數係用以表示其所承受風壓的大小。
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專業知識
平板玻璃的耐風壓設計
平板玻璃的耐風壓設計
在建築物面向屋外的部位使用平板玻璃時,須設定使用場所的設計風壓力,在平板玻璃的品種、厚度、使用面積等之決定時,務求其平板玻璃之耐風壓力,必須能超越設計風壓力之上。
平板玻璃的耐風壓力
風壓破壞荷重。
容許荷重:
平板玻璃的耐風壓力,因負荷的性質,負荷時的環境,平板玻璃的品種、尺寸、厚度以及該玻璃周邊的支持條件等之變化而變。
風壓破壞荷重是利用經考慮到上述各因素的實用玻璃,經過無數次破壞實驗所獲得的結果。
安全率與破損機率
(1)
安全率
預估到風壓破壞荷重參差不齊的安全率,可由下公式求解。
(2)
安全率與破損機率
由風壓破壞試驗結果的參差情形,可獲得下表所示的安全率與破損機率之相互關係。
通常建築的耐風壓設計是以破損機率1/l000為準,安全率則設定為2.5。
安全率與破損機率之關係(風壓破損試驗)
〔註〕
風壓破壞荷重。
容許荷重
◎
試驗條件
0.375-5m2平板玻璃之全面做等分布荷重。
玻璃長短邊比為1:1-1:2,脈動周期0.5Hz
◎
平均破壞荷重(kg)
平均破壞風壓力(kg/m2)X玻璃面積(m2)
◎
容許荷重(kg)
容許風壓力(kg/m2)X玻璃面積(m2)
平板玻璃的耐風壓設計
耐風壓設計之重點:
◎
建築物高度不同,適用公式亦不同。
建築物高度在地上高31m以下時,依照本節的"耐風壓設計I"推算,超越地上高31m時,則依照日本建設省告示所規定,即本節的"耐風壓設計II計算。
◎
.玻璃之支持條件:
一般以剛性大型框架做單純四邊支持的門窗均適用上項規定 。
其他支持條件較特殊者,"平板玻璃之強度設計"項之規定,依其支持方法,選定不同的強度計算公式。
◎
設計風壓力:
為配合建築物的規模、用途及其他因素,須採用超越法規所定的設計風壓力時,須採用此數值。
◎
平板玻璃的耐風壓力計算方式:
耐風壓力計算式係根據風壓破壞試驗之結果所設定實驗算式,在告示109號所定可使用面積計算式亦大致與此相同。
◎
關係法規:
有關耐風壓設計之法規,依建築技術規則辦理。
耐風壓設計標準程序與法規之關係
耐風壓設計1
(地上高度在31m以下之建築物)
在3lmn以下之建築物,對於平板玻璃在法令上並無明確的規定。
但與其他構造物一樣,是屬於外牆的構成材,須同樣地承受設計風壓力,因此應依下述方法,選定平板玻璃之品種、厚度、面積等。
設計風壓力之決定:
(1)
設計風壓力、P
風壓力係由速度壓與風力係數推算
一般外牆:建築基準法施行令第87條第1項。
屋頂:昭和46年建設省告示第109號第1之3
p=C.qkg/m2
P:設計風壓力kg/m2
q:速度壓kg/m2
C:風力係數
h:地盤面至玻璃上端之高度m
(2)
速度壓q
速度壓以玻璃上端之高度為準,依下列公式計算,
一般外牆:建築基準法施行令第87條第2項
屋頂:昭和46年建設省告示第」09號第1之3(并)
〔註〕
h<=4m時,儘量設定q=l2Okg/m'(固定)
根據建築基準法施行令第87條第2項附記:
在特定行政廳以規定所指定區域之內,應依所定速度壓(昭和27年建設省告示第1074號所示基準以上之值)。
(例)沖繩縣。
(3)
風力係數C
建築物的壁面等,由於形狀的不同,所受壓力也不一樣。
風力係數係用以表示其所承受風壓的大小。
◎
一般外壁、屋頂:建築基準法施行令第87條第4項以施行令所定之值為準。
◎
通常封閉型建築物,其壁面風力係數應為C=0.8。
〔註〕
‧
如經風洞測試而決定,則以其值為準。
‧
屋頂之屋簷、屋脊邊三角瓦以及屋樑周邊部,則以昭和46年建設省告示第109號第1之3(口)所定之值(C=-1.5)為準。
‧
各種平板玻璃耐風壓力的計算方法:
平板玻璃依照其品種、厚度、面積,藉計算式所算出的耐風壓力,必須高於設計風壓力,通常以下列算式計算。
平板玻璃耐風壓計算式:
(1)
單板玻璃:
(2)
複層玻璃
(3)
膠合玻璃
Pa:平板玻璃之耐風壓力
KG/M2
入:平板玻璃之品種別係數
列於下表
A:平板玻璃一塊之面積
M2
s:安全率
通常是2.5
t:玻璃之厚度
mm
複層玻璃。
膠合玻璃(2片合成)時。
t1表示:薄片一方的玻璃厚度
t2表示:厚片一方的玻璃厚度
〔註〕
‧
強化玻璃的係數,是所使用素板玻璃品種別係數的3倍。
‧
複層玻璃、膠本玻璃的計算公式,包括安全率2.5(破損機率1/1000)在內,都固定不變,但以壓花平板玻璃或強化玻璃為素板時則另行計算。
‧
本計算式適用於使用大型剛性框架做四邊單純支持的玻璃窗門。
平板玻璃的耐風壓力計算圖表
耐風壓設計II
(地上高度超過31m的建築物)
依照建設省告示第109號(昭和46年1月29日發佈),建築物超過地上31m高度,其牆面無論是31以上或以下部份都適用此規定。
其中,為能充分承受設計風壓力,每一塊平板玻璃的可能使用面積,都事先配合玻璃品種、厚度等重要因素,以計算式做明確的規定。
告示第109號的適用範圍(著色部份為適用部份)
設計風壓力的設定
(1)
設計風壓力P
風壓力求自速度壓與風力係數。
一般外牆:昭和46年建設省告示第109號第3第2項之2。
屋頂:昭和46年建設省告示,第109號第1之3
p=C.qkg/m2
P:設計風壓力kg/m2
q:速度壓kg/m2
C:風力係數
h:地面至玻璃上端之高度m
(2)
速度壓q
速度壓依玻璃上端的高度,藉下列公式計算。
一般外牆:昭和46年建設省告示第109號第3第2項之2(人)
屋頂:昭和46年建設省告示第109號第1之3(人)
〔註〕
H<=4m時,儘量設定為(固定)q=l2Okg/m'。
根擴建築基準法施行令第87條第2項附記:
經特定行政廳以規則所指定之區域內,應以其所定速度壓為準。
(在昭和27年建設省告示第1074號所指示基準值以上)
(3)
風力係數C
由於建築物及牆面等形狀,而引起不同的受壓力。
風力係數為表示其程度的數值。
◎
一般外牆。
屋頂:
建築基準法施行令第87條第4項
昭和46年建設省告示第109號第3第2項之2(口)。
應以施行令所規定數值為準,但是封閉型建築物,可依告示第109號,隨建築物高寬比而訂定數值。
〔註〕
‧
如經風洞試驗時,得以其數值為準。
‧
屋頂上的屋簷,屋脊邊三角瓦以及屋樑邊周圍部份則適用昭和46年建設省告示第109號第1之3(口)所定之值(巳-1.5)。
各種平板玻璃可使用面積的計算方法:
平板玻璃可使用面積係由其品種、厚度、設計風壓力而規定。
以下為經計算所求得的每一塊玻璃的外觀面積之大小。
平板玻璃可使用面積計算式:
昭和46年建設省告示第109號第3第2項之(□)。
A:平板玻璃可使用外觀面積
a:平板玻璃的品種別係數
P:設計風壓力
t:
玻璃的厚度
膠合玻璃、複層玻璃則以其構成的最薄的一層玻璃厚度為t
平板玻璃的品種別係數a
〔註〕
‧
浮式平板玻璃包括熱線吸收平板玻璃和熱線反射平板玻璃。
‧
鐵絲平板玻璃雖末在告示中明列,但得在鐵網玻璃的範圍內處理。
‧
壓花平板玻璃限於厚度在4mm或6mm,且其圖樣深度在0.5mm以下者。
由建設省所告示的本計算式尚包含安全率2.5(破損機率1/1000)程度。
適用於剛性大型框架做四邊單純支持的玻璃窗門。
(地上高度超過31m之建築物,昭和46年建設廳告示第109號)
11坪板玻璃耐風壓力線圖
條件
P=C*q=C
v
(颱風時)
17.4
V:風速M/S
使用方法:
◎
由設計風壓力與玻璃品種、厚度求可能使用面積時:從橫軸上設定風壓力的點,垂直向上延伸,與玻璃斜線交會。
再以此點向左做水平延伸,即可獲得可使用面積。
[例)(A)線:設計風壓力25Okg/m2,浮式平板玻璃厚度5mm,可使用面積為1.35m2。
◎
將設計風壓力換算成設計風速時:
從橫軸上經設定的設計風壓力點,垂直向上延伸,與設計的風力係數相對應的風速斜線(颱風時)交會,再由此點向右做水平延伸。
即可求得設計風速。
[例](B)線:設計風壓力為15Okg/m2,風力係數C=-1.5時則可求得風速42m/s。
〔註〕
玻璃斜線左側的水平部表示訂製的最大面積,至於其細節及可能訂製的最大長、寬尺寸,則請參閱各製造供應商的產品目錄說明。
平板玻璃的耐風壓力計算圖表
平板玻璃的風力係數別可使用面積一覽表
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