【摘 要】
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玻璃幕墙是建筑物外围护中最常用的结构,因其具有自重轻、采光好、外观优美、能有效减弱热胀冷缩对主体结构的破坏等优点,被广泛应用于高层和超高层建筑、高铁站、机场等。因玻璃幕墙直接暴露在自然环境中,并时刻受各种外界激励的作用,安全性能逐渐衰减,从而引发雨水渗透、玻璃面板碎裂、紧固件松动、甚至玻璃面板脱落等安全问题,对经济社会的发展和人民安全产生严重影响。本文以隐框玻璃幕墙为研究对象,以试验研究和数值模拟
【基金项目】
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陕西省重点研发计划项目（编号:2022GY-324）; 陕西省教育厅重点实验室科研项目（编号:18JS044）
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玻璃幕墙是建筑物外围护中最常用的结构,因其具有自重轻、采光好、外观优美、能有效减弱热胀冷缩对主体结构的破坏等优点,被广泛应用于高层和超高层建筑、高铁站、机场等。因玻璃幕墙直接暴露在自然环境中,并时刻受各种外界激励的作用,安全性能逐渐衰减,从而引发雨水渗透、玻璃面板碎裂、紧固件松动、甚至玻璃面板脱落等安全问题,对经济社会的发展和人民安全产生严重影响。本文以隐框玻璃幕墙为研究对象,以试验研究和数值模拟为主要手段,对玻璃幕墙检测试验台、玻璃幕墙力学行为以及健康状态监测进行了研究。本文主要对以下几方面进行了研究:（1）根据玻璃幕墙实际工况条件和检测要求,设计并搭建了玻璃幕墙健康状态监测试验台并详细介绍了试验台各分系统的设计与选型;根据玻璃幕墙健康状态的影响因素,设计玻璃幕墙健康状态监测试验方案和设定试验参数,用于对不同状态下的玻璃幕墙进行健康状态监测。（2）利用弹性曲面微分方程和重三角级数理论,建立玻璃面板挠度曲面的理论模型,研究了玻璃面板挠度曲面的分布特点。根据隐框玻璃幕墙的实际工况,建立了玻璃面板的有限元模型以及隐框玻璃幕墙整体有限元模型,并分别对其求解。同时,建立了不同边界条件下幕墙玻璃面板一阶固有频率理论模型以及有限元模态分析模型,获得了玻璃面板的前10阶固有频率和振型,分析了玻璃面板的振动特性和振型特点。为实现玻璃幕墙的健康状态监测和评估提供了数据支持。（3）将希尔伯特振动分解方法应用于玻璃幕墙健康状态监测中,本文采用希尔伯特振动分解和包络谱分析的方法,对不同工况下玻璃幕墙振动信号进行分析,并提取包络谱峰值和包络谱面积以此来判断玻璃幕墙的振动幅度,为后续玻璃幕墙健康状态监测提供了数据基础。（4）对健康状态监测试验采集到的玻璃幕墙空气渗透数据及变形数据进行处理与分析。利用模糊综合评判理论,以隐框玻璃幕墙的气密性、挠度、自振频率及振动幅值建立综合评判模型的因素集,将隐框玻璃幕墙安全性能划分4个等级为模型的评价集,对各因素所占权重利用层次分析法计算,利用合适的模糊算子对模糊综合评价矩阵进行计算,针对计算结果利用最大隶属度原则,判断玻璃幕墙的安全等级,从而识别玻璃幕墙的健康状态,最终实现了玻璃幕墙健康状态监测。
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