大荷載作用下減小隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬度的嘗試

來(lái)源:廣州市白云化工實(shí)業(yè)有限公司 　作者:張芹 　日期:2009-4-1 　頁(yè)面功能 【字體：大 中 小】【打印】【投稿】【評(píng)論】

　　2.結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)的不確定性
　　粘接是近代發(fā)展的第三種連接技術(shù)。結(jié)構(gòu)膠應(yīng)用于建筑幕墻的歷史很短，1978年才開(kāi)始發(fā)展結(jié)構(gòu)膠枯結(jié)的中空玻璃隱框幕墻，同傳統(tǒng)機(jī)械連接技術(shù)相比有許多問(wèn)題尚在試驗(yàn)研究。
　　(１)膠粘劑是不定型材料，必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)混合、擠注、涂施、養(yǎng)護(hù)、固化成型，產(chǎn)品工藝性和現(xiàn)場(chǎng)施工操作對(duì)最終粘結(jié)質(zhì)量有直接影響。GB 16776要求控制現(xiàn)場(chǎng)混合、涂飾成型和養(yǎng)護(hù)固化質(zhì)量;
　　(2)粘結(jié)是兩界面間的物理化學(xué)現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)膠必須適應(yīng)被粘材料表面“地貌”、取代固體相附著的氣體相、浸潤(rùn)被粘表面并通過(guò)界面兩相不同分子力作用才能實(shí)現(xiàn)粘結(jié)。分離粘結(jié)界面的粘附功的大小與被粘表面性質(zhì)和狀態(tài)有關(guān)。GB 16776要求檢驗(yàn)實(shí)際工程用基材的粘結(jié)性，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)用附件的相容性;
　　(3)隨使用年限的增加結(jié)構(gòu)膠本體強(qiáng)度和界面粘結(jié)耐久性可能衰變，特別在潮濕、光照、高溫、交變應(yīng)力、反復(fù)變形和環(huán)境因素綜合作用下，材料本體和界面粘結(jié)性可能逐漸劣化，這些變化在表觀上往往不顯示征兆。至今尚無(wú)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)粘結(jié)耐久極限的有效方法，不能預(yù)知系統(tǒng)喪失功能、出現(xiàn)早期老化和需要補(bǔ)救的時(shí)間點(diǎn)3。
考慮結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)的不確定性因素，考慮幕墻工程中尚未預(yù)見(jiàn)和未控制的因素，考慮粘結(jié)膠縫隱蔽且修復(fù)付出的代價(jià)可能數(shù)倍于最初的粘結(jié)制造，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)最好的方法是參照以前成功的實(shí)績(jī)，采用較高的設(shè)計(jì)安全系數(shù)。
　　3.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定
　　3.1美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定
　　結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸強(qiáng)度設(shè)計(jì)值0. 14Mpa源于很多測(cè)試，己得到國(guó)際業(yè)界公認(rèn)并納人相關(guān)建筑法規(guī)被廣泛采用。ASTM C 1401結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)定0. 139Mpa(20psi )是最大設(shè)計(jì)限值，指出該限值已經(jīng)實(shí)踐證明并被廣泛采用，是壽命期內(nèi)玻璃結(jié)構(gòu)粘接耐久性的重要保證。對(duì)既承受水平荷載又承受垂直荷載的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)應(yīng)采用更高的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，除非特殊設(shè)計(jì)采用特殊形狀，即使這種情況也應(yīng)進(jìn)行模擬試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。隨著結(jié)構(gòu)粘結(jié)應(yīng)用研究的深人，在考慮更多設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)因素及幕墻玻璃墜落危險(xiǎn)時(shí)，一般應(yīng)采用更高的設(shè)計(jì)安全系數(shù)，而不是修改設(shè)計(jì)值。美國(guó)結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)ASTM C1184規(guī)定結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為0. 345MPa，按強(qiáng)度設(shè)計(jì)值0. 14Mpa計(jì)其設(shè)計(jì)安全系數(shù)為2.5。　
　　3.2 GB 16776
　　GB 16776非等效地采用ASTＭ C1184，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值0. 60MPa，設(shè)計(jì)安全系數(shù)按設(shè)計(jì)值0. 14Mpa計(jì)高于美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16776強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值沒(méi)有分級(jí)，產(chǎn)品不按強(qiáng)度大小分級(jí)，實(shí)際產(chǎn)品強(qiáng)度高于標(biāo)準(zhǔn)值不能成為提高強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的技術(shù)依據(jù)，不能因產(chǎn)品強(qiáng)度達(dá)到1. 20Mpa就可將強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高一倍，否則強(qiáng)度0.8mpa, 1，00mpa,1.40Mpa等高于標(biāo)準(zhǔn)值的產(chǎn)品均需另行規(guī)定強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。此外，目前生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)膠對(duì)應(yīng)于0. 14Mpa的應(yīng)變?cè)?%～14%范圍內(nèi)分布，多處于曲線的C切點(diǎn)非線性彈性初始階段，在反復(fù)拉伸條件中尚不產(chǎn)生永久變形。從圖2、圖3典型應(yīng)力一應(yīng)變曲線可見(jiàn)，如果將設(shè)計(jì)值提高到0. 4MPa，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變將超過(guò)40%，實(shí)際應(yīng)用中玻璃面板在設(shè)計(jì)荷載下將呈現(xiàn)過(guò)量位移，產(chǎn)生不利于粘結(jié)耐久性的效應(yīng)，影響結(jié)構(gòu)的安全。
　　在粘結(jié)結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)膠將玻璃或其他面板材料同金屬框架粘結(jié)在一起，向結(jié)構(gòu)支撐體系傳遞面板承受的載荷并適應(yīng)玻璃面板和支撐框架之間預(yù)計(jì)發(fā)生的位移，GB16776提出結(jié)構(gòu)膠的模量必須處于適宜的范圍，既具備承受載荷所必須的強(qiáng)度，又具備適應(yīng)各種位移所必須的柔性。目前生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)膠模量約為0. 14MPa/3%～0. 14MPa/14%，多年工程實(shí)踐表明該范圍能滿足玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。
　　3.3 JGJ 102
　　IGJ 102的編制參考了一些先進(jìn)國(guó)家有關(guān)玻璃幕墻的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。IGI 102-2003中結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度設(shè)計(jì)值烏取值0. 2N/mm^２，較0. 140N/mm^２，提高43%，但由條文說(shuō)明可見(jiàn)這僅是為套用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，將JGJ102－96計(jì)算式5.6.3－1中規(guī)定的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘分項(xiàng)系數(shù)1.4，改取為風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值，同時(shí)對(duì)分母乘以1.4，即1.4 x 0. 14 N/mm^２＝1.96%N/mm0^２.約等于2 N/mm^２，可見(jiàn)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值仍0.14 N/mｍ^２。規(guī)范第5.6.5條計(jì)算式5.6.5.22規(guī)定的值—對(duì)應(yīng)于受拉應(yīng)力為0. 14 N/mm^２時(shí)的伸長(zhǎng)率，其物理意義就是將結(jié)構(gòu)變位作用于結(jié)構(gòu)膠的最大應(yīng)力限制強(qiáng)度設(shè)計(jì)值0. 14 N/mm^２。

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