接縫密封設計
建筑幕墻接縫密封主要是幕墻所用材料之間和幕墻與建筑結構之間的接縫密封。接縫密封設計首先確定接縫的構造、位置和接縫寬度,計算出接縫的位移量,然后根據接縫密封材料具有的位移能力進行修正,設計出安全的接縫寬度。確定
接縫位移量,設計必須首先給定構件的長度或體積,確定在接縫部位可能發生的位移變化,即接縫的位移量。
最大溫差位移量ΔL=L•ΔTmax•α;
其中:L—長邊尺寸 ΔTmax—最大溫差 α——
熱膨脹系數;
例1:玻璃2100mm×1500mm;
ΔL=2100×1×10-5×80=1.68mm;
初選膠縫寬8mm,20LM密封膠,其膠縫最大變位8×20=1.6mm<1.68mm;
改用膠縫寬8mm,25LM密封膠,其膠縫最大變位8×25=2.0mm>1.68mm;
或改用膠縫寬10(9)mm,20LM密封膠,其膠縫最大變位10×20=2.0mm>1.68mm;
例2:單層
鋁板1500mm×1200mm;
ΔL=1500×2.35×10-5×80=2.82mm;
采用20LM密封膠,膠縫寬2.82/×0.20=14.1mm,取15mm膠縫;
采用25LM密封膠,膠縫寬2.82/×0.25=10.08mm,取11mm膠縫;
2、結構粘接裝配接縫設計
建幕筑墻接縫采用結構粘結裝配系統(SSG)的密封接縫,應用硅硐
結構膠,不僅具有密封功能阻止空氣和水通過建筑外墻,而且具有結構粘結功能,提供結構的聯結固定,承載并傳遞應力和位移。
JGJ 102-2003《
玻璃幕墻工程技術規范》5.6.2明確結構膠粘接膠縫尺寸設定和密封膠選材,“應根據不同的受力情況進行
承載力極限狀態驗算”,要求“在
風荷載、水平地震或
永久荷載作用下硅硐結構密封膠(承受的)
拉應力或
剪應力設計值不應大于其
強度設計值。”設計驗算涉及的因素應包括結構的承載力極限、設計系數、制造誤差、涉及風
荷載引起的主應力,涉及地震、熱、沉降等誘因位移及膠縫產生的次應力等,粘接
節點的尺寸和結構膠的模量的選擇必須保證粘結結構體系的安全應力水平。
玻璃幕墻用硅酮結構密封膠的寬度、厚度尺寸應通過計算確定,結構膠厚度不宜小于6mm且不宜大于12㎜,其寬度不宜小于7㎜且不大于厚度的2倍。硅酮結構密封膠、
硅酮密封膠同相粘接的幕墻基材、
飾面板、附件和其他材料應具有
相容性,隨批單元件
切割粘結性達到合格要求。
粘接寬度是
玻璃面板與
框架粘接膠縫的寬度,風荷載作用于
面板通過周邊粘接膠縫傳遞到金屬框架,要有足夠的粘接寬度(Cs)保證膠縫的安全應力水平。結構膠的
強度設計值在粘接設計中都采相同強度設計值(與結構膠模量無關),粘接寬度按下式計算:
在風荷載作用下:Cs=ωa/2000f1;
在風荷載和水平
地震作用下:Cs=(ω+0.5qE)a/2000f1;
在玻璃永久荷載作用下:Cs= qG ab/( a+b) 2000 f2;
水平倒掛的隱框、半隱框玻璃和鋁框之間:Cs=ωa/2000f1+ qG a/ 2000 f2;
式中:Cs——硅硐結構密封膠的粘接寬度(mm);
ω——作用在計算單元上的風
荷載設計值(kN/㎡);
a、b——矩形
玻璃板的短邊和長邊長度(mm);
f1——硅硐結構密封膠在風荷載或地震作用下的強度設計值,取0.2N/㎜2;
f2——硅硐結構密封膠在永久荷載作用下的強度設計值,取0.01N/㎜2;
qE——作用在計算單元上的地震
作用設計值(kN/㎡);
qG——幕墻玻璃單位面積重力荷載設計值(kN/㎡);
粘接厚度是指結構膠粘結玻璃和框架之間的粘層厚度,是結構膠粘接
拉伸位移方向的膠縫尺寸。粘接厚度取決于設計荷載和結構型式,主要是水平荷載和其他形式的副荷載引起的位移,包括設計風荷載、結構分割和玻璃尺寸、金屬框架與玻璃之間熱位移、地震位移等。在位移量(us)給定條件下,選擇結構膠粘接厚度(ts)或選擇結構膠的模量(δ值)按下式計算:
結構位移橫向拉動粘接膠縫:


例3:一鋼筋混凝土框架建筑隱框框玻璃幕墻,地震烈度6度,風荷載標準值ωk=2.5kPq,面板中空玻璃尺寸1600×2400×12mm,玻璃自重有支撐,夏季日照下玻璃最高溫度70℃,冬季-10℃。
粘接寬度尺寸的設定:
Cs=(1.4×2.5+0.5×0.0799)/2000×0.2=14.2mm取15mm;
粘接厚度尺寸的設定:
確定玻璃相對于框架的位移量(us)
溫差效應產生的位移: us=2400×80×(0.0000235-0.00001)=2.59mm;
地震效應產生的位移: us=hθ=2400×1/550=4.36 mm;
設定結構膠的模量(δ值)驗算粘接厚度(ts);
選δ=5.75%的結構膠,則;
ts =4.36/[0.0575×(2+0.0575)] 1/2=12.7 mm;
由于規范規定ts最大值為12mm,所以另選δ=8.1%結構膠,則;
ts =4.36/[0.081×(2+0.081)] 1/2=10.67 mm 取11mm;
設定結構膠粘接厚度ts =8 mm,驗算適用結構膠的模量δ(%);
δ=(4.362/82+1) 1/2-1=0.14 即可選用δ=14%的結構膠,如為10mm則計算后應選擇δ≥8.1%的結構膠。
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