【马启元】倍增幕墙玻璃粘结强度设计值的风险

来源:2009年会论文集 　作者:马启元 　日期:2009-4-2 　页面功能 【字体：大 中 小】【打印】【投稿】【评论】

摘要:分析了硅酮结构胶非线性力学特性、粘结与传统机械连接的差别、结构胶强度设计值和标准值的设定依据，例证倍增玻璃幕墙结构胶强度设计值的风险。建议高重要性建筑不应提高强度设计值，倍增枯结节点的设计荷载，而应选用高性能结构胶，提高设计安全系数。 关键词:幕墙:粘结:强度:设计值:风险

　　某标高300m国际金融大厦超大玻璃幕墙工程设计中，为减少硅酮结构密封胶用量、缩小金属型材断面、节省幕墙制造成本并获得更好外观，超规范将硅酮结构密封胶强度设计值从0. 14MPa提高到0. 40MPa。如此大幅提高结构胶强度设计值，而且首先在重要性极高的建筑上进行大荷载下减小隐框玻璃幕墙粘结尺寸的尝试，国内属首次，国际上也未见先例。国外先进标准设定0. 14NIPa为结构胶粘结强度设计的最高限值，我国建筑规范将强度设计值0. 14MPa纳人强制条款，超规范设计应进行验证试验和风险评估。本文分析了结构胶非线性力学特性、粘结与传统机械连接的差别、强度设计值和标准值的设定，例证结构胶粘结荷载效应与荷载的非线性关系和线性提高强度设计值的风险。重要性较高的建筑应提高承载安全系数，采用高性能材料提高粘结可靠性和耐久性，而不是提高结构胶强度设计值增大粘结胶缝的荷载。　
　　１.硅酮结构密封胶的力学特征　

　　图2、图3是以速度5 mm/min拉伸结构胶的应力一应变曲线，加大试验数据采集密度(如图3产品B曲线由7000个数据组成)并局部放大，可以分辨初始段为直线并判定OA直线段的斜率，即材料的比例极限，斜率为产品“初始模量”—杨氏模量E。，如图2、图3中该值分别为0.08/0.07=1.1(MPa)、0.04/0.065=0.62(MPa);继续拉伸后曲线斜率递减呈非线性弹性。一般橡胶材料报告通过原点的切线C点的正割模量，以此值(或以拉伸变形0.10时的正割模量)报告为材料的弹性模量，在c点内撤除拉力，材料可恢复原始形状，由图2、图3可见试验结构胶的模量分别为0. 18MPa/0. 10、0. 23 MPa/0. 17;超过C点后拉伸进人弹塑段，在很宽的区间内曲线斜率锐减，应变迅速增大，直至应变增加而应力却不增加达到屈服段，曲线斜率为0直至断裂。在弹塑段和屈服段撤除拉力，材料的原始形状不能恢复。结构胶的最大拉伸强度是屈服段的极限强度。不同的结构胶的弹性模量和c切点正割模量不同，量值与材料极限强度没有比例关系。　

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