| 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 |
2.结构胶粘结的不确定性
粘接是近代发展的第三种连接技术。结构胶应用于建筑幕墙的历史很短，1978年才开始发展结构胶枯结的中空玻璃隐框幕墙，同传统机械连接技术相比有许多问题尚在试验研究。
(１)胶粘剂是不定型材料，必须通过现场混合、挤注、涂施、养护、固化成型，产品工艺性和现场施工操作对最终粘结质量有直接影响。GB 16776要求控制现场混合、涂饰成型和养护固化质量;
(2)粘结是两界面间的物理化学现象。结构胶必须适应被粘材料表面“地貌”、取代固体相附着的气体相、浸润被粘表面并通过界面两相不同分子力作用才能实现粘结。分离粘结界面的粘附功的大小与被粘表面性质和状态有关。GB 16776要求检验实际工程用基材的粘结性，检验结构系统用附件的相容性;
(3)随使用年限的增加结构胶本体强度和界面粘结耐久性可能衰变，特别在潮湿、光照、高温、交变应力、反复变形和环境因素综合作用下，材料本体和界面粘结性可能逐渐劣化，这些变化在表观上往往不显示征兆。至今尚无准确预报粘结耐久极限的有效方法，不能预知系统丧失功能、出现早期老化和需要补救的时间点3。
考虑结构胶粘结的不确定性因素，考虑幕墙工程中尚未预见和未控制的因素，考虑粘结胶缝隐蔽且修复付出的代价可能数倍于最初的粘结制造，规避风险最好的方法是参照以前成功的实绩，采用较高的设计安全系数。
3.相关标准对结构胶强度设计值与标准值的规定
3.1美国标准的规定
结构胶粘结拉伸强度设计值0. 14Mpa源于很多测试，己得到国际业界公认并纳人相关建筑法规被广泛采用。ASTM C 1401结构胶粘结设计规定0. 139Mpa(20psi )是最大设计限值，指出该限值已经实践证明并被广泛采用，是寿命期内玻璃结构粘接耐久性的重要保证。对既承受水平荷载又承受垂直荷载的粘结结构，设计应采用更高的设计安全系数，除非特殊设计采用特殊形状，即使这种情况也应进行模拟试验进行验证。随着结构粘结应用研究的深人，在考虑更多设计风险因素及幕墙玻璃坠落危险时，一般应采用更高的设计安全系数，而不是修改设计值。美国结构胶产品标准ASTM C1184规定结构胶强度标准值为0. 345MPa，按强度设计值0. 14Mpa计其设计安全系数为2.5。
3.2 GB 16776
GB 16776非等效地采用ASTＭ C1184，强度标准值0. 60MPa，设计安全系数按设计值0. 14Mpa计高于美国标准。国家标准GB 16776强度标准值没有分级，产品不按强度大小分级，实际产品强度高于标准值不能成为提高强度设计值的技术依据，不能因产品强度达到1. 20Mpa就可将强度设计值提高一倍，否则强度0.8mpa, 1，00mpa,1.40Mpa等高于标准值的产品均需另行规定强度设计值。此外，目前生产的结构胶对应于0. 14Mpa的应变在3%～14%范围内分布，多处于曲线的C切点非线性弹性初始阶段，在反复拉伸条件中尚不产生永久变形。从图2、图3典型应力一应变曲线可见，如果将设计值提高到0. 4MPa，对应的应变将超过40%，实际应用中玻璃面板在设计荷载下将呈现过量位移，产生不利于粘结耐久性的效应，影响结构的安全。
在粘结结构中结构胶将玻璃或其他面板材料同金属框架粘结在一起，向结构支撑体系传递面板承受的载荷并适应玻璃面板和支撑框架之间预计发生的位移，GB16776提出结构胶的模量必须处于适宜的范围，既具备承受载荷所必须的强度，又具备适应各种位移所必须的柔性。目前生产的结构胶模量约为0. 14MPa/3%～0. 14MPa/14%，多年工程实践表明该范围能满足玻璃幕墙结构设计要求。
3.3 JGJ 102
IGJ 102的编制参考了一些先进国家有关玻璃幕墙的标准和规范。IGI 102-2003中结构胶强度设计值乌取值0. 2N/mm２，较0. 140N/mm２，提高43%，但由条文说明可见这仅是为套用概率极限状态设计方法，将JGJ102－96计算式5.6.3－1中规定的风荷载标准值乘分项系数1.4，改取为风荷载设计值，同时对分母乘以1.4，即1.4 x 0. 14 N/mm２＝1.96%N/mm0２.约等于2 N/mm２，可见强度设计值仍0.14 N/mｍ２。规范第5.6.5条计算式5.6.5.22规定的值—对应于受拉应力为0. 14 N/mm２时的伸长率，其物理意义就是将结构变位作用于结构胶的最大应力限制强度设计值0. 14 N/mm２。
粘接是近代发展的第三种连接技术。结构胶应用于建筑幕墙的历史很短，1978年才开始发展结构胶枯结的中空玻璃隐框幕墙，同传统机械连接技术相比有许多问题尚在试验研究。
(１)胶粘剂是不定型材料，必须通过现场混合、挤注、涂施、养护、固化成型，产品工艺性和现场施工操作对最终粘结质量有直接影响。GB 16776要求控制现场混合、涂饰成型和养护固化质量;
(2)粘结是两界面间的物理化学现象。结构胶必须适应被粘材料表面“地貌”、取代固体相附着的气体相、浸润被粘表面并通过界面两相不同分子力作用才能实现粘结。分离粘结界面的粘附功的大小与被粘表面性质和状态有关。GB 16776要求检验实际工程用基材的粘结性，检验结构系统用附件的相容性;
(3)随使用年限的增加结构胶本体强度和界面粘结耐久性可能衰变，特别在潮湿、光照、高温、交变应力、反复变形和环境因素综合作用下，材料本体和界面粘结性可能逐渐劣化，这些变化在表观上往往不显示征兆。至今尚无准确预报粘结耐久极限的有效方法，不能预知系统丧失功能、出现早期老化和需要补救的时间点3。
考虑结构胶粘结的不确定性因素，考虑幕墙工程中尚未预见和未控制的因素，考虑粘结胶缝隐蔽且修复付出的代价可能数倍于最初的粘结制造，规避风险最好的方法是参照以前成功的实绩，采用较高的设计安全系数。
3.相关标准对结构胶强度设计值与标准值的规定
3.1美国标准的规定
结构胶粘结拉伸强度设计值0. 14Mpa源于很多测试，己得到国际业界公认并纳人相关建筑法规被广泛采用。ASTM C 1401结构胶粘结设计规定0. 139Mpa(20psi )是最大设计限值，指出该限值已经实践证明并被广泛采用，是寿命期内玻璃结构粘接耐久性的重要保证。对既承受水平荷载又承受垂直荷载的粘结结构，设计应采用更高的设计安全系数，除非特殊设计采用特殊形状，即使这种情况也应进行模拟试验进行验证。随着结构粘结应用研究的深人，在考虑更多设计风险因素及幕墙玻璃坠落危险时，一般应采用更高的设计安全系数，而不是修改设计值。美国结构胶产品标准ASTM C1184规定结构胶强度标准值为0. 345MPa，按强度设计值0. 14Mpa计其设计安全系数为2.5。
3.2 GB 16776
GB 16776非等效地采用ASTＭ C1184，强度标准值0. 60MPa，设计安全系数按设计值0. 14Mpa计高于美国标准。国家标准GB 16776强度标准值没有分级，产品不按强度大小分级，实际产品强度高于标准值不能成为提高强度设计值的技术依据，不能因产品强度达到1. 20Mpa就可将强度设计值提高一倍，否则强度0.8mpa, 1，00mpa,1.40Mpa等高于标准值的产品均需另行规定强度设计值。此外，目前生产的结构胶对应于0. 14Mpa的应变在3%～14%范围内分布，多处于曲线的C切点非线性弹性初始阶段，在反复拉伸条件中尚不产生永久变形。从图2、图3典型应力一应变曲线可见，如果将设计值提高到0. 4MPa，对应的应变将超过40%，实际应用中玻璃面板在设计荷载下将呈现过量位移，产生不利于粘结耐久性的效应，影响结构的安全。
在粘结结构中结构胶将玻璃或其他面板材料同金属框架粘结在一起，向结构支撑体系传递面板承受的载荷并适应玻璃面板和支撑框架之间预计发生的位移，GB16776提出结构胶的模量必须处于适宜的范围，既具备承受载荷所必须的强度，又具备适应各种位移所必须的柔性。目前生产的结构胶模量约为0. 14MPa/3%～0. 14MPa/14%，多年工程实践表明该范围能满足玻璃幕墙结构设计要求。
3.3 JGJ 102
IGJ 102的编制参考了一些先进国家有关玻璃幕墙的标准和规范。IGI 102-2003中结构胶强度设计值乌取值0. 2N/mm２，较0. 140N/mm２，提高43%，但由条文说明可见这仅是为套用概率极限状态设计方法，将JGJ102－96计算式5.6.3－1中规定的风荷载标准值乘分项系数1.4，改取为风荷载设计值，同时对分母乘以1.4，即1.4 x 0. 14 N/mm２＝1.96%N/mm0２.约等于2 N/mm２，可见强度设计值仍0.14 N/mｍ２。规范第5.6.5条计算式5.6.5.22规定的值—对应于受拉应力为0. 14 N/mm２时的伸长率，其物理意义就是将结构变位作用于结构胶的最大应力限制强度设计值0. 14 N/mm２。
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