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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)機械連接技術(shù)相比有許多問題尚在試驗研究。
(1)
膠粘劑(詞條“膠粘劑”由行業(yè)大百科提供)是不定型材料,必須通過現(xiàn)場混合、擠注、涂施、養(yǎng)護、固化成型,產(chǎn)品工藝性和現(xiàn)場施工操作對最終粘結(jié)質(zhì)量有直接影響。GB 16776要求控制現(xiàn)場混合、涂飾成型和養(yǎng)護固化質(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、浸潤被粘表面并通過界面兩相不同分子力作用才能實現(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要求檢驗實際工程用
基材的粘結(jié)性,檢驗結(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。至今尚無準確預(yù)報粘結(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
老化和需要補救的時間點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)付出的代價可能數(shù)倍于最初的粘結(jié)制造,規(guī)避風(fēng)險最好的方法是參照以前成功的實績,采用較高的設(shè)計安全系數(shù)。
3.相關(guān)標(biāo)準對結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值與標(biāo)準值的規(guī)定 3.1美國標(biāo)準的規(guī)定 結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)拉伸強度設(shè)計值0. 14Mpa源于很多測試,己得到國際業(yè)界公認并納人相關(guān)建筑法規(guī)被廣泛采用。ASTM C 1401結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)設(shè)計規(guī)定0. 139Mpa(20psi )是最大設(shè)計限值,指出該限值已經(jīng)實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)計應(yīng)采用更高的設(shè)計安全系數(shù),除非特殊設(shè)計采用特殊形狀,即使這種情況也應(yīng)進行模擬試驗進行驗證。隨著結(jié)構(gòu)粘結(jié)應(yīng)用研究的深人,在考慮更多設(shè)計風(fēng)險因素及幕墻玻璃墜落危險時,一般應(yīng)采用更高的設(shè)計安全系數(shù),而不是修改設(shè)計值。美國結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品標(biāo)準ASTM C1184規(guī)定結(jié)構(gòu)膠
強度標(biāo)準值為0. 345MPa,按強度設(shè)計值0. 14Mpa計其設(shè)計安全系數(shù)為2.5!
3.2 GB 16776 GB 16776非等效地采用ASTM C1184,強度標(biāo)準值0. 60MPa,設(shè)計安全系數(shù)按設(shè)計值0. 14Mpa計高于美國標(biāo)準。國家標(biāo)準GB 16776強度標(biāo)準值沒有分級,產(chǎn)品不按強度大小分級,實際產(chǎn)品強度高于標(biāo)準值不能成為提高強度設(shè)計值的技術(shù)依據(jù),不能因產(chǎn)品強度達到1. 20Mpa就可將強度設(shè)計值提高一倍,否則強度0.8mpa, 1,00mpa,1.40Mpa等高于標(biāo)準值的產(chǎn)品均需另行規(guī)定強度設(shè)計值。此外,目前生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)膠對應(yīng)于0. 14Mpa的應(yīng)變在3%~14%范圍內(nèi)分布,多處于曲線的C切點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,如果將設(shè)計值提高到0. 4MPa,對應(yīng)的應(yīng)變將超過40%,實際應(yīng)用中
玻璃面板在設(shè)計荷載下將呈現(xiàn)過量位移,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%,多年工程實踐表明該范圍能滿足
玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。
3.3 JGJ 102 IGJ 102的編制參考了一些先進國家有關(guān)玻璃幕墻的標(biāo)準和規(guī)范。
IGI 102-2003中結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值烏取值0. 2N/mm
2,較0. 140N/mm
2,提高43%,但由條文說明可見這僅是為套用概率
極限狀態(tài)設(shè)計方法,將JGJ102-96計算式5.6.3-1中規(guī)定的
風(fēng)荷載標(biāo)準值乘
分項系數(shù)1.4,改取為風(fēng)
荷載設(shè)計值,同時對分母乘以1.4,即1.4 x 0. 14 N/mm
2=1.96%N/mm0
2.約等于2 N/mm
2,可見強度設(shè)計值仍0.14 N/mm
2。規(guī)范第5.6.5條計算式5.6.5.22規(guī)定的值—對應(yīng)于受
拉應(yīng)力為0. 14 N/mm
2時的
伸長率,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)力限制強度設(shè)計值0. 14 N/mm
2。
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