对建筑隐框幕墙用中空玻璃
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幕墙用中空玻璃密封胶相容性及注胶宽度的探讨孙文迁1.前言随着建筑节能的实施,中空玻璃玻在玻璃幕墙中的应用越来越普遍。
在隐框玻璃幕墙中,中空玻璃的二道密封胶连接着中空玻璃的内、外片,承受着风荷载、地震荷载及外片玻璃的自重,直接关系到中空玻璃的使用耐久性及安全性。
如果二道密封胶与玻璃及相接触的材料不相容或粘结强度达不到要求,将会导致中空玻璃外片玻璃脱离的情况,埋下很大的安全隐患。
目前,GB/T11944-2002《中空玻璃》标准及JC/T486-2001《中空玻璃用弹性密封胶》对中空玻璃二道密封胶的相容性并未做强制性规定,中空玻璃产品标准对中空玻璃密封胶的注胶宽度有明确的规定,但又与“建筑幕墙”GB/T21086-2007及“玻璃幕墙技术规程”JGJ102-2003中有关硅酮结构密封胶注胶宽度的相关规定不一致,如果仅按照“中空玻璃标准”要求生产的中空玻璃用于建筑幕墙,特别是隐框、半隐框玻璃幕墙,则存在着极大的安全隐患,本文对此一一分析、探讨。
2.中空玻璃用密封胶相容性问题的探讨GB/T11944-2002作为中空玻璃产品标准,规定了中空玻璃用密封胶应满足“中空玻璃用弹性密封胶”JC/T486的要求,在JC/T486附录A中仅说明“建筑用硅酮结构密封胶”标准GB16776附录规定的相容性试验方法可用来确定二道密封胶与另一材料是否相容,但JC/T486又在前言中说明本附录A仅为提示性附录,并未列为强制性条款。
这为中空玻璃生产厂家逃避试验留下了借口,为用于幕墙的中空玻璃质量安全埋下了隐患。
在“建筑幕墙”标准GB/T21086-2007第5.3.3.1条中规定了硅酮结构密封胶、硅酮密封胶同相粘结的幕墙基材、饰面板、附件和其它材料应具有相容性,随批单元件切割粘结性达到合格要求;在JGJ102-2003“玻璃幕墙工程技术规范”第3.4.3条规定:中空玻璃应采用双道密封,一道密封应采用丁基热熔密封胶,隐框、半隐框及点支撑玻璃幕墙用中空玻璃的二道密封胶应采用硅酮结构密封胶;强制性条款第3.6.2条规定:硅酮结构密封胶使用前,应经国家认可的检测机构进行与其相接触材料的相容性和剥离粘结性试验。
门窗幕墙:玻璃幕墙对玻璃选用要求【门窗幕墙】玻璃幕墙采用的玻璃应是安全玻璃,主要有钢化玻璃、夹层(夹胶)玻璃、中空玻璃、防火玻璃、阳光控制镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃(LOW-E)等。
具体的选用要求如下:1.幕墙应使用安全玻璃,玻璃的厚度不应小于6mm,全玻璃幕墙肋玻璃的厚度不应小于12mm。
2.当玻璃幕墙采用热反射镀膜玻璃时,应采用真空磁控阴极溅射镀膜玻璃或在线热喷涂镀膜玻璃。
用于热反射镀膜玻璃的浮法玻璃的外观质量和技术指标,应符合现行国家标准《浮法玻璃》(GB11614)中的优等品或一等品规定。
3.幕墙的中空玻璃应采用双道密封。
明框幕墙的中空玻璃应采用聚硫密封胶及丁基密封胶的隐框和半隐框幕墙的中空玻璃应采用硅酮结构密封胶及丁基密封胶;镀膜面应在中空玻璃的第2或第3面上。
4.幕墙的夹层玻璃应采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片干法加工合成的夹层玻璃。
点支承玻璃幕墙夹层玻璃的夹层胶片(PVB)厚度不应小于0.76mm。
5.钢化玻璃应符合GB9963《钢化玻璃》的各项规定。
6.所有幕墙玻璃均应进行边缘处理。
更多要求:1.框支承玻璃幕墙,宜采用安全玻璃。
框支承玻璃幕墙包括明框和隐框两种形式,是目前玻璃幕墙工程中应用最多的,本条规定是为了幕墙玻璃在安装和使用中的安全。
安全玻璃一般指钢化玻璃和夹层玻璃。
斜玻璃幕墙是指和水平面的交角小于90 度、大于75 度的幕墙,其玻璃破碎后的颗粒也会影响安全。
夹层玻璃是不飞散玻璃,可对人流等起到保护作用,宜优先采用。
2.点支承玻璃幕墙的面板玻璃应采用钢化玻璃。
点支承玻璃幕墙的面板玻璃应采用钢化玻璃及其制品,否则会因为打孔部位应力集中而致使强度达不到要求。
3.采用玻璃肋支承的点支承玻璃幕墙,其玻璃肋应采用钢化夹层玻璃。
采用玻璃肋支承的点支承玻璃幕墙,其肋玻璃属支承结构,打孔处应力集中明显,强度要求较高;另一方面,如果玻璃肋破碎,则整片幕墙会塌落。
所以,应采用钢化夹层玻璃。
4.人员流动密度大、青少年或幼儿活动的公共场以及使用中容易受到撞击的部位,尚应设置明显的警示标志。
玻璃幕墙施工技术要求幕墙施工前应现场安装样板,由监理、业主、管理公司等各相关单位对其材料材质、品牌、安装质量等进行验收后方可进行大面积施工。
1. 所有幕墙均采用隐框玻璃幕墙(仓库幕墙采用竖向钢龙骨)2. 仓库幕墙采用6+9A+6中空玻璃(颜色越灰越好),女儿墙部分采用单层普通玻璃(内衬4mm灰色水泥纤维板,遮挡内部构件);3. 楼层间不小于800高窗槛墙采用3mm灰色铝板;4. 玻璃幕墙使用隐框幕墙,型材表面用氟碳喷涂;玻璃厚度能抵抗当地的风荷载及满足节能计算,并由具有专业资质的施工单位设计施工。
(满足节能及立面效果)。
除结构胶、耐候胶外其他与窗框接触的密封胶颜色均与窗框一致。
窗框与结构缝隙应按规范发泡填充等方法处理密封。
玻璃幕墙的耐候密封应采用中性硅酮类耐候密封胶;5. 幕墙主入口采用钢结构玻璃雨棚;(由幕墙厂家完成)6. 幕墙立挺外形尺寸为160mmx400mm,材料采用铝板外包。
7、玻璃幕墙的造型和立面分格应符合设计要求。
8、玻璃幕墙使用的玻璃应使用安全玻璃,玻璃的品种、规格、颜色、光学性能和安装方向应符合设计要求,9、幕墙玻璃的厚度不应小于6mm,幕墙的中空玻璃应采用双道密封,隐框半隐框幕墙的中空玻璃应采用硅硐结构密封胶及丁基密封胶。
10、幕墙的夹层玻璃应采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片干法合成的夹层玻璃。
11、钢化玻璃表面不得有损伤,所有幕墙玻璃均应进行边缘处理。
12、玻璃幕墙与主体结构连接的各种预埋件、连接件、紧固件必须安装牢固,其数量、规格、位置、连接方式和防腐处理应符合设计要求。
若为后置埋件,必须进行现场拉拔实验,其抗拉拔实验结果必须合格。
13、隐框或半隐框玻璃幕墙,每块玻璃下端应设置两个不锈钢托条,其长度不应小于100mm,厚度不小于2mm,托条外端应低于玻璃外表面2mm.14、玻璃幕墙四周、玻璃幕墙内表面与主体结构之间的连接节点,各种变形缝、墙角的连接节点应符合设计要求和技术标准的规定。
幕墙工程技术的有关规定一、《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ 102—2003( 1 )隐框和半隐框玻璃幕墙,玻璃与铝型材粘结必须采用中性硅酮结构密封胶;全玻和点支承玻璃幕墙采用镀膜玻璃时,不应采用酸性硅酮结构密封胶粘结。
(2)硅酮结构密封胶和硅酮建筑密封胶必须在有效期内使用。
(3)硅酮结构密封胶使用前,应经国家认可的检测机构进行与其相接触材料的相容性和剥离粘结性试验,并对邵氏硬度、标准状态拉伸粘结性能进行复验。
检验不合格的产品不得使用。
进口硅酮结构密封胶应具有商检报告。
(4)全玻幕墙的板面不得与其他刚性材料直接接触。
板面与装修面或结构面之间的空隙不应小于8 m m,且应采用密封胶密封。
(5)采用胶缝传力的全玻幕墙,其胶缝必须采用硅酮结构密封胶。
( 6)除全玻幕墙外,不应在现场打注硅酮结构密封胶。
( 7 )当高层建筑的玻璃幕墙安装与主体结构施工交叉作业时,在主体结构的施工层下方应设置防护网;在距离地面约3 m高度处,应设置挑出宽度不小于6 m 的水平防护网。
( 8 )中空玻璃应采用双道密封。
一道密封应采用丁基热熔密封胶。
隐框、半隐框及点支承玻璃幕墙的二道密封应采用硅酮结构密封胶;明框玻璃幕墙用中空玻璃的二道密封宜采用聚硫类中空玻璃密封胶,也可采用硅酮密封胶。
( 9 )隐框或横向半隐框玻璃幕墙,每块玻璃的下端宜设置两个铝合金或不锈钢托条,托条应能承受该分格玻璃的重力荷载作用,且其长度不应小于100mm、厚度不应小于2 m m、高度不应超出玻璃外表面。
托条上应设置衬垫。
二、《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ 133—2001( 1 )同一幕墙工程应采用同一品牌的单组分或双组分的硅酮结构密封胶,并应有保质年限的质量证书。
用于石材幕墙的硅酮结构密封胶还应有证明无污染的试验报告。
( 2 )同一幕墙工程应采用同一品牌的硅酮结构密封胶和硅酮耐候密封胶配套使用。
(3)用硅酮结构密封胶粘结固定构件时,注胶应在温度15°C以上30°C以下、相对湿度5 0 %以上,且洁净、通风的室内进行,胶的宽度、厚度应符合设计要求。
2010.04实施GB 24266标准有损于建筑幕墙安全———对《中空玻璃用硅酮结构密封胶》标准的技术质疑马启元摘要:GB 24266的适用性区别于采标确定的对应标准,以高模量抵抗结构变形利于防水密封为由,规定结构胶拉伸10%的模量大于0.14MPa ,忽视约束变形产生高应力的危害,不能与建筑规范承载能力极限状态设计原则协调。
中空玻璃边部三面粘结对位移的效应是更高应力和过早破坏,标准不设模量指标上限,也不报告模量,幕墙粘结设计无法按规范验算和选材,高性能结构胶应用受限,弹性差、质地刚硬产品的应用不受约束,粘结结构处于高应力状态将增大中空玻璃外片脱粘坠落伤人毁物的危险。
关键词:玻璃幕墙;中空玻璃;硅酮结构密封胶;标准;技术质疑1前言将要实施的国家标准GB 24266—2009(以下称新标准)规定了模量指标[1],适用性从本质上区别于采标确定的对应标准。
强调高模量抵抗结构变形有利于结构防水密封,规定结构胶拉伸10%的模量高于0.14MPa ,忽视约束结构变形的有害效应与建筑规范矛盾。
中空玻璃三面粘结结构及不良荷载效应要求低模量结构胶,以保证极限承载能力状态下粘结应力不大于强度设计值。
标准只规定模量下限指标,制约高变位能力高性能结构胶应用,促进弹性差、刚度大、有价格优势的低档产品充斥市场。
高模量结构胶老化、变硬或模量过快增长已是既有幕墙中空玻璃外片脱粘坠落伤人毁物事故的成因,新标准的强制性将影响结构粘结对材料模量的选择,导致粘结体系应力水平失控,对建筑玻璃幕墙耐久安全有害无益。
2新标准的适用性区别于对应标准中空玻璃在隐框幕墙上安装不同于一般应用,外片玻璃承受负风压及变位产生的荷载首先作用于中空玻璃二道密封胶,后经内片玻璃及硅酮结构密封胶传递到建筑结构金属框架(图1),建筑规范规定这种应用的中空玻璃二道密封胶必须是硅酮结构密封胶。
GB 24266规定“本标准适用于结构装配中空玻璃单元第二道密封用硅酮密封胶”,明确“本标准对应于ASTM C1369—2002《结构镶装中空玻璃用二道密封胶》[2],本标准与ASTM C1369-2002的一致性程度为非等效”。
隐框幕墙中空玻璃结构粘结设计探讨摘要:隐框玻璃幕墙的组合框料全隐蔽在玻璃内侧,外观为大面积镀膜玻璃,显得气派豪华、美观大方。
其结构构造是在铝(钢)合金组成的框格系上固定铝合金玻璃副框,玻璃副框的上框挂在铝合金框格体系上的横梁上,其余三边用铝合金压板固定在竖杆及下横梁上,玻璃用进口中性硅酮结构胶予先粘结在铝合金副框上,玻璃框是之间填塞泡沫棒,用国产中性耐候密封胶密封。
玻璃所承受的水平荷载、玻璃自重、地震作用以及温度应力等,均同粘结用的结构胶传给铝合金框架,再传给建筑物,所以必须从设计、制作、组合、安装等各个环节上采取一系列可行措施,才能保证幕墙长期安全可靠。
关键词:隐框幕墙;中空玻璃;结构粘结;设计一、引言随着时代的进步,现代化建筑越来越多的采用幕墙作为外装饰。
这不仅是因为幕墙具有无可比拟的装饰性,而且幕墙把建筑对外装饰的各种功能要求完美的结合了起来。
设计合理的幕墙能实现抗风性、防水性、抗震性、保温和防火等各种功能。
其中隐框玻璃幕墙是指面板材料为玻璃的,金属框架的构件完全不显露于面板外表面的框支承玻璃幕墙。
隐框玻璃幕墙是幕墙中应用最早、最多的基本幕墙形式之一,这种幕墙形式中使用了硅酮结构密封胶这种高科技产品进行玻璃的安装固定,也是幕墙形式中唯一的采用结构胶粘接力固定面材的一种幕墙形式。
这种结构形式决定了玻璃必须以硅酮结构胶与铝合金型材粘接的形式实现安装,而此种粘接形式的不同,就决定了幕墙系统的不同。
二、中空玻璃结构粘结2.1中空玻璃结构粘接特点结构粘接装配中粘接体型式有两种(图1、图2):H型——两面粘接。
中空玻璃单元件与金属框架的两平行表面的粘接,将玻璃与框架系统结构性装配在一起并形成一道防水密封;∏型——三面粘接。
将内、外片玻璃与间隔条粘接成一体。
由于间隔条与两玻璃表面垂直相交,形成三面粘接,受力变形时粘接面交汇处将受撕裂,该粘接形式一般不为结构采用,而中空玻璃采用这一形式是为满足控制可视空间、限制一道密封体过量位移并防止间隔条“游走”的要求。
页眉建筑幕墙施工现场质量验收规范一、玻璃幕墙(玻璃幕墙工程技术规范---JGJ102---2003)3.1.4隐框和半隐框玻璃幕墙,其玻璃与铝型材的粘结必须采用中性硅酮结构密封胶;全玻璃幕墙和点支承幕墙采用镀膜玻璃时,不应采用酸性硅酮结构密封胶粘结。
3.2.3(用穿条工艺生产的隔热铝型材,其隔热材料应使用PA66GF25(聚酰胺66+25玻璃纤维)材料。
3.4.3中空玻璃气体层厚度不应小于9mm;中空玻璃应采用双道密封。
一道密封应采用丁基热熔密封胶。
隐框和半隐框及点支承玻璃幕墙用中空玻璃的二道密封应采用硅酮结构密封胶;明框玻璃幕墙用中空玻璃的二道密封应采用聚硫类中空玻璃密封胶,也可采用硅酮密封胶;二道密封应采用专用打胶机进行混合、打胶。
3.4.4点支承幕墙玻璃的孔、板边缘均应进行磨边和倒棱,磨边宜细磨,倒棱宽度不宜小于1mm。
3.4.6玻璃幕墙采用夹层玻璃时,应采用干法加工合成,其夹片宜采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶片;夹岑玻璃合片时,应严格控制温、湿度。
3.5.4玻璃幕墙的耐候密封应采用硅酮建筑密封胶;点支承幕墙和全玻璃幕墙使用非镀膜玻璃时,其耐候密封可采用酸性硅酮建筑密封胶,其性能应符合国家现行标准《幕墙玻璃接缝用密封胶》JC/T882的规定。
夹层玻璃板缝间的密封,宜采用中性硅酮建筑密封胶。
页脚页眉3.6.2 硅酮结构密封胶使用前,应经国家认可的检测机构进行与其相接触材料的相容性(玻璃与框架)和剥离粘结性(铝塑复合板)试验。
4.3.9 幕墙玻璃之间的拼接胶缝宽度应能满足玻璃和胶的变形要求,并不宜小于10mm。
4.3.11明框幕墙玻璃下边缘与下边框槽底之间应采用硬橡胶垫块衬托,垫块数量应为2个,厚度不应小于5 mm,每块长度不应小于100 mm。
4.4.11玻璃幕墙与各层楼板、隔墙外沿间的缝隙,当采用岩棉或矿棉封堵时,其厚度不应小于100mm,并应填充密实;楼层间水平防烟带的岩棉或矿棉宜采用厚度不小于1.5mm的镀锌钢板承托;承托板与主体结构、幕墙结构及承托板之间的缝隙宜填充防火密封材料。
浅谈中空玻璃在建筑幕墙中的应用摘要:中空玻璃具有良好的隔热与隔音性能,现已被广泛应用于建筑幕墙行业中,本文从中空玻璃的加工制作、技术要求谈起,详细论述了中空玻璃的工艺及特点,以及合片的各种材料要求。
由于中空玻璃的诸多发展优势,其在现代建筑幕墙上得到了越来越广泛的应用。
关键词;建筑幕墙中空玻璃中空镀膜中空钢化中图分类号:g267 文献标识码:a 文章编号:中空玻璃的制作工艺及特点中空玻璃由2 片或2 片以上的玻璃板组合而成,玻璃板之间用边缘密封系统间隔,中间充以气体。
玻璃板可以是普通平板玻璃、钢化玻璃或low-e 玻璃,这可以根据中空玻璃的使用场合及所起的作用而选定;充入玻璃板之间的气体必须干燥,可以是空气、氩气或其它特殊气体,并用分子筛保持气体干燥;边缘密封系统种类繁多、变化较大,从最初的铝质间隔条, 一直发展到现今的各种各样的高分子材料及其组合的间隔条,间隔条在2 层玻璃之间,起分隔玻璃板的作用;中空玻璃四周用密封剂封边,使玻璃粘合在一起,并防止层内气体外逸(见图一) 。
合中空玻璃时,采用的铝合金隔离框每种规格分别有两种型号(6和6a、9和9a、12和12a);规定在采用双道密封合中空玻璃时,要求按中空层厚度的不同分别选用6a、9a、12a型(即小型号),这样才能保证中空玻璃的中空层设计尺寸6mm、9mm、12mm,又能降低胶的使用量。
另外需要注意的是:按规范规定幕墙用中空玻璃的中空层厚度不应小于9mm。
(图一)中空玻璃与单片玻璃相比有明显的隔热效果,其隔热能力主要来自于密封空气层。
研究发现,在20 ℃下,空气的导热系数为0.026 w/ (m·k) ,而普通透明玻璃板的导热系数则为0.76 w/ (m·k) ,其比值为1∶29。
在中空玻璃所密封的空气层内,其传热方式以导热为主,对流换热所占的份额较小,所以其较小的导热系数能较大程度地提高中空玻璃的热阻,起到隔热的作用。
中空玻璃的技术要求中空玻璃的技术要求,gb11944—2002中有详细的规定:材料:玻璃:玻璃可采用浮法玻璃、夹层玻璃、钢化玻璃、半钢化玻璃、镀膜玻璃等。
对建筑隐框幕墙用中空玻璃,JGJ 102规范3.4.3要求其二道密封应采用硅酮结构密封胶,对外观质量和性能,3.4.1条规定应符合GB/T11944,即限定二道密封粘接宽度5mm~7mm,厚度尺寸可选6mm/9mm/12mm/16mm/20mm(图1),对粘接体承载能力未提出要求,结构粘接设计也未行细化,容易被理解为仅要求采用硅酮结构胶。
中空玻璃结构粘接体传递荷载,结构的耐久安全又是产品密封功能寿命的基本保证,粘接尺寸及结构胶模量的选择应按极限承载力状态设计和验算。
本文对中空玻璃结构特点、应力分布、荷载传递及粘接设计和验算进行探讨,供业内同仁参考,不妥之处请指正。
1.中空玻璃结构粘接特点和应力分布1)隐框幕墙中空玻璃结构粘接特点结构粘接装配中粘接体型式有两种(图1、图2):H型——两面粘接。
中空玻璃单元件与金属框架的两平行表面的粘接,将玻璃与框架系统结构性装配在一起并形成一道防水密封;∏型——三面粘接。
将内、外片玻璃与间隔条粘接成一体。
由于间隔条与两玻璃表面垂直相交,形成三面粘接,受力变形时粘接面交汇处将受撕裂,该粘接形式一般不为结构采用,而中空玻璃采用这一形式是为满足控制可视空间、限制一道密封体过量位移并防止间隔条“游走”的要求。
H型粘接体一旦失效,将导致中空玻璃单元件与框架结构脱离;∏型粘接体失效,中空玻璃将丧失功能甚至解体,导致外片玻璃坠落,而∏型粘接结构受拉伸时,间隔条粘接设计必须充分考虑产品结构特点。
1)结构粘接体拉伸特性对不同品牌硅酮结构胶的拉伸试验结果表明,∏型粘接体粘接强度和最大伸长率远低于H型粘接体,拉伸10%时∏型粘接应力将比H型高出一倍(表1),粘接体边缘呈现早期撕裂。
这一现象表明:相同应力下∏型粘接体的应变要小得多,一道密封体不易出现过量位移,有利于中空玻璃的边缘密封;然而相同应变时∏型粘接体的应力远大于H型,边缘易被撕裂,这对粘接结构承载能力产生显著影响。
2)结构粘接体应力分布依据典型结构胶性能,对横向荷载下拉伸变形10%时粘接体的应力进行有限元分析,可见两种粘接体产生的效应有显著不同:计算模型建立本构模型结构粘接体是硅酮结构胶固化成型的粘弹体,泊松比0.5,各向同性,应变能函数表达式由应力-应变试验曲线描述的非线性关系确定(略)。
有限元模型及材料参数的确定粘接体(属柔性体)拉伸有限元分析。
H型和∏型粘接体结构如图2。
取粘接体长度50mm,厚度12mm,粘接面尺寸为12mm×50mm。
粘接界面质点不能移动。
划分网格后粘接体有限元模型如下图。
粘接体应力分布采用同牌号结构胶产品,粘接体拉伸10%,计算粘接体应力分布情况如下:H型粘接体——应力集中区对称分布在侧面,最大应力0.21MPa状态如图5;∏型粘接体——粘接体应力呈不完全对称分布,在一侧面集中,状态如图6。
最大应力0.44MPa为H型粘接体的2倍。
1.荷载及荷载传递作用于中空玻璃的荷载除风荷载外,应考虑自重产生的永久荷载、热位移产生的剪切力、玻璃非线性挠曲产生的拉力、固化收缩引起粘接体剪力、建筑构件变位引起作用力等,还应考虑使用中粘接体物理性能变化引起因素等。
主要受力及力传递情况可有以下分析。
横向荷载——作用于中空玻璃外片的负风压荷载产生向外的横向拉力,通过∏型粘接体传递到内片玻璃,再由内片玻璃传递给H粘接体,最终传递到金属框架系统。
在负风压下外片玻璃外向挠曲,部分作用力通过中空玻璃内气压传递给内片玻璃,传递荷载的份额与玻璃厚度相关(图7)。
自重产生切向永久荷载——在无自重支撑条件下,玻璃自重产生向下的永久剪切荷载。
外片玻璃的自重荷载通过∏型粘接体传递给内片玻璃,再由内片玻璃将中空玻璃单元件的总自重传递给H粘接体,最终传递到金属框架系统。
热位移产生切向荷载——中空玻璃是隔热材料,环境温度变化引起内外温差,玻璃间的热位移产生作用于∏型粘接体的切向荷载。
切向荷载大小取决于板片尺寸和温度变化,室内外温差每天可有一个峰值,每年可能有几个极大值。
处于室内的H型粘接体受温差位移也产生切向荷载,但室内环境温度变化不大,位移量较小。
气体膨胀产生横向荷载——中空玻璃可视作密闭容器,环境温度升高,内部气体膨胀对玻璃产生向外的横向荷载并作用于∏型粘接体(图8)。
横向荷载每天随温度变化出现峰值,每年有几个极大值。
2.中空玻璃结构粘接设计极限状态设计原则是结构构件或连接的应力不应超过材料强度(包括疲劳),不应产生不适于继续承载的过度变形。
JGJ102规范5.6要求结构胶粘接设计的粘接宽度应保证荷载下结构胶的应力不大于结构胶强度设计值f1(0.2MPa),规定拉伸应力0.14MPa时的伸长应变(%)为结构胶的变位承受能力(δ),要求结构粘接体厚度尺寸应保证结构位移时不产生大于δ值的应变(%),即应变对应的应力不大于0.14MPa(f1)。
按照这一原则,规范分析两面粘接(H型)受力情况,给出粘接宽度、厚度及结构胶δ值选择的多个计算公式。
∏型粘接体具有不同于H型的结构特点及受力情况,应考虑这些验算公式的适用性。
1)风荷载下粘接宽度的设定中空玻璃∏型粘接体在横向荷载作用下产生拉应力和局部撕裂应力,应力分布及应力变化决定于荷载大小、品牌结构胶材质、间隔条尺寸及形状、环境条件等因素相关,可变因素和不确定未知数较多,难于精确地确定实际应力及应力分布。
考虑降低建筑使用期内中空玻璃更换频度和维护花费的因素,粘接设计要保证不出现结露、渗水和耐久密封。
考虑以上因素,应适当减小结构胶强度设计值,以缓解粘接设计对∏型粘接及粘性变化的忧虑2。
考虑中空玻璃单元件形状和尺寸等因素,考虑玻璃非线性挠曲的荷载传递作用与内外片玻璃板片厚度相关(图7),不考虑一道密封胶的作用,中空玻璃结构粘接宽度(Cs,mm)可按公式(1)验算:2)永久荷载作用下粘接宽度的设定隐框幕墙不宜推荐中空玻璃在无支撑装置条件下安装,如果一定要这样安装,密封胶厂、玻璃厂家及专业设计人员应对评定设计细节。
这样安装的中空玻璃的外层玻璃板片自重将由∏型结构粘接体支撑,应限定结构胶强度设计值f2不大于7kpa,为避免外玻璃板片自重产生的剪应力使两玻璃板片错动,导致一道密封胶变位诱发内空间结露、渗水,或宜采用更小f2值(如3.45kpa)2,6。
不考虑一道密封胶的贡献,可按下式计算∏型粘接体的粘接宽度Cs:大;为减少安全风险f2宜取值345kPa,粘接宽度计算结果为14.8mm。
结果表明选用结构胶的柔量(δ)不应小于10%,即应变10%的模量不应大于0.14MPa。
但这样的计算结果可能不足以满足中空玻璃结构粘接要求,因为∏型粘接结构在同样位移下应力远大于0.14MPa(参见表1),必须选用变为能力δ值(柔量)更大的结构胶才能保障位移时应力不大于强度设计值,所以以上计算只是满足中空玻璃结构粘接选材的起码要求2• 。
此外,中空玻璃结构粘接体可能还应考虑其他位移因素,如高温下气体膨胀引起中空玻璃内外面板挠曲引起的位移(图8),其量值与温升及面板尺寸相关。
柔量(模量)表征硅酮结构胶力学特性,随配方和制备工艺变化,欧洲规范产品符合性要求柔量(模量)测试值不应超出均值的75%6。
GB 16776强制要求结构胶产品检验报告应力-应变关系(10%、20%、40%伸长率时的应力)以表征其δ值,中国幕墙网公示对比国内20多个产品的应力-应变特性,品牌产品的柔量(δ)范围约为3%~11%可供结构粘接设计选用,可见δ取值没有随意性,必须对应于某一品牌胶,例如:粘接计算随意取值δ=40%,固然可大幅减少粘接厚度,但符合要求的结构胶不存在,无胶可用。
幕墙工程中需要高、中、低模量(柔量)不同的结构胶,分别满足不同工程设计要求,所以产品标准GB16776、ASTM C1369及AS TMC1401、AS TM C1294、prEN15434、E002 等规范,均要求报告产品模量。
有人认为只有高模量结构胶才能保证中空玻璃密封性,要求拉伸10%模量必须高于0.14MPa,这种误解可能使一些质地刚硬的结构胶进入建筑工程,导致粘接结构高应力状态,诱发粘接早期破坏3。
所以,密封胶模量(柔量)选择显得十分重要。
3. 结语中空玻璃结构粘接失效造成外片坠落的偶发事故,可能与结构粘接设计和选材考虑不周有关,应通过试验深入研究结构粘接特性和分析相关因素的影响,提高结构粘接设计的合理性。
本文提出有关结构粘接设计方法的探讨意见,供业内参考,恭请同仁指正。
参考文献JGJ 102 建筑玻璃幕墙工程技术规范,中国建筑工业出版社,北京,2003.12对GB24266《中空玻璃用硅酮结构密封胶》的技术质疑,门窗,2010,6ASTM C1401,Standard Guide forS tructural Sealant GlazingGB 50068 建筑结构可靠度设计统一标准,中国建筑工业出版社,北京,2001ETAG 002 GUIDELINE FOR EUROPEAN TECHNICAL APPROVALFORSTRUC TURAL SEALANTGLAZING SYSTEMS (SSGS)ASTM C 1369 Standard Specification for Secondary Edge Sealants for Structu rally Glazed Insulating Glass Unit, Annual Book of ASTM Standards, Vol 04.07刘明,中空玻璃的密封结构在建筑中的应用,中国幕墙网,2006.10.18马启元,建筑幕墙中空玻璃脱胶坠落事故分析,门窗,2011.2。