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在整個歷史發(fā)展過程中，玻璃結(jié)構(gòu)裝配引入外墻和幕墻行業(yè)已經(jīng)有超過 30 年的歷史了。玻璃的結(jié)構(gòu)裝配中，通常使用具有高強度，高持久性的結(jié)構(gòu)密封膠把玻璃黏接在幕墻框架（詞條“框架”由行業(yè)大百科提供）上。這種玻璃結(jié)構(gòu)裝配的概念的引入，在外墻框架玻璃結(jié)構(gòu)的設(shè)計上給予了設(shè)計師和建筑師更多的自由， 而且在全球范圍內(nèi)改變了對建筑的審美觀念。
在設(shè)計和計算結(jié)構(gòu)膠的數(shù)值時，它需要能夠承受在玻璃上所受到的各種載荷。在結(jié)構(gòu)裝配被引入以后，形成了一些基本的經(jīng)驗計算公式，這些公式已經(jīng)被幕墻和結(jié)構(gòu)裝配行業(yè)的設(shè)計師和核算師所信賴。
這種公式其實是從工程學上的概念得來的，即在幕墻框架上的玻璃所受到的各種載荷等于黏接玻璃的結(jié)構(gòu)膠所產(chǎn)生的抵抗強度。因此，假如施加的載荷取風壓在玻璃表面上壓力，抵抗強度取施工長度方向上的結(jié)構(gòu)膠所承受的強度，那根據(jù)施加的載荷等于抵抗的強度這個工程學概念，結(jié)構(gòu)膠的施工寬度可以從下面的公式得出：
這個基本的經(jīng)驗公式在玻璃結(jié)構(gòu)裝配開始的時候就被用來估計或者計算結(jié)構(gòu)膠的注膠寬度， 而且在這個行業(yè)里面已經(jīng)被廣泛接受。由于這個經(jīng)驗公式已經(jīng)在大量國內(nèi)外項目上使用，有這樣的支持，這個提供結(jié)構(gòu)膠設(shè)計的經(jīng)驗公式一直沒有改變過，成功地在各種環(huán)境條件下使用了 10 多年。另外一方面，這個公式計算出來的結(jié)構(gòu)膠寬度擁有非常高的安全系數(shù)，在這個行業(yè)里面也是無庸置疑的。
在現(xiàn)在的建筑設(shè)計中，為了減少浪費并且提供具有親和力的設(shè)計和建筑材料，合理設(shè)計和價值工程的概念已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。設(shè)計師和各種材料供應(yīng)商現(xiàn)在有責任采取行動來平衡合理設(shè)計安全系數(shù)，提高材料質(zhì)量，而并不是建筑質(zhì)量跟隨項目預算那么不確定。
當然結(jié)構(gòu)膠的設(shè)計和使用也沒有例外。為了取得這個平衡，結(jié)構(gòu)膠寬度的設(shè)計也需要經(jīng)歷價值工程概念的審核。因此，假如結(jié)構(gòu)膠寬度的設(shè)計公式帶來了材料過份的，不必要的浪費，那我們就必須對于這個公式進行重新審核。為了進行重新審核，我們必須分析一下現(xiàn)在的經(jīng)驗公式。結(jié)構(gòu)膠的寬度計算是由一個函數(shù)組成， 這個函數(shù)包括建筑設(shè)計風壓(DWL),最長短邊長度(W)和結(jié)構(gòu)膠的設(shè)計強度(SDS)。這 3 個參數(shù)的數(shù)值，已經(jīng)成為提供合理安全設(shè)計的障礙物。讓我們一個一個地來分析。
建筑設(shè)計風壓(DWL),是根據(jù)建筑物的相應(yīng)地理位置上所受到的風壓力，同時也根據(jù)建筑能夠抗拒多少年一遇的災(zāi)害性氣候，比如10年，50年，甚至100年。設(shè)計風壓是跟應(yīng)用在該項目上所選擇的使用期限有聯(lián)系。大多數(shù)的設(shè)計是在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上選取的。
在公式中的最長短邊長度(W)，是選取該項目上最大玻璃板塊的短邊長度。這個模式是假設(shè)在項目上所使用的玻璃板塊的尺寸都是最大的，這個假設(shè)也是最苛刻的。除非所有最大尺寸的玻璃都使用，否則這個假設(shè)的安全系數(shù)已經(jīng)遠遠超過了實際上需要的設(shè)計了。
結(jié)構(gòu)膠的設(shè)計強度(SDS)，代表結(jié)構(gòu)膠在施加載荷的情況下允許的最大強度。在結(jié)構(gòu)裝配已開始，20psi 或者 140Kpa 已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用和接受。但在建筑膠行業(yè)里面，大多數(shù)的結(jié)構(gòu)膠都能夠大大超越這個數(shù)值，一般來說都能夠達到 4-8倍的安全系數(shù)。為了滿足不標準化的施工條件，質(zhì)量控制，施工工藝和控制產(chǎn)品差異的需求，提供一個合理的安全系數(shù)是非常基本和必要的。然而，建立在 3 個參數(shù)基礎(chǔ)上的安全系數(shù)， 往往超過了結(jié)構(gòu)膠寬度真實的需求。具有諷刺意義的是，很多人認為更大的結(jié)構(gòu)膠寬度能夠帶來更多的安全系數(shù)，相反，當結(jié)構(gòu)膠寬度過大的時候反而會引起一些操作上的失誤。一般來講，對于單組份結(jié)構(gòu)膠，寬度超過 15mm 已經(jīng)是比較大的了。較小厚度的結(jié)構(gòu)膠節(jié)點， 在大寬度的時候是很難注入節(jié)點里面的，即使是有經(jīng)驗的工人和使用較好的打膠機也不例外。另外，一個較大寬度帶來可能或不可避免的疑慮是當注膠的時候可能會有大量氣泡帶入或者空氣不能排除，這些氣泡或空氣的進入，明顯的較少了結(jié)構(gòu)膠之間或結(jié)構(gòu)膠和玻璃，型材（詞條“型材”由行業(yè)大百科提供）間的接觸，從而導致強度的減弱。
當時用經(jīng)驗公式計算出的結(jié)構(gòu)膠寬度大于 15mm 時，我們有 3 種方法來對工程項目進行重新核對，在不影響設(shè)計安全的情況下，檢查這么大寬度的結(jié)構(gòu)膠是否真的需要。
1. 梯形承載的計算方法
這種方法被認為比較準確地反映了在玻璃上的受力情況。使用這種方法計算時，建筑設(shè)計風壓(DWL), 最長短邊長度(W),結(jié)構(gòu)膠設(shè)計強度(SDS)都沒有改變，同時也不會減少他們的安全系數(shù)。這種方法就是比經(jīng)驗公式更加合理的分配施加在玻璃上的載荷。
為了更加簡便的分析，我們假設(shè)施加在玻璃上的載荷是由兩個對邊的結(jié)構(gòu)膠來承受(比方說 A 和 C)，見下圖。另外兩個對邊(B 和 D) 沒有任何限制并且對于風壓不提供任何支撐。在大多數(shù)兩邊結(jié)構(gòu)的裝配中，B 和 D 部分或者使用鋁框格，或者壓平修整，這樣一來兩邊結(jié)構(gòu)的裝配就變成了四邊結(jié)構(gòu)。另外兩邊(B 和 D) 受到的強度需要在使用鋁框格的時候計算強度是否滿足。
同時，在工程學上面使用梯形承載計算方法是比較常用的，這種現(xiàn)實的承載方式能夠具體分配在玻璃上的載荷。一般這種方法比較適合長寬比在 2：1 的時候。見下圖。
下面的一個案例是傳統(tǒng)設(shè)計方法和梯形設(shè)計方法的比較，分別得出不同的結(jié)構(gòu)膠寬度。使用這種合理的設(shè)計方法，可以在不變的設(shè)計安全情況下減少結(jié)構(gòu)膠的寬度。
2. 增加結(jié)構(gòu)膠設(shè)計強度, SDS
在第二種可選擇的方案中，把基本的計算方法中結(jié)構(gòu)膠設(shè)計強度 SDS 提高，增加到整個行業(yè)可以接受的范圍里面，而不是以往的 20psi 或 140kpa。ASTM C-1135 是測試結(jié)構(gòu)膠在各種環(huán)境條件下的試驗方法，其中規(guī)定在各種條件測試下得出的最小拉伸強度為 50psi 或者是 345kpa，所有的結(jié)構(gòu)膠測試出來的數(shù)據(jù)都大大超過這個范圍。相比結(jié)構(gòu)膠的設(shè)計強度(20psi 或 140kpa)，都可以達到至少 2.5 倍的安全系數(shù)。當測試 ASTM C1135 的時候，大多數(shù)的結(jié)構(gòu)膠都能夠給出超過 100psi 或者690kpa 的最大拉伸強度，從而給出了一個更加安全的設(shè)計結(jié)構(gòu)。對于個別案例，在需要的時候結(jié)構(gòu)膠的生產(chǎn)廠家可以給出一個相比傳統(tǒng)公式更加高的設(shè)計強度。在這種案例中，需要有大量的實驗數(shù)據(jù)來證明結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)品的實際最大拉伸強度，提供一個可靠的，可以接受的安全數(shù)據(jù)來滿足項目的要求。
中國的幕墻標準 JC/T102-2003 中，允許的結(jié)構(gòu)膠設(shè)計強度已經(jīng)更改為28.5psi 或者是 200kpa，現(xiàn)在已經(jīng)在所有國內(nèi)幕墻項目上應(yīng)用。下面的一個案例是使用中國新的規(guī)范和傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較。當使用這種合理的設(shè)計方法時，是用減少的安全系數(shù)來增加結(jié)構(gòu)膠的設(shè)計強度 SDS，這種方法必須得到相關(guān)設(shè)計師，業(yè)主，結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)廠家的認可。
3. 綜合拉伸和剪切強度的作用
這種結(jié)構(gòu)，注入結(jié)構(gòu)膠不單單應(yīng)用在玻璃板片的背后，而且在玻璃的四周也同時注入，固化以后形成 L 型的節(jié)點，那結(jié)構(gòu)膠所產(chǎn)生的作用實際上是綜合了拉伸和剪切的強度，為A和B兩個部分，如圖所示。
基本的結(jié)構(gòu)膠計算方式可以用來計算 A 和 B 共同作用下結(jié)構(gòu)膠的寬度。對于 A 部分來說，結(jié)構(gòu)膠所承受的強度已經(jīng)在前面介紹過了。而對于 B 部分來講，是在玻璃受到風壓的時候表現(xiàn)出來的剪切力，ASTM C-961 是用來測量結(jié)構(gòu)膠剪切力的強度，可以用來確定結(jié)構(gòu)膠表現(xiàn)出來的強度。
假如結(jié)構(gòu)膠的剪切強度能夠達到或大于 100psi 或 690kpa, 我們可以討論得出對于 B 部分，同樣可以使用 20psi(140kpa)作為剪切強度的設(shè)計強度，也擁有至少5 倍的安全設(shè)計。從下面的計算案例可以看到，單單使用 A 部分強度的計算結(jié)果和同時使用 A和 B 部分共同作用下的計算方法。當結(jié)構(gòu)膠剪切力存在的時候，同樣可以看作結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)生的一種抗拒力，這樣結(jié)構(gòu)膠寬度就能夠明顯的減少。 但要注意，不管什么情況下，A 部分結(jié)構(gòu)膠的最小寬度要達到 6mm。
在開始的時候，最理想的還是選用基本的經(jīng)驗公式來計算結(jié)構(gòu)膠的寬度， 當然可以利用上面任何一種計算方式對結(jié)構(gòu)進行重新審核。比較適合的規(guī)則當然是在寬度小于 15mm 的時候選用基本的計算方法，當出現(xiàn)大于 15mm 的寬度是，可以請教設(shè)計師，技術(shù)工程師，甚至是結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)廠膠來評估選用比較合適的計算方式。幕墻工程的安全責任依靠設(shè)計師，幕墻公司和結(jié)構(gòu)膠的生產(chǎn)廠家加入到節(jié)點設(shè)計和施工操作上。同時保證安全還是首要的任務(wù)。
以上提出的幾種重復計算方法都能夠有效的減少結(jié)構(gòu)膠的寬度。現(xiàn)在需要大家共同認識到這種合理的設(shè)計理念，既有效的減少材料的浪費，同時又維護公共安全的責任。
關(guān)于幕墻系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)膠計算方法及設(shè)計概念的知識就介紹到這里了，看過之后對你有什么幫助或者啟示嗎?可能會有很多不足的地方，所以，關(guān)于幕墻系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)膠計算方法這里未提及的，而恰巧你們又知道的，歡迎評論區(qū)留言告訴中國幕墻網(wǎng)ALwindoor.com小編。我們一起探討，共同補充!中國幕墻網(wǎng)ALwindoor.com小編在評論區(qū)等你哦!!!
