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結構膠作為玻璃幕墻的重要輔助材料，在幕墻安全體系中起著至關重要的作用。幕墻單元割膠檢查作為幕墻安全檢查的重要手段而被大多數(shù)幕墻廠家所采用，用于直接判定結構膠實際施工品質的好壞。對于割膠的檢查方法并無明顯爭議，但對于割膠的結果判定上往往會出現(xiàn)一些紛爭。當出現(xiàn)粘結失敗，哪怕僅是小面積失敗，無疑會降低幕墻單元的安全性;但是，一些施工方或從業(yè)人員認為，既然在GB 16776—2005《建筑用硅酮結構密封膠》的測試中，要求測試樣品的粘結破壞比例在5%之內就可判定為合格，那么實際割膠檢測中粘結失敗的面積小于總粘結面積的5%就可以判定為合格。這種觀點是否準確，有待驗證。
01、案例模型
本研究采用陶熙TM 993N 建筑用硅酮結構密封膠作為粘結用結構膠，以未出現(xiàn)粘結失敗的幕墻單元作為參照模型，其中單片玻璃尺寸2000 mm×1200 mm×8 mm、結構膠尺寸11 mm×6 mm，將玻璃四邊用結構膠粘接在鋁型材上，玻璃的楊氏模量（詞條“楊氏模量”由行業(yè)大百科提供）為72000 MPa、泊松比0.2，鋁型材的楊氏模量為70 000 MPa、泊松比0.33。采用ABAQUS有限元分析軟件進行模型研究，如圖1所示，模型模擬參數(shù)設置條件包括：1)單元網(wǎng)格尺寸硅酮膠1 mm、玻璃4 mm，單元類型C3D8IH(硅酮膠)、C3D8I(玻璃);2)邊界處界面節(jié)點綁定為玻璃-硅酮膠-鋁型材，鋁型材節(jié)點移動自由度約束U1=U2=U3=0;3)均勻作用于玻璃板片表面外力P=-2.5 kPa;4)玻璃和鋁型材的材料模型為線性彈性模型，硅酮結構膠的材料模型為高彈性模型。
圖1 幕墻單元的有限元分析模型
02、粘結失敗案例
模擬粘結失敗的情況需要考慮的因素眾多，如粘結失敗的比例、形狀、數(shù)量、位置等。在此研究中，綜合考慮后首先選擇影響可能性最大的部分因素進行模擬分析，粘結失敗的形狀固定為長方形，設定粘結失敗比例為5%，對不同粘結失敗的數(shù)量、位置等進行了20個案例分析，案例0為未粘結失敗的參照案例，具體見表1。
表1 粘結失敗案例表
03、參照案例結果
圖2所示為表1中案例0的有限元分析模擬結果，模擬預測了幕墻單元在風荷載作用下的應力變形、玻璃面板的應力情況以及最為重要的結構膠應力分布情況。可以發(fā)現(xiàn)，未出現(xiàn)粘結失敗的玻璃面板（詞條“面板”由行業(yè)大百科提供）受力發(fā)生撓曲時，最大的撓曲出現(xiàn)在面板中心，達到11.4 mm，玻璃面板的中心最大主應力為24 MPa;鋁型材的應力集中出現(xiàn)在長邊中部，硅酮結構膠的最大應力達到0.382 MPa。
圖2 無粘結失敗的參考案例(案例0)有限元分析
04、粘結失敗結果
作為對比，圖3和圖4分別展示了粘結失敗模型的有限元分析結果，其中圖3代表了在玻璃板片長邊中心出現(xiàn)粘結失敗(表1中案例1)，圖4代表了玻璃板片對頂角出現(xiàn)粘結失敗(表1中案例20)。兩幅圖中玻璃的撓曲變形及玻璃應力云圖非常接近，但是硅酮結構膠則完全不同。
圖3 粘結失敗在長邊中心處(案例1)的有限元分析
圖4 粘結失敗在對頂角(案例20)的有限元分析
對于圖3(案例1)中玻璃板片長邊中間處的粘結失敗，硅酮結構膠的應力集中在粘結失敗處的兩端，最大的應力達到0.809 MPa;對于圖4(案例20)中玻璃板片對頂角的粘結失敗，硅酮結構膠的應力集中在長邊的中間，最大應力達到0.383 MPa，這個值非常接近未粘結失敗的案例0。
05、結果綜述
對表1所列所有案例進行模擬分析，得到了表2的結果。可以發(fā)現(xiàn)，案例中的粘結失敗對玻璃的撓曲變形和應力影響很小，但對于硅酮結構膠應力起到了顯著的影響，粘結失敗出現(xiàn)的位置起決定性的作用，粘結失敗處越靠近玻璃板片邊部(長邊或短邊)的中心，硅酮結構膠受到的應力越大;與之相反的是，當粘結失敗處越靠近玻璃板片的角部，硅酮結構膠受到的應力越小。
表2 粘結失敗的案例分析結果
粘結失敗的分布情況顯著地影響了硅酮結構膠的應力，相同的粘結失敗率，一整塊粘結失敗區(qū)域相比于分成幾塊粘結失敗區(qū)域會產(chǎn)生更大的應力，因此案例1、2一整塊粘結失敗發(fā)生在玻璃板片的長邊和短邊中間處的情況最為糟糕，而案例18、19、20相對應的情況較好，都是粘結失敗發(fā)生在角部，仍能滿足結構膠設計安全要求。
06、劃重點
1、5%以下的粘結失敗對玻璃撓曲變形和應力影響很小，但會顯著影響結構膠的應力。
2、粘結失敗的分布情況會顯著影響結構膠的應力，相同的粘結失敗比例，一整塊的粘結失敗區(qū)域會比分成幾塊粘結失敗區(qū)域產(chǎn)生更高的結構膠應力。
3、粘結失敗的位置起到?jīng)Q定性作用，粘結失敗處越靠近玻璃板片邊部(長邊或短邊)的中心，硅酮結構膠受到的應力越大;與之相反的是，當粘結失敗處越靠近玻璃板片的角部，硅酮結構膠受到的應力越小。
根據(jù)以上的有限元模擬分析研究可以清楚地看到，在幕墻結構性裝配里，即使出現(xiàn)非常小比例的結構膠粘結失敗都會對結構膠的應力產(chǎn)生顯著的影響，因此必須遵循結構膠供應商的施工建議，重視結構膠的施工品質，在幕墻項目割膠檢查中嚴格把關，避免結構膠出現(xiàn)粘結失敗。
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