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馬啟元:倍增幕墻玻璃粘結(jié)強度設(shè)計值的風(fēng)險

來源:2009年會論文集  作者:馬啟元  日期:2009-4-3
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摘要:分析了硅酮結(jié)構(gòu)膠非線性力學(xué)特性、粘結(jié)與傳統(tǒng)機械連接的差別、結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值和標準值的設(shè)定依據(jù),例證倍增玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值的風(fēng)險。建議高重要性建筑不應(yīng)提高強度設(shè)計值,倍增枯結(jié)節(jié)點的設(shè)計荷載,而應(yīng)選用高性能結(jié)構(gòu)膠,提高設(shè)計安全系數(shù)。
關(guān)鍵詞:幕墻:粘結(jié):強度:設(shè)計值:風(fēng)險
 

  【專家檔案】
  專家姓名:馬啟元
  技術(shù)職稱:教授級高級工程師 
  技術(shù)職務(wù):顧問、技術(shù)委員會委員
  專長:航空密封材料及工藝、建筑膠粘密封材料及工藝技術(shù)、標準化研究、質(zhì)量管理體系。
從事專業(yè):1962年西北工業(yè)大學(xué)高分子材料工程系畢業(yè)分配北京航空材料研究院,任航空技術(shù)委員會秘書、科技處助理員、膠接及密封材料專業(yè)技術(shù)員、工程師、專業(yè)組長、高級工程師;1992年調(diào)入中國化建公司,任企業(yè)發(fā)展部主任、副總工程師、教授級高級工程師,獲國務(wù)院突出貢獻專家津貼;1997年負責(zé)組建北京西令膠粘密封材料公司,任總工程師、質(zhì)量管理代表。   <<<<專家詳細資料及論文集

     某標高300m國際金融大廈超大玻璃幕墻工程設(shè)計中,為減少硅酮結(jié)構(gòu)密封膠用量、縮小金屬型材斷面、節(jié)省幕墻制造成本并獲得更好外觀,超規(guī)范將硅酮結(jié)構(gòu)密封膠強度設(shè)計值從0. 14MPa提高到0. 40MPa。如此大幅提高結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值,而且首先在重要性極高的建筑上進行大荷載下減小隱框玻璃幕墻粘結(jié)尺寸的嘗試,國內(nèi)屬首次,國際上也未見先例。國外先進標準設(shè)定0. 14NIPa為結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)強度設(shè)計的最高限值,我國建筑規(guī)范將強度設(shè)計值0. 14MPa納人強制條款,超規(guī)范設(shè)計應(yīng)進行驗證試驗和風(fēng)險評估。本文分析了結(jié)構(gòu)膠非線性力學(xué)特性、粘結(jié)與傳統(tǒng)機械連接的差別、強度設(shè)計值和標準值的設(shè)定,例證結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)荷載效應(yīng)與荷載的非線性關(guān)系和線性提高強度設(shè)計值的風(fēng)險。重要性較高的建筑應(yīng)提高承載安全系數(shù),采用高性能材料提高粘結(jié)可靠性耐久性,而不是提高結(jié)構(gòu)膠強度設(shè)計值增大粘結(jié)膠縫的荷載。 

  1.硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的力學(xué)特征 

  圖2、圖3是以速度5 mm/min拉伸結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)力一應(yīng)變曲線,加大試驗數(shù)據(jù)采集密度(如圖3產(chǎn)品B曲線由7000個數(shù)據(jù)組成)并局部放大,可以分辨初始段為直線并判定OA直線段的斜率,即材料的比例極限,斜率為產(chǎn)品“初始模量”—楊氏模量E。,如圖2、圖3中該值分別為0.08/0.07=1.1(MPa)、0.04/0.065=0.62(MPa);繼續(xù)拉伸后曲線斜率遞減呈非線性彈性。一般橡膠材料報告通過原點的切線C點的正割模量,以此值(或以拉伸變形0.10時的正割模量)報告為材料的彈性模量,在c點內(nèi)撤除拉力,材料可恢復(fù)原始形狀,由圖2、圖3可見試驗結(jié)構(gòu)膠的模量分別為0. 18MPa/0. 10、0. 23 MPa/0. 17;超過C點后拉伸進人彈塑段,在很寬的區(qū)間內(nèi)曲線斜率銳減,應(yīng)變迅速增大,直至應(yīng)變增加而應(yīng)力卻不增加達到屈服段,曲線斜率為0直至斷裂。在彈塑段和屈服段撤除拉力,材料的原始形狀不能恢復(fù)。結(jié)構(gòu)膠的最大拉伸強度是屈服段的極限強度。不同的結(jié)構(gòu)膠的彈性模量和c切點正割模量不同,量值與材料極限強度沒有比例關(guān)系。 

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