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隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展,建筑造型逐漸個(gè)性化,建筑幕墻的形式也隨之多樣化、復(fù)雜化。人們對(duì)建筑的要求越來越高,美觀、舒適、節(jié)能、環(huán)保都是建筑師在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題,要達(dá)到這四者的完美統(tǒng)一,現(xiàn)有的技術(shù)、材料和工藝水平有時(shí)已經(jīng)無法滿足建筑師的要求,迫切需要新技術(shù)、新材料、新工藝的推出來解決這些問題。
目前,玻璃幕墻行業(yè)有些情況非常值得關(guān)注:
1.?高層、超高層建筑的隱框玻璃幕墻;
2.?玻璃板塊、分格特別大的隱框玻璃幕墻;
3.?由于節(jié)能、安全等方面的要求,要使用夾層中空玻璃的隱框玻璃幕墻;
4.?在抗震9度設(shè)防的地區(qū)建造的隱框玻璃幕墻。
上述幾種情況,玻璃幕墻使用的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠所需承受的荷載均可能較常規(guī)玻璃幕墻大,如果遇到上述幾種情況的組合,按照現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,結(jié)構(gòu)膠的寬度將大大增加。
JGJ 102-2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)中對(duì)于結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度有下面一些要求:
1.?寬度大于等于7mm;厚度大于等于6mm;厚度≤寬度≤2倍厚度;厚度≤12mm。
2.?硅酮結(jié)構(gòu)密封膠應(yīng)根據(jù)不同的受力情況進(jìn)行承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算。在風(fēng)荷載、水平地震作用下,硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng)大于其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1,f1應(yīng)取0.2N/mm2;在永久荷載作用下,硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值不應(yīng)大于其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f2,f2應(yīng)取0.01N/mm2。
3.?豎向隱框、半隱框玻璃幕墻中玻璃和鋁框之間硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘接寬度,非抗震設(shè)計(jì)時(shí),可取第a、c款計(jì)算的較大值;抗震設(shè)計(jì)時(shí),可取第b、c款計(jì)算的較大值。
a)?在風(fēng)荷載作用下的粘接寬度計(jì)算:
b)?在風(fēng)荷載和水平地震作用下的粘接寬度計(jì)算:
c)?在玻璃永久荷載作用下的粘接寬度計(jì)算:
4.?水平倒掛的隱框、半隱框玻璃和鋁框之間硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的粘接寬度計(jì)算:
在一般的荷載情況下,按照上面的公式進(jìn)行計(jì)算,結(jié)構(gòu)膠的寬度通??梢韵拗圃?-24mm范圍內(nèi),滿足《規(guī)范》的要求。但是,在遇到上述幾種情況或上述幾種情況的組合時(shí),結(jié)構(gòu)膠的寬度經(jīng)常超過24mm,有時(shí)甚至達(dá)到40mm以上。
比如,某工程各參數(shù)如下:
玻璃:8+1.52PVB+10+12A+10;
玻璃尺寸:1448mm×4426 mm;
水平組合荷載設(shè)計(jì)值W合=8.941KPa;
垂直組合荷載設(shè)計(jì)值qG =0.860 KPa;
按照《規(guī)范》計(jì)算:
取兩者的最大值,硅酮結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度達(dá)47mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于24mm,不僅無法滿足《規(guī)范》要求的7-24mm的范圍,也會(huì)嚴(yán)重影響幕墻的視覺效果,更會(huì)由于鋁材耗費(fèi)量的增加而大大增加幕墻建造的成本。
那么,有沒有可能在保證安全的前提下減小結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度呢?從上面的計(jì)算公式可以看出,由于所有的參數(shù)都是固定的,只有提高硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1、f2才能減小結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度。
JGJ 102-2003 條文說明第5.6.2條解釋了硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1、f2的取值依據(jù):“現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠》GB 16776中,規(guī)定了硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉伸強(qiáng)度值不低于0.6N/m2,在風(fēng)荷載或地震作用下,硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的總安全系數(shù)取不小于4,套用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法,風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4,地震作用分項(xiàng)系數(shù)取1.3,則其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1約為0.21~0.195N/m2,本規(guī)范取為0.2N/m2,此時(shí)材料分項(xiàng)系數(shù)約為3.0。在永久荷載(重力荷載)作用下,硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f2取為風(fēng)荷載作用下強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的1/20,即0.01N/m2。”
根據(jù)上述說明,如果硅酮結(jié)構(gòu)膠的拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值大于0.6 N/m2,就有可能在不降低安全系數(shù)的前提下提高硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1、f2,從而減小硅酮結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度。
廣州市白云化工有限公司生產(chǎn)的白云牌SS921/SS922超高性能硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1.2MPa,是GB16776規(guī)定的拉伸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(0.6MPa)的2倍,按照《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ 102-2003條文說明5.6.2對(duì)結(jié)構(gòu)膠設(shè)計(jì)參數(shù)的取用方法,可將硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1、f2分別提高至原來的2倍,即f1=1.2/3.0=0.4N/mm2、f2=1.2/60.0=0.02N/mm2。
按照f1=0.4N/mm2、f2=0.02N/mm2進(jìn)行上面的計(jì)算
結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬度小于24mm,在保證幕墻安全性的前提下,滿足了幕墻美觀的需要,同時(shí)節(jié)省了鋁材的用量,可謂一舉多得。
在廣州西塔主塔樓幕墻工程中,設(shè)計(jì)師選用白云牌SS922超高性能硅酮結(jié)構(gòu)密封膠,將結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1、f2分別提高至原來的2倍,減小了硅酮結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)寬度。
如此大幅度地提高硅酮結(jié)構(gòu)密封膠的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,在國內(nèi)尚屬首次。由于沒有先例,為了確保幕墻的安全,設(shè)計(jì)師還設(shè)置了托條和安全夾等雙重保護(hù)措施。在專家論證會(huì)上,設(shè)計(jì)方案獲得了與會(huì)專家的一致認(rèn)同。
綜上所述,在大荷載作用下,隱框玻璃幕墻結(jié)構(gòu)膠寬度的設(shè)計(jì),可以通過選用高性能的硅酮結(jié)構(gòu)密封膠、提高其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f1、f2并設(shè)置一定保護(hù)措施的方式來減小硅酮結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬度,使幕墻既安全又美觀。
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