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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一些紛爭。當出現粘結失敗，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，模型模擬參數設置條件包括：1)單元網格尺寸硅酮膠1 mm、玻璃4 mm，單元類型C3D8IH(硅酮膠)、C3D8I(玻璃);2)邊界處界面節點綁定為玻璃-硅酮膠-鋁型材，鋁型材節點移動自由度約束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。可以發現，未出現粘結失敗的玻璃面板（詞條“面板”由行業大百科提供）受力發生撓曲時，最大的撓曲出現在面板中心，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粘結失敗(表1中案例1)，圖4代表了玻璃板片對頂角出現粘結失敗(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。可以發現，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，一整塊粘結失敗區域相比于分成幾塊粘結失敗區域會產生更大的應力，因此案例1、2一整塊粘結失敗發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域會比分成幾塊粘結失敗區域產生更高的結構膠應力。
3、粘結失敗的位置起到決定性作用，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，即使出現非常小比例的結構膠粘結失敗都會對結構膠的應力產生顯著的影響，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，避免結構膠出現粘結失敗。
