幕墙系统中结构胶计算方法和设计概念之二

马俭明

1.梯形承载的计算方法

　　这种方法被认为比较准确地反映了在玻璃上的受力情况。使用这种方法计算时，建筑设计风压(DWL),较长短边长度（W）,结构胶设计强度(SDS)都没有改变，同时也不会减少他们的安全系数。这种方法就是比经验公式更加合理的分配施加在玻璃上的载荷。

　　为了更加简便的分析，我们假设施加在玻璃上的载荷是由两个对边的结构胶来承受（比方说A和C），见下图。另外两个对边(B和D)没有任何限制并且对于风压不提供任何支撑。在大多数两边结构的装配中，B和D部分或者使用铝框格，或者压平修整，这样一来两边结构的装配就变成了四边结构。另外两边(B和D)受到的强度需要在使用铝框格的时候计算强度是否满足。

　　同时，在工程学上面使用梯形承载计算方法是比较常用的，这种现实的承载方式能够具体分配在玻璃上的载荷。一般这种方法比较适合长宽比在2：1的时候。见下图。

　　下面的一个案例是传统设计方法和梯形设计方法的比较，分别得出不同的结构胶宽度。使用这种合理的设计方法，可以在不变的设计安全情况下减少结构胶的宽度。

　　2.增加结构胶设计强度,SDS

　　在第二种可选择的方案中，把基本的计算方法中结构胶设计强度SDS提高，增加到整个行业可以接受的范围里面，而不是以往的20psi或140kpa。ASTM C-1135是测试结构胶在各种环境条件下的试验方法，其中规定在各种条件测试下得出的较小拉伸强度为50psi或者是345kpa，所有的结构胶测试出来的数据都大大超过这个范围。相比结构胶的设计强度（20psi或140kpa），都可以达到至少2.5倍的安全系数。当测试ASTM C1135的时候，大多数的结构胶都能够给出超过100psi或者690kpa的较大拉伸强度，从而给出了一个更加安全的设计结构。对于个别案例，在需要的时候结构胶的生产厂家可以给出一个相比传统公式更加高的设计强度。在这种案例中，需要有大量的实验数据来证明结构胶产品的实际较大拉伸强度，提供一个可靠的，可以接受的安全数据来满足项目的要求。

　　中国的幕墙标准JC/T102-2003中，允许的结构胶设计强度已经更改为28.5psi或者是200kpa，现在已经在所有国内幕墙项目上应用。下面的一个案例是使用中国新的规范和传统设计方法的比较。当使用这种合理的设计方法时，是用减少的安全系数来增加结构胶的设计强度SDS，这种方法必须得到相关设计师，业主，结构胶生产厂家的认可。

　　3.综合拉伸和剪切强度的作用

　　这种结构，注入结构胶不单单应用在玻璃板片的背后，而且在玻璃的四周也同时注入，固化以后形成L型的节点，那结构胶所产生的作用实际上是综合了拉伸和剪切的强度，为A和B两个部分，如图所示。

　　基本的结构胶计算方式可以用来计算A和B共同作用下结构胶的宽度。对于A部分来说，结构胶所承受的强度已经在前面介绍过了。而对于B部分来讲，是在玻璃受到风压的时候表现出来的剪切力，ASTM C-961是用来测量结构胶剪切力的强度，可以用来确定结构胶表现出来的强度。

　　假如结构胶的剪切强度能够达到或大于100psi或690kpa,我们可以讨论得出对于B部分，同样可以使用20psi(140kpa)作为剪切强度的设计强度，也拥有至少5倍的安全设计。从下面的计算案例可以看到，单单使用A部分强度的计算结果和同时使用A和B部分共同作用下的计算方法。当结构胶剪切力存在的时候，同样可以看作结构胶产生的一种抗拒力，这样结构胶宽度就能够明显的减少。但要注意，不管什么情况下，A部分结构胶的较小宽度要达到6mm。

　　在开始的时候，较理想的还是选用基本的经验公式来计算结构胶的宽度，当然可以利用上面任何一种计算方式对结构进行重新审核。比较适合的规则当然是在宽度小于15mm的时候选用基本的计算方法，当出现大于15mm的宽度是，可以请教设计师，技术工程师，甚至是硅胶生产厂胶来评估选用比较合适的计算方式。幕墙工程的安全责任依靠设计师，幕墙公司和硅胶的生产厂家加入到节点设计和施工操作上。同时保证安全还是首要的任务。

　　以上提出的几种重复计算方法都能够有效的减少结构胶的宽度。现在需要大家共同认识到这种合理的设计理念，既有效的减少材料的浪费，同时又维护公共安全的责任。