中国幕墙网 2016年会论文集系列 未经许可不得转载 违者必究
引言
我国早在20世纪80年代开始推广使用玻璃幕墙，如今各个城市玻璃幕墙随处可见。玻璃幕墙中的硅酮结构胶是重要建筑材料，它粘结玻璃与副框，承载着风压等荷载（词条“荷载”由行业大百科提供）影响，硅酮结构胶的粘结可靠性（词条“可靠性”由行业大百科提供），影响着整个幕墙的安全性能。然而，硅酮结构胶质保年限一般为10年，超质保期的玻璃幕墙粘结可靠与否关系着人民生命财产的安全。
近年来，由于硅酮结构胶的粘结失效，导致玻璃脱落伤人事件时有发生。如何有效检测、评估既有玻璃幕墙硅酮结构胶的粘结可靠性是近年来研究人员致力解决的问题。《建筑用硅酮结构密封胶》(GB16776-2005)[1]虽然对硅酮结构胶力学性能及相关试验方法有了一定的规定，但该规范评价的对象仅为胶产品本身，检测方法也只针对试验室内。既有幕墙硅酮结构粘结可靠性现场检测、评估方法尚处研发、制订中。笔者长期从事幕墙现场检测，有针对性提出推杆法幕墙检测新技术，可以现场快速、无损地检测玻璃幕墙硅酮结构胶粘结性能。
1 推杆法检测思路
如何评价硅酮结构胶、玻璃、副框之间的连接可靠性状态，最直接的方法就是在一定荷载作用下，观察三者之间连接有无异常现象或失效特征。根据该思路，最为可靠、准确的一种检测方法是静压箱法，该方法把被检测幕墙单元进行全部封闭，然后进行风压试验。所谓的可靠与准确，就是胶在试验荷载作用下受力状态与实际幕墙所受风荷载（词条“风荷载”由行业大百科提供）受力状态基本相同。不过该方法检测成本较高，在既有玻璃幕墙现场实际运用有很大的局限性。推杆法检测就是根据以上检测思路，并与静压箱法能建立起等效的一种高效快捷检测新技术。
推杆法检测，利用幕墙立柱或横梁为背面支撑结构，采用机械固定装置锁紧仪器与支撑结构。然后根据被测板块尺寸的大小，把刚性杆件组合成一定尺寸，在特定的加载位置内，对板块进行试验力加载，检验硅酮结构胶粘结可靠性。该方法根据测试板块尺寸不同，杆件可以自由组合来满足尺寸要求。检测操作简单、设备便携程度高，该方法与相关检测设备已获得中国国家发明专利(见图1)。
3 推杆法检测等效作用原理
3.1 风压作用下玻璃板块硅酮结构胶的受力特性分析
玻璃幕墙最常见荷载为风荷载，在水平风载作用下，玻璃会产生一定的弯曲变形，玻璃的弯曲变形，硅酮结构胶所受的拉力会减少，并产生一部分剪切分力。由于玻璃刚度较硅酮结构胶刚度大，根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003[2]设计规范，玻璃变形挠度限值应小于短边长度的1/60，在此玻璃的变形弯曲限值作用下，其胶受拉力因变形减少为：30/(30×30+1)0.5=99%，增加的剪切力为1/(30×30+1)0.5=3%，两种内力比1/30=3.3%。综合以上，因玻璃弯曲变形导致对支承硅酮结构胶内力的影响程度不会超过10%。所以《玻璃幕墙工程（词条“玻璃幕墙工程”由行业大百科提供）技术规范》(JGJ102-2003)第5.6.3条款硅酮结构胶设计规定，在风荷载作用下，板块受力状态相当于均匀荷载双向板，支承边缘最大线均布拉力为aw/2，该拉力由胶的粘结力（词条“粘结力”由行业大百科提供）承受，即：
ƒ1cs=aw/2(1)
式中，ƒ1——硅酮结构胶在风荷载作用下的强度设计取值;
cs——硅酮结构胶宽度;
a——玻璃板块短边尺寸;
w——风荷载设计取值。
3.2 推杆法加载原理与等效作用
推杆法检测思路是通过图示编号4加载手柄产生集中试验力，该集中试验力通过推杆6分散成沿玻璃4条边长方向均匀的线荷载，然后通过近处玻璃传递给周边硅酮结构胶，考察硅酮结构胶、玻璃及副框之间的连接可靠性能。当杆件刚度符合一定技术要求时，加载位置一定时，根据试验验证，硅酮结构胶的受力状态可以近似等效为均匀荷载沿双向板传递，推杆法检测结果与静压箱法测试胶的变形量基本相同。
4 推杆法检测技术要求
4.1 推杆刚度技术要求
由于推杆法手柄所产生的试验力为集中力，此集中力依靠四边推杆进行分解成线荷载，如果杆件的刚度较小，在图示中手柄4产生的集中力作用下，推杆着力部位会发生较大的弯曲变形，导致试验力无法分解成均匀的线荷载。通过试验验证，加载所用各伸缩推杆刚度应满足加载刚度要求，即在3倍设计载荷作用下，长边推杆远端与近端压应变或拉应变差值不应大于5%，这样推杆传递的荷载可以认为是集中力作用下沿杆件边长分成的等效线荷载。
4.2 推杆加载位置
由于推杆法检测硅酮结构胶，推杆刚度增加了玻璃板块的刚度，在风荷作用下，玻璃板块刚度的增加，玻璃的变形将会大大减少，由于变形减少，胶的受力角度将变小，tg值远低于1/30，胶的侧向剪切力更小，根据试验研究结果，胶的变形值较静压箱偏小。为了与静压箱法建立等效受力效果，我们通过调节推杆离边缘胶缝的距离，降低整个试验板块的相对刚度，以达到胶受力状态与风压作用基本等效。
以常见6mm钢化玻璃（词条“钢化玻璃”由行业大百科提供）为例，制作长短比为1，1.5、2.0等不同比例试验板块，同一比例又制作了几组不同尺寸，每种规格又分别制作了成单玻与中空玻璃，然后进行静压箱法试验、推杆法比对试验，测量不同载荷作用下胶的变形量，建立等效作用机理。试验结果表明，推杆的等效作用位置为：单玻类型板块，距玻璃板边1/8边长处位置布置推杆，每侧推杆长度为0.75倍板块边长;中空玻璃，距玻璃板边1/6边长处布置杆件, 每侧推杆长度为2/3倍板块边长。推杆布置如图2所示。
4.3 仪表安装与固定
推杆法现场检测硅酮结构胶粘结可靠性，以胶的变形为主要监测对象，试验过程中采用分级加载，由于每级加载胶的变形增量较小，一般采用千分表监测胶的变形。由于硅酮结构胶粘结玻璃而隐藏在玻璃内表面板（词条“面板”由行业大百科提供）边处，千分表应在玻璃外侧固定，仪表指针应沿表面胶缝宽度方向垂直居中放置，只有此处测量的变形值才是胶的变形量，远离胶缝所测的结果是玻璃与胶的综合变形值，其量值上远大于胶自身变形量。
4.4 试验力加载与读数
试验力加载采用分级加载，每级加载等效风压一般为250Pa;手动加载过程中应尽量保持匀速加载，加载速度及其均匀性直接影响着硅酮胶的变形量，每级加载时间一般以3～5分钟为宜;分级加载时，每一级应稳载一定时间，观察胶缝有无撕裂、脱胶等异常现象发生，并记录力值下降情况及胶的变形量。根据试验验证，胶的变形受稳载时间影响很大， 5分钟稳载胶的变形量与1个小时稳载变形量差值可达10%～30%，试验结果表明，硅酮结构胶在分级试验力作用下稳载10～15分钟，胶的变形趋势趋于缓和与稳定，所以检测时应稳载15分钟，然后记录相关试验数据作为评价该级荷载作用下胶的连接可靠性依据。
5 推杆法检测胶连接可靠性的评估方法
经试验验证，推杆法检测既有幕墙硅酮结构胶粘结可靠性，结构胶的粘结失效、破坏的特征为：在荷载作用下，硅酮结构胶、玻璃及副框界面出现撕裂、脱胶等宏观异常现象发生;在加载稳载期间，荷载下降值超过10%。
根据以上特征可以得知：既有幕墙硅酮结构胶连接可靠应符合以下技术规定：在设计荷载作用下，硅酮结构胶连接界面不应出现宏观异常现象;在分级加载稳载过程中，仪器仪表力的下降值不应超过10%。否则，既有幕墙硅酮结构胶的粘结可靠性能视为不可靠，存在安全隐患。
6 结语
推杆法是一种近似等效静压箱法用于现场无损检测既有幕墙硅酮结构胶粘结可靠性的方法之一，鉴于研究深度及笔者专业水平限制，不妥之处请同行指正，同时也希望国内既有幕墙结构胶粘结可靠性行业标准能尽早出台，以规范既有幕墙检测工作行为。
参考文献：
1、 全国轻质与装饰装修材料标准化技术委员会. GB16776-2005建筑用硅酮结构密封胶[S].中国标准出版社，2005..
2、中国建筑科学研究院.JGJ102-2003玻璃幕墙工程技术规范[S].中国建筑工业出版社，2004.
中国幕墙网 2016年会论文集系列 未经许可不得转载 违者必究
