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结构胶作为玻璃幕墙的重要辅助材料，在幕墙安全体系中起着至关重要的作用。幕墙单元割胶检查作为幕墙安全检查的重要手段而被大多数幕墙厂家所采用，用于直接判定结构胶实际施工品质的好坏。对于割胶的检查方法并无明显争议，但对于割胶的结果判定上往往会出现一些纷争。当出现粘结失败，哪怕仅是小面积失败，无疑会降低幕墙单元的安全性;但是，一些施工方或从业人员认为，既然在GB 16776—2005《建筑用硅酮结构密封胶》的测试中，要求测试样品的粘结破坏比例在5%之内就可判定为合格，那么实际割胶检测中粘结失败的面积小于总粘结面积的5%就可以判定为合格。这种观点是否准确，有待验证。
01、案例模型
本研究采用陶熙TM 993N 建筑用硅酮结构密封胶作为粘结用结构胶，以未出现粘结失败的幕墙单元作为参照模型，其中单片玻璃尺寸2000 mm×1200 mm×8 mm、结构胶尺寸11 mm×6 mm，将玻璃四边用结构胶粘接在铝型材上，玻璃的杨氏模量（词条“杨氏模量”由行业大百科提供）为72000 MPa、泊松比0.2，铝型材的杨氏模量为70 000 MPa、泊松比0.33。采用ABAQUS有限元分析软件进行模型研究，如图1所示，模型模拟参数设置条件包括：1)单元网格尺寸硅酮胶1 mm、玻璃4 mm，单元类型C3D8IH(硅酮胶)、C3D8I(玻璃);2)边界处界面节点绑定为玻璃-硅酮胶-铝型材，铝型材节点移动自由度约束U1=U2=U3=0;3)均匀作用于玻璃板片表面外力P=-2.5 kPa;4)玻璃和铝型材的材料模型为线性弹性模型，硅酮结构胶的材料模型为高弹性模型。
图1 幕墙单元的有限元分析模型
02、粘结失败案例
模拟粘结失败的情况需要考虑的因素众多，如粘结失败的比例、形状、数量、位置等。在此研究中，综合考虑后首先选择影响可能性最大的部分因素进行模拟分析，粘结失败的形状固定为长方形，设定粘结失败比例为5%，对不同粘结失败的数量、位置等进行了20个案例分析，案例0为未粘结失败的参照案例，具体见表1。
表1 粘结失败案例表
03、参照案例结果
图2所示为表1中案例0的有限元分析模拟结果，模拟预测了幕墙单元在风荷载作用下的应力变形、玻璃面板的应力情况以及最为重要的结构胶应力分布情况。可以发现，未出现粘结失败的玻璃面板（词条“面板”由行业大百科提供）受力发生挠曲时，最大的挠曲出现在面板中心，达到11.4 mm，玻璃面板的中心最大主应力为24 MPa;铝型材的应力集中出现在长边中部，硅酮结构胶的最大应力达到0.382 MPa。
图2 无粘结失败的参考案例(案例0)有限元分析
04、粘结失败结果
作为对比，图3和图4分别展示了粘结失败模型的有限元分析结果，其中图3代表了在玻璃板片长边中心出现粘结失败(表1中案例1)，图4代表了玻璃板片对顶角出现粘结失败(表1中案例20)。两幅图中玻璃的挠曲变形及玻璃应力云图非常接近，但是硅酮结构胶则完全不同。
图3 粘结失败在长边中心处(案例1)的有限元分析
图4 粘结失败在对顶角(案例20)的有限元分析
对于图3(案例1)中玻璃板片长边中间处的粘结失败，硅酮结构胶的应力集中在粘结失败处的两端，最大的应力达到0.809 MPa;对于图4(案例20)中玻璃板片对顶角的粘结失败，硅酮结构胶的应力集中在长边的中间，最大应力达到0.383 MPa，这个值非常接近未粘结失败的案例0。
05、结果综述
对表1所列所有案例进行模拟分析，得到了表2的结果。可以发现，案例中的粘结失败对玻璃的挠曲变形和应力影响很小，但对于硅酮结构胶应力起到了显著的影响，粘结失败出现的位置起决定性的作用，粘结失败处越靠近玻璃板片边部(长边或短边)的中心，硅酮结构胶受到的应力越大;与之相反的是，当粘结失败处越靠近玻璃板片的角部，硅酮结构胶受到的应力越小。
表2 粘结失败的案例分析结果
粘结失败的分布情况显著地影响了硅酮结构胶的应力，相同的粘结失败率，一整块粘结失败区域相比于分成几块粘结失败区域会产生更大的应力，因此案例1、2一整块粘结失败发生在玻璃板片的长边和短边中间处的情况最为糟糕，而案例18、19、20相对应的情况较好，都是粘结失败发生在角部，仍能满足结构胶设计安全要求。
06、划重点
1、5%以下的粘结失败对玻璃挠曲变形和应力影响很小，但会显著影响结构胶的应力。
2、粘结失败的分布情况会显著影响结构胶的应力，相同的粘结失败比例，一整块的粘结失败区域会比分成几块粘结失败区域产生更高的结构胶应力。
3、粘结失败的位置起到决定性作用，粘结失败处越靠近玻璃板片边部(长边或短边)的中心，硅酮结构胶受到的应力越大;与之相反的是，当粘结失败处越靠近玻璃板片的角部，硅酮结构胶受到的应力越小。
根据以上的有限元模拟分析研究可以清楚地看到，在幕墙结构性装配里，即使出现非常小比例的结构胶粘结失败都会对结构胶的应力产生显著的影响，因此必须遵循结构胶供应商的施工建议，重视结构胶的施工品质，在幕墙项目割胶检查中严格把关，避免结构胶出现粘结失败。
