隐框玻璃幕墙硅酮结构密封胶粘结厚度设计方法研究

摘要

随着我国经济持续快速发展和城镇化进程的推进，高层建筑发展迅速，而隐框幕墙由于建筑外表面干净、整洁、视觉效果良好等优点在高层建筑结构被广泛应用，但按照我国现行幕墙设计规范《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003规定进行结构胶厚度设计时，存在计算胶体厚度过大，无法满足规范厚度限制值的问题，因此，开展隐框幕墙硅酮结构胶粘接厚度设计方法研究是当前幕墙行业面临的一项紧迫任务，具有重要的工程应用和学术价值。
　　针对《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003中隐框幕墙硅酮结构胶厚度计算公式中的不合理性。本文通过对2个不同隐框玻璃幕墙试件进行静力加载试验，研究了不同尺寸玻璃面板、铝合金附框等连接构造措施对硅酮结构胶变形的影响以及硅酮结构胶和主体结构变形之间的关系，揭示了隐框幕墙硅酮结构胶在主体结构侧移下的变形机理。试验研究表明：
　　（1）在《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003中硅酮结构密封胶厚度计算中，假定层间位移完全由硅酮结构胶的变形来承担并不合理。
　　（2）硅酮结构胶产生的变形与主体结构的侧向变形总体符合线性趋势，体现了其良好的变形性能。
　　（3）在小型模型试验中，硅酮结构胶发生的剪切变形仅为主体结构层间变形的0.21倍左右，硅酮结构胶只承担部分主体结构的侧向剪切变形。
　　（4）在大型模型试验中，与无附框的隐框玻璃幕墙相比，有附框的隐框玻璃幕墙的附框会吸收大部分结构主体的层间变形。对于无附框的隐框幕墙来说，在主体结构侧向位移作用下，玻璃面板在硅酮结构胶的带动作用下会发生一定的转动，硅酮结构胶仅承担16％~35%主体层间变形。对于有附框的隐框幕墙来说，在主体结构侧向位移作用下，附框与主体结构连接部位进一步吸收大量主体结构变形，致使硅酮结构胶仅承担5%～10%的主体结构侧向变形。所以在实际工程应用中，对于有附框隐框幕墙硅酮结构胶厚度的设计可进一步进行折减。
　　本论文根据隐框玻璃幕墙硅酮结构胶在主体结构侧移下变形性能的试验结果，借助ABAQUS有限元软件，建立了试验模型，并将模拟计算结果与试验结果进行了对比，结果表明：模拟计算结果与试验结果吻合良好。为便于进行理论公式推导，对模型进行了必要的简化，提出了一些基本假定。经比较可知：理论公式计算得到的计算结果与试验结果和有限元分析结果基本一致。这将为我国隐框幕墙硅酮结构胶的设计和性能评估提供重要指导作用。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2目前我国隐框幕墙结构胶厚度设计中存在的问题

1.3国内外研究现状

1.4我国现行规范结构胶厚度计算中存在的问题

1.5研究内容

1.6本章小结

第2章 试验概况

2.1试件设计与制作

2.2加载机制

2.3观测内容

2.4本章小结

第3章 硅酮结构胶的材料性能

3.1拉伸受力性能

3.2剪切受力性能

3.3弹性模量及剪切模量

3.4拉伸与剪切受力性能对比分析

3.5本章小结

第4章 隐框玻璃幕墙硅酮结构胶在主体结构侧移下的变形性能

4.1试验现象

4.2试验结果

4.3本章小结

第5章 隐框玻璃幕墙硅酮结构胶在主体结构侧移下变形性能有限元分析

5.1引言

5.2基本假定

5.3有限元模型

5.4有限元计算结果与试验结果对比

5.5本章小结

第6章 隐框玻璃幕墙硅酮结构胶厚度设计方法

6.1基本假定

6.2理论推导

6.3理论计算结果

6.4修正的硅酮结构胶厚度计算公式

6.5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读研究生期间发表的论文