本文作者：周文亮 康子鍵
結(jié)構(gòu)膠寬度的計(jì)算考量
玻璃板片或者附框上與
硅酮結(jié)構(gòu)膠相接觸的尺寸叫做粘結(jié)寬度。通常情況下，結(jié)構(gòu)膠施打于
玻璃板片的后面，主要用來承受
風(fēng)荷載引起的拉伸應(yīng)力（如圖1）。被業(yè)內(nèi)普遍接受的結(jié)構(gòu)膠
強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（風(fēng)荷載下）是138KPa，這個(gè)取值是基于結(jié)構(gòu)膠的安全系數(shù)考慮， 一般的結(jié)構(gòu)膠要求具有5倍以上的安全系數(shù)，要遠(yuǎn)大于玻璃和
鋁型材的安全系數(shù)（2-3倍）。經(jīng)過20多年的實(shí)踐證明，該取值還是比較保守的。
梯形荷載分布理論
梯形荷載分布理論是基于板片的各個(gè)區(qū)域在風(fēng)荷載作用下的
撓曲會(huì)沿對應(yīng)的區(qū)域分布，而不是保持整個(gè)板片平整。這種基于近似的板片變形行為的結(jié)構(gòu)膠受力原理已經(jīng)被工業(yè)上廣泛接受。圖2顯示的是
實(shí)際尺寸的玻璃板塊在風(fēng)荷載作用下發(fā)生向外撓曲的照片。
板片撓曲的情況與四條角平分線分成的幾個(gè)區(qū)域相對應(yīng)（如圖3）。最大的撓曲發(fā)生在如圖中M-N虛線所示上。在板片上任何地方所承受的風(fēng)荷載都會(huì)傳遞到與此點(diǎn)距離最近邊的結(jié)構(gòu)膠上。所以，板片的四周上各點(diǎn)所受的拉伸應(yīng)力是不相同的。最大的應(yīng)力出現(xiàn)在板片的短邊中點(diǎn)（如圖4，O、P點(diǎn)）和長邊上q到r 和s 到 t區(qū)域里。圖5比較了結(jié)構(gòu)膠在假設(shè)板片保持平整（平板理論）和受梯形荷載分布理論兩種不同情況下的預(yù)受應(yīng)力。可以看出，結(jié)構(gòu)膠在梯形荷載分布理論下比平板或非變形板片要承受更大的應(yīng)力。
結(jié)構(gòu)
密封膠粘結(jié)的區(qū)域必須能承受發(fā)生的最大應(yīng)力。為了計(jì)算這個(gè)應(yīng)力和最小結(jié)構(gòu)膠膠寬，任意選取了承受最大荷載的區(qū)域和結(jié)構(gòu)膠，用陰影表示在圖4中。
不同形狀板片的計(jì)算矩形板塊
對于給定的風(fēng)壓，風(fēng)荷載作用于陰影部分的力是由風(fēng)壓和陰影部分面積決定的。
風(fēng)荷載作用力=風(fēng)荷載值*Y*1/2短邊長
結(jié)構(gòu)膠所能承受的力是由結(jié)構(gòu)膠設(shè)計(jì)強(qiáng)度和粘接面積決定的。
結(jié)構(gòu)膠受力=結(jié)構(gòu)膠
強(qiáng)度設(shè)計(jì)值*粘結(jié)寬度*Y
在實(shí)際使用中，風(fēng)壓作用力力必須小于或等于結(jié)構(gòu)膠所能承受的的極限。
等式1展示的是對于矩形或正方形板塊，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)膠粘接寬度時(shí)的極限情況下，要求兩個(gè)作用力相等。
粘結(jié)寬度 （1）
梯形荷載分布理論被用來計(jì)算典型的矩形和正方形板塊的結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬度，這也是進(jìn)行其他形狀板塊結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬度計(jì)算的基礎(chǔ)。
圓形板塊
由于圓形板塊的對稱性，風(fēng)載荷對整個(gè)板塊外圍的結(jié)構(gòu)膠保持相同的作用力。
粘結(jié)寬度 （2）
三角形板塊
圖6顯示的3種一般形狀的三角形，我們用同一個(gè)公式來計(jì)算它們的結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)寬度。三角形的3條邊是任意意命名的。與矩形板塊相似，作用于三角形板塊上的最大的力出現(xiàn)在角平分線的上。對于用于粘結(jié)的結(jié)構(gòu)膠來說，對它產(chǎn)生最大作用力的點(diǎn)位于從三條角平分線交點(diǎn)分別做底邊的垂線，與3條底邊的交點(diǎn)上。
結(jié)構(gòu)膠膠寬可以用任意選擇的底邊B3及其相鄰的兩個(gè)角來計(jì)算。
B4=
B 5=
B 3=B4+ B5
綜合以上3個(gè)等式，得出Y的表達(dá)式，
Y=
圖6中陰影部分的風(fēng)荷載作用力是由風(fēng)荷載值及板片的面積決定的，
風(fēng)荷載作用力=風(fēng)荷載值*Y*Z
結(jié)構(gòu)膠在陰影部分的作用力是由結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度設(shè)計(jì)值與結(jié)構(gòu)膠的接觸面積決定的，結(jié)構(gòu)膠作用力=結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度設(shè)計(jì)值*粘結(jié)寬度*Z極限情況是這兩個(gè)力值相等，得出粘結(jié)寬度的表達(dá)式，
粘結(jié)寬度= （3）
規(guī)則或不規(guī)則的四邊形板塊
規(guī)則的四邊形指兩條平行邊比兩條斜邊更加靠近的四邊形，如圖7a。與矩形相似，作4條邊的角平分線會(huì)發(fā)現(xiàn)，最大的應(yīng)力發(fā)生在短邊的中點(diǎn)。因此矩形的計(jì)算公式（1），也可以用來計(jì)算規(guī)則的四邊形的結(jié)構(gòu)膠膠寬，短邊寬度選用規(guī)則四邊形的高的長度。
對于不規(guī)則的四邊形，無論是沒有兩條平行的邊或者兩條平行邊相隔較遠(yuǎn)的情況，都可以用公式（3）來計(jì)算。如圖7.b所示，在q、s、o點(diǎn)作用于結(jié)構(gòu)膠上的應(yīng)力應(yīng)該是相等的。同樣作用在r、t、p三個(gè)點(diǎn)的膠的應(yīng)力也應(yīng)該相等。所以，最大的邊緣應(yīng)力發(fā)生在o點(diǎn)和P點(diǎn)，s到t以及q到r的區(qū)域。
與三角形任意選取一邊來進(jìn)行計(jì)算不同，對于不規(guī)則四邊形結(jié)構(gòu)膠寬度計(jì)算的關(guān)鍵在于選取合適的板片長度和相鄰的角。將四邊形的四個(gè)角作平分線后形成四個(gè)應(yīng)力區(qū)， 選擇兩個(gè)三角形區(qū)域中較大的一邊， 而不是選擇兩個(gè)四邊形的其中一邊。在圖7b中的例子中，正確的邊應(yīng)該選擇AB。
永久荷載下的四邊粘結(jié)的結(jié)構(gòu)膠計(jì)算
對于沒有機(jī)械連接來支撐的
硅酮結(jié)構(gòu)膠四邊粘結(jié)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)膠必須完全承受永久荷載、風(fēng)荷載（圖8）。永久荷載作用力是由單位面積板片的質(zhì)量和板片的面積決定的：
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