粘彈性力學在超高層建筑幕墻的應用

    廣州西塔隱框玻璃幕墻是否采用高效能硅酮結構膠？就是當年的有爭議的新技術之一，依據粘彈性力學基本原理，對隱框玻璃幕墻結構膠進行了應變-時間和應變-應力分析。論述高性能結構膠的可行性、可靠性和耐久性，是粘彈性力學在超高層建筑幕墻的一次成功應用。

    隱框玻璃幕墻誕生于上世紀七十年代，上世紀九十年代引入中國后，人們就對那僅僅用一層膠將玻璃固定在框架上的作法一直存在種種疑慮，甚至形容為城市上空的“定時炸彈”。以白云、之江、硅寶為代表的中國結構膠企業(yè)和廣大技術工作者，在引進、消化國外結構膠技術基礎上開發(fā)了國產硅酮結構膠，促進了隱框玻璃幕墻在中國高速發(fā)展。通過近二十年在中國上萬座隱框玻璃幕墻工程應用，實踐表明隱框玻璃幕墻不是城市上空的“定時炸彈”，國產硅酮結構密封膠性能穩(wěn)定、耐老化，可滿足關于玻璃幕墻設計使用年限25年的要求，不亞于甚至優(yōu)于國外某些硅酮結構膠。

    中國的隱框玻璃幕墻發(fā)展對結構膠的力學性能提出了超出現(xiàn)有水平的更高要求，市場迫切需要新技術、新材料、新工藝的推出來解決這些問題。以白云、之江、硅寶為代表的中國結構膠企業(yè)和幕墻企業(yè)技術工作者順應市場的要求，總結中國廣大工程經驗，成功研究開發(fā)了中國式的“高性能硅酮結構密封膠”，己在不少隱框玻璃幕墻工程上應用，又引發(fā)了高性能硅酮結構密封膠在隱框玻璃幕墻、尤其是超高層建筑幕墻應用的疑慮。

    廣州西塔幕墻是迄今為止世界上最高的超高層隱框玻璃幕墻，2008年筆者作為廣州西塔幕墻技術顧問解決了一些技術難題。廣州西塔幕墻已經峻工兩年多，目前為止工程情況良好，當時存在不少疑慮并產生激烈爭論的一些技術難題初步經受住了時間的考驗。鑒于“十一五”后中國將有數(shù)百座300m以上超高層建筑幕墻，筆者愿將以前做為技術顧問或技術咨詢參與國內外數(shù)十座超高層建筑幕墻解決的一些技術難題的研究成果陸續(xù)公開發(fā)表，從理論和實踐結合上探討和總結超高層建筑幕墻的經驗和教訓，也許能作為今后超高層建筑幕墻設計與施工的參考。

    廣州西塔隱框玻璃幕墻是否采用高效能硅酮結構膠？這是當年的技術難題之一，也是爭議的焦點之一。硅酮結構密封膠（以下簡稱結構膠）為粘彈性材料，結構膠在隱框玻璃幕墻結構中幾何和力學特性研究歸屬粘彈性力學。當年依據粘彈性力學基本原理，對隱框從理論和實際上論證了高性能結構膠在廣州西塔超高層隱框玻璃幕墻應用的可行性、可靠性和耐久性，在業(yè)主、施工單位及白云公司共同努力下，經過多次專家審儀鑒定，并取得建設部《建標新核準(A2—2008)》行政許可，廣州西塔隱框玻璃幕墻終于采用了廣州白云高效能硅酮結構膠，這一迄今為止世界上最高隱框玻璃幕墻經過兩年多的實際檢驗，也經受了臺風的考驗，目前為止工程情況良好。是粘彈性力學在超高層建筑幕墻的一次成功應用。本文依據粘彈性力學基本原理，簡要分析隱框玻璃幕墻結構膠的應變-時間和應變-應力效應，淺析粘彈性力學在隱框玻璃幕墻結構膠的應用，探討高性能結構膠的可行性、可靠性和耐久性。

    2. 廣州西塔隱框玻璃幕墻使用高效能硅酮結構膠

    2.1 現(xiàn)有規(guī)范、標準規(guī)定的硅酮結構膠不能滿足廣州西塔隱框玻璃幕墻使用要求

    a) JGJ 102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》規(guī)定：結構膠的粘結寬度應符合本規(guī)范第5.6.3條或5.6.4條的規(guī)定，且不應小于7mm；其粘結厚度應符合本規(guī)范第5.6.5條的規(guī)定，且不應小于6mm。結構膠的粘結寬度宜大于厚度，但不宜大于厚度的2倍。隱框玻璃幕墻的結構膠的粘結厚度不應大于12mm。

    結構膠應根據不同的受力情況進行承載力極限狀態(tài)驗算。在風荷載、水平地震作用下，其拉應力或剪應力設計值不應大于其強度設計值f₁，f₁應取0.2N/mm2；在永久荷載作用下，結構膠的拉應力或剪應力設計值不應大于其強度設計值f₂，f₂應取0.01N/mm2。

    b) GB/T 21086—2007《建筑幕墻》規(guī)定：

    ——玻璃幕墻用結構膠的寬度、厚度尺寸應通過計算確定，結構膠厚度不宜小于6mm且不宜大于12mm，其寬度不宜小于7mm且不大于厚度的2倍；

    ——結構密封膠、硅酮密封膠同相粘接的幕墻基材、飾面板、附件和其他材料應具有相容性，隨批單元件切割粘結性達到合格要求。

    現(xiàn)行國家標準GB 16776《建筑用硅酮結構密封膠》規(guī)定：結構膠拉伸強度值不低于0.6N/mm2。JGJ102—2003規(guī)定：結構膠的短期荷載強度設計值f1可按標準值除以系數(shù)3.0后采用，長期荷載下強度設計值f2可按標準值除以系數(shù)60.0后采用。結構膠變位承受能力可按應力-變位曲線關系中應力為0.7f₁時的變形值采用。

    JGJ 102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》的5.6.2條：

    f₁=(0.6÷3)N/mm2=0.2N/mm2；

    f₂=(0.6÷60)N/mm2=0.01N/mm2。

    故現(xiàn)行JGJ 102規(guī)范和GB/T 21086標準的限制規(guī)定為兩條：

    ——結構膠拉伸強度值為0.6N/m2；

    ——結構膠寬度不宜大于24mm，厚度不宜大于12mm。

    2.2 結構膠拉伸強度

    一般荷載情況，結構膠拉伸強度值為0.6N/m2條件下，按照現(xiàn)有規(guī)范進行設計計算，結構膠寬度和厚度通�？梢苑�合《規(guī)范、標準》的要求，但遇到下列情況時，結構膠拉伸強度值為0.6N/m2條件下，按《規(guī)范、標準》規(guī)定設計計算結構膠寬度和厚度往往超過了以上的限制：

    a）高層、超高層建筑的隱框玻璃幕墻；

    b）玻璃板塊、分格特別大的隱框玻璃幕墻；由于節(jié)能、安全等方面的要求，要使用夾層中空玻璃的隱框玻璃幕墻；

    c）在抗震9度設防的地區(qū)建造的隱框玻璃幕墻；

    d）其他對幕墻安全性要求較高的隱框玻璃幕墻。

    2.3 廣州西塔隱框玻璃幕墻工程

    W合=6.674kN/m2(Wk㎡=-4.623kPa)；

    a=1500mm；b=4500mm；

    qG=0.72×1.35kN/m2。

    若按JGJ 102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》規(guī)定計算（f1=0.2N/m2；f2=0.01N/m2），則有：風荷載作用下的膠寬：

    CsW=W合·a/(2000·f1)=25mm＞24mm；

    自重作用下的膠寬：

    Csg=qG·a·b/[2000(a+b)·f2]=54.7mm＞24mm；

    膠厚：解決方案為增加結構膠粘接寬度或增加硅酮結構膠拉伸強度。

    2.4粘結寬度過大的影響

    結構膠粘結寬度的變化影響，從固化情況、粘結性、拉伸強度及延伸率方面進行試驗驗證。制樣及性能測試按國家標準GB 16776—2005規(guī)定要求，采用國家標準GB/T 13477—2002相應方法進行檢測。試驗基材為陽極氧化鋁材及普通浮法白玻(公稱厚度為8mm)，H試件標距為12mm，結構膠樣尺寸分別為50mm×12mm×12mm、50mm×33mm×12mm、50mm×48mm×12mm。試驗用密封膠為白云牌雙組分硅酮結構密封膠。試件于標準條件下養(yǎng)護，每隔一定時間(7d，14d、41d)取出一組測試。試驗結果如表1。

    由表1可見，當粘結寬度過大時：

    在相同養(yǎng)護時間的情況下，結構膠強度有所下降；

    在相同養(yǎng)護時間的情況下，粘結性能也有所下降；

    要達到結構膠拉伸強度值為0.6N/m2結構膠的養(yǎng)護時間，國內外均未見試驗及工程應用報導；

    結構膠的粘結寬度、厚度過大嚴重影響幕墻的視覺效果，也會影響結構膠的粘結和力學性能，養(yǎng)護時間不清，鋁材耗費量的增加，增加幕墻建造的成本。

    2.5  GB16776《建筑用硅酮結構密封膠》的規(guī)定

    結構膠拉伸強度值不低于0.6N/mm2，增加結構膠拉伸強度值雖符合GB 16776規(guī)定，但不符合JGJ 102—2003《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》強制條款。在廣州西塔的超高層建筑上進行大荷載下減小隱框玻璃幕墻粘結尺寸的嘗試，國內屬首次，國際上也未見先例，增加結構膠拉伸強度需要從理論上論證技術可行性，又要從試驗中證實可能性，在此基礎上需要按照《“采用不符合工程建設強制性標準的新技術、新工藝、新材料核準”行政許可實施細則》的通知》（簡稱“三性核準”）建標[2005]124號文進行“三性核準”。

    2.6 西塔高性能結構膠專題技術論證會會議紀要

    2008年4月21日由廣東省建設廳組織的“廣州珠江新城西塔項目采用白云牌SS922超高性能硅酮結構密封膠，提高結構膠強度設計值”專題技術論證會在廣州召開。與會專家經過認真討論，論證意見如下：

    a) 提供論證的資料齊全，符合《采用不符合工程建設強制性標準的新技術、新工藝、新材料核準》的要求；

    b) 經國家建筑材料工業(yè)建筑防水材料產品質量監(jiān)督檢驗測試中心檢測，白云牌SS922結構膠的性能符合公司企業(yè)標準Q/BYHG 13—2008《建筑幕墻用高性能硅酮結構密封膠》的要求；

    c) 白云牌SS922結構膠能夠滿足廣州珠江新城西塔項目主塔外幕墻的設計要求。

    與會專家一致認為：白云牌SS922結構膠可在廣州珠江新城西塔項目主塔樓玻璃幕墻中使用。按照JGJ 102—2003規(guī)范中結構膠設計參數(shù)的取值方法，可將結構膠在風荷載或地震作用下的強度設計值f1提高至0.4N/mm2，在永久荷載作用下的強度設計值f2提高至0.02N/mm2。

    與會專家建議，中空玻璃二道密封膠亦采用白云牌SS922高性能硅酮結構密封膠，其寬度應由計算確定。

    2.7 專題技術論證會后報呈建設部“三性核準”

    建設部以正式公開行文頒發(fā)了《準予采用白云牌SS922高性能硅酮結構密封膠提高結構膠強度設計值的建設行政許可決定書》。按照建標新核準(A2—2008)文件，廣州西塔隱框玻璃幕墻工程：采用拉伸粘結強度標準值大于0.6N/m2的結構膠。結構膠的短期荷載強度設計值可按標準值除以系數(shù)3.0后采用，長期荷載下強度設計值可按標準值除以系數(shù)60.0后采用。本例采用的高性能硅酮結構膠拉伸粘結強度標準值為1.0N/m2。結構膠變位承受能力可按應力-變位曲線關系中應力為0.7f1時的變形值采用。

    即：f1=(1.0÷3)N/m2=0.33N/m2；

        f2=(1.0÷60)N/m2=0.017N/m2。

       風荷載作用下的膠寬：

       CsW= W合·a/(2000·f1)=14.7mm＜24mm；

       自重作用下的膠寬：

       Csg = qG·a·b/[2000(a+b)·f2]=23.8mm＜24mm；

       膠厚：

    彈性：材料恢復形變的能力，與時間無關。

    粘性：阻礙材料產生形變的特性，與時間相關。

    粘彈性：材料既有彈性，又有粘性。粘彈性依賴于溫度和外力作用的時間。其力學性能隨時間的變化，稱為力學松弛，包括應力松弛、蠕變等。其力學行為介于理想彈性體和理想粘性體之間。

    蠕變：一定溫度下，恒定應力σ材料的應變ε隨時間的增加而增大的現(xiàn)象。

    應力松馳：恒定溫度形變下，材料的內應力隨時間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。

    線性粘彈性：粘性和彈性線性組合叫線性粘彈性。粘彈性力學只描述材料同時出現(xiàn)的彈性和粘性行為（簡稱為粘彈性），不涉及到材料的塑性效應。這是考慮粘性效應最基本的材料模型。

    理想彈性體的形變與時間無關，形變瞬時達到，瞬時恢復。理想粘性體的形變隨時間線性發(fā)展。粘彈性體介于這兩者之間，其形變的發(fā)展具有時間依賴性，也就是說不僅具有彈性而且有粘性。這種力學性質隨時間變化的現(xiàn)象稱為力學松弛現(xiàn)象或粘彈性現(xiàn)象。廣義上說，松弛過程是體系（始態(tài)）從受外力場作用的瞬間開始，經過一系列非平衡態(tài)（中間狀態(tài)）而過渡到與平衡態(tài)（終態(tài)）的過程，而這一過渡時間不是很短的。結構膠在低溫或快速形變時表現(xiàn)為（普）彈性；在高溫或緩慢形變時表現(xiàn)為粘性。

    粘彈性力學圍繞著四個物理量即應力、應變、溫度和時間進行研究。通常是固定兩個量，研究另兩個量的關系，見表2。

    對結構膠這種粘彈性材料在隱框玻璃幕墻結構上的應用，也應從以上四個關系研討。應變－時間關系與應力－時間關系具有等效性，隱框玻璃幕墻工程大都處于大氣常溫，本文從應變－時間關系與應力－應變關系兩方面進行分析。

    4. 粘彈性材料應變－時間關系（三種形變ε）

    4.1 普彈應變（ε1）

    聚合物受力時，瞬時發(fā)生的高分子鏈的鍵長、鍵角變化引起的應變服從虎克定律，當外力除去時，普彈應變立刻完全回復。

    4.2 高彈應變（ε2）

    聚合物受力時，高分子鏈通過鏈段運動產生的應變，應變與時間相關。當外力除去后，高彈應變逐漸回復。

    4.3 粘性流動（ε3）

    受力時發(fā)生分子鏈的相對位移，外力除去后粘性流動不能回復，是不可逆形變。

    5. 粘彈性的力學模型

    5.1 理想彈簧和理想粘壺

    為了模擬粘彈性材料的粘彈行為，采用兩種基本力學元件，即理想彈簧和理想粘壺，見下圖。

    理想彈簧用于模擬普彈應變，其力學性質符合虎克（Hooke）定律，應變達到平衡的時間很短，應力與應變和時間無關。

    式中：σ—應力；E—彈簧的模量；ε—形變。

    理想粘壺用于模擬粘性形變，其應變對應于充滿粘度為η的液體的圓筒同活塞的相對運動，可用牛頓流動定律描述其應力－應變關系。

    σ=η(dε/dt) 或 ε=σ/η·t

    式中：η—粘度；t—時間。

    5.2 串聯(lián)模型(Maxwell模型)

    將彈簧和粘壺串聯(lián)起來可以表征粘彈體的應力松弛或蠕變過程。

    如上圖所示，當模型受到了一個外力時，彈簧瞬時發(fā)生形變，而粘壺由于粘液阻礙跟不上作用速度而暫時保持原狀。若此時把模型的兩端固定，即模擬應力松弛中應變ε固定的情況，則接著發(fā)生的現(xiàn)象是，粘壺受彈簧回縮力的作用，克服粘滯阻力而慢慢移開，因而也就把伸長的彈簧慢慢放松，直至彈簧完全恢復原形，總應力下降為零，而總應變仍保持不變。其方程推導如下：

        體系總應變是彈簧和粘壺的應變之和ε=ε彈＋ε粘

        彈簧與粘壺受的應力相同σ=σ彈＝σ粘

        dε/dt= dε彈/dt+ dε粘/dt

        由虎克定律和牛頓定律可知：

        dε彈/dt=(1/E)(dσ/dt)和dε粘/dt=σ/η

        代入上式得：dε/dt=(1/E)(dσ/dt)+σ/η

        因為應力松弛過程中總應變固定不變，

        即dε/dt=0，所以(1/E)(dσ/dt)+σ/η=0，

        即dσ/σ=-E/η·dt。

        由此得到串聯(lián)模型給出的應力松弛方程為：

        式中：τ=η/E，稱為松弛時間。

        當t＝τ時，          ,所以τ表示形變固定時由于粘流使應力松弛到起始應力的1/e時所需要的時間。

        5.3 并聯(lián)模型(Voigt模型)

        當模型受到外力時，由于粘壺的粘性使得并聯(lián)的彈簧不能迅速被拉開。隨著時間的發(fā)展，粘壺逐步形變，彈簧也慢慢被拉開，最后停止在彈簧的最大形變上。除去外力，由于彈簧的回縮力，要使形變復原，但由于粘壺的粘性，使體系的形變不能立刻消除。粘壺慢慢移動，回復到最初未加外力的狀態(tài)。如下圖：

       其模擬的蠕變方程為：

       5.4 四元件模型(Burgers模型)

    并聯(lián)模型沒能表現(xiàn)出蠕變過程剛開始的普彈形變部分和與高彈形變同時發(fā)生的純粘流部分。串聯(lián)模型能表現(xiàn)普彈形變和粘流形變，但不能表現(xiàn)高彈形變。如果將串聯(lián)模型和并聯(lián)模型再串聯(lián)起來，構成所謂的“四元件模型”，常稱為Burgers模型，見上圖。

       變形包括三部分：彈形變形ε1、粘流ε2、粘彈性變形ε3，它們和應力對應關系分別為：

        ε1=σ/E1

        σ=η2ε2

        σ=E3e3+η3ε3

        ε=ε1+ε2+ε3

        可用拉普拉斯變換導出完整的方程為：

    6. 粘彈性力學在隱框玻璃幕墻結構膠的應用分析

    6.1 隱框玻璃幕墻結構膠短期荷載、長期荷載區(qū)分

    隱框玻璃幕墻自重荷載和風荷載在設計基準期內，荷載達到和超過該值的總時間（總時間=作用次數(shù)×作用時間）∑T與設計基準期T之比。

    ∑T/T=1.0為永久荷載；0.5≤∑T/T＜1.0為長期荷載；0.1≤∑T/T＜0.4為短期荷載；0＜∑T/T＜0.1為瞬時荷載。

    6.2 自重荷載為永久荷載

    自重荷載由地球引力產生的組成幕墻與門窗結構的構件材料重力，它是一種在設計基準期內量值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可忽略不計的荷載。

    6.3 風荷載為短期荷載

    幕墻的風荷載標準值Wk2按GB 50009《建筑荷載規(guī)范》計算的圍擴結構風荷載標準值，它是幕墻、門窗在其設計使用期間內可能出現(xiàn)的最大風荷載，其按設計基準期50年一遇出現(xiàn)的概率為2％，風荷載在設計基準期內總持續(xù)時間與設計基準期之比≈1/48。因而在隱框玻璃幕墻結構膠形變－時間分析中，風荷載為短期荷載。

    6.4 隱框玻璃幕墻結構膠形變－時間分析應用

    隱框玻璃幕墻結構膠用四元件模型公式（1）進行形變－時間分析。

    隱框玻璃幕墻結構膠承受風荷載及地震作用為短期荷載的作用時間短(t很小), 公式(1)中的第二項

 、第三項          趨于零， 只剩下第一項            。

    此時隱框玻璃幕墻結構膠變形與時間無關，力學性質呈彈性。粘彈性材料在極短期荷載作用下則成為彈性體，例如：飛機上的橡膠輪胎在高速下遇到外來物體的撞擊會像彈性體一樣破碎；粘彈性材料-結構膠在風荷載及地震作用為短期荷載作用下蠕變很不明顯，按彈性材料力學分析計算是可行的。

    隱框玻璃幕墻結構膠承受永久荷載(例如玻璃自重)，力作用時間長(t大)，公式(1)中的第二、三項大于第一項，當t→∝，第二項→σ0/E2<<第三項(σ0t/η)，公式(1)剩下第一項為ε=σ0(t/η)。此時材料變形與時間有關，材料力學性質呈粘性，重力作用的蠕變累積也需要相當長的時間，例如玻璃也是粘彈性材料，歐洲有幾百年歷史的教堂上的窗玻璃能觀察到上薄下厚的變化，這說明玻璃蠕變主要是垂直地面的自重的永久荷載，而不是水平方向的風力，即使這樣可觀察到蠕變也需要幾百年的時間，這些提示了我們：隱框玻璃幕墻結構膠承受風荷載及地震作用等短期荷載時，力作用時間短(t小)，此時隱框玻璃幕墻結構膠主要是普彈形變，結構膠寬度由風荷載及地震作用等短期荷載決定的，可以采用彈性材料力學設計計算，對于承受風荷載及地震作用短期荷載的隱框玻璃幕墻結構膠忽略應變與時間影響，僅考慮普彈應變-應力關系套用概率極限狀態(tài)設計方法進行設計。因而廣州風荷載為西塔隱框玻璃幕墻的控制荷載，超規(guī)范將硅酮結構密封膠強度設計值：

f1=(0.6÷3)N/mm2=0.2N/mm2，提高到f1=(1.0÷3)N/mm2=0.33N/mm2是可行的。

    隱框玻璃幕墻在短期荷載（風荷載、地震荷載，每次作用時間短）作用下，倍增結構膠強度設計值對粘結耐久性影響與彈性材料（例如鋼材）沒有多大區(qū)別，工程上可忽略不計。硅酮結構膠在長期荷載（自重荷載）作用下，材料粘彈性呈現(xiàn)為粘性，材料時間效應明顯，工程上應予考慮。隱框玻璃幕墻在短期荷載（風荷載）作用下，雖然每次作用時間短，結構膠呈彈性材料效應，但風荷載為多次作用的可變荷載，按結構膠彈性疲勞效應，倍增結構膠強度設計值對粘結耐久性影響如何？

    7. 非線性粘彈性材料疲勞性能-粘彈塑材料動力學

    7.1 疲勞現(xiàn)象

    疲勞是指材料在承受遠低于斷裂強度的反復應力強度的情況下產生裂紋的現(xiàn)象。疲勞的產生通常起源于工件內部相對脆弱或者應力集中的區(qū)域，如外來夾雜、空隙等。盡管工件整體所受應力小于斷裂強度，在這些微小區(qū)域可能已經達到斷裂強度，結果導致在這些區(qū)域產生微小裂紋。在應力反復施加的情況下這些微小裂紋長大最終導致工件破壞失效。

    7.2 結構膠的應力-疲勞壽命

    結構膠為高分子非線性粘彈性材料，至今高分子非線性粘彈性材料疲勞破壞特性評價基本上采用和金屬材料同樣的應力-疲勞壽命（S-N）曲線方法。高分子材料于循環(huán)負載之下主要會經歷疲勞斷裂。疲勞發(fā)生于低于降伏強度的應力階段，疲勞破壞在高分子材料中并不像金屬那樣廣泛。然而，其疲勞數(shù)據是類似的，且其結果da/dN∽ΔK關系曲線具有相同的一般形狀，見上圖。

    da/dN＝BΔGq ，式中：B、q與材料種類、溫度、頻率、應力比等有關的常數(shù)。

    綜上所述，隱框玻璃幕墻在短期荷載（風荷載）作用下，結構膠彈性疲勞效應和彈性材料相同。10萬次循環(huán)破壞次數(shù)對應的動應力作為彈性材料的實際疲勞強度。而隱框玻璃幕墻風荷載在25年設計壽命期內的脈動數(shù)遠小于10萬次，因而倍增結構膠強度設計值對粘結耐久性影響與不倍增結構膠強度設計值類同，不會影響粘結耐久性。

    7.3 粘彈性硅酮結構膠的性能

    硅酮結構膠為高分子非線性粘彈性材料疲勞效應歸屬粘彈塑性材料動力學，結構膠為高分子非線性粘彈性材料，粘彈塑性材料動力學提升設計的思維，也將革新材料和結構注入新的活力。按照粘彈塑性材料動力學基本理論：在瞬間輸入結構能W=（力F×位移S）/時間t，大震時W很大，地震瞬間t很小，若增大位移S，則減小了地震力F，因此高位移的硅酮耐候密封膠和高位移的硅酮結構密封膠，既能增大位移S，材料時間效應又能提高粘彈性密封膠強度，這些因素相互耦合，提高了高位移的硅酮耐候密封膠和高位移的結構膠綜合性能。

    粘彈性力學是連續(xù)體力學的重要分支，它涉及高分子材料、生物材料、地質材料、建筑材料、復合材料和高溫下金屬等材料的力學性能研究，在航空航天工程、材料工程、建筑工程、能源工程、生物工程中得到廣泛應用，顯示了這門學科的強大生命力，正受到越來越多的行業(yè)的重視。在建筑工程有廣闊應用前景。

    粘彈性理論中的幾何方程和運動方程與彈性力學完全相同。從理論上說，利用本構方程、運動方程、幾何方程、邊界條件以及初始條件，可找到粘彈性邊值問題的解。在緩慢加載的前提下，如果粘彈性體所受的體積力、表面力和粘彈性體的位移邊界條件都可以寫成空間和時間的分離變量形式，且全部應力、應變以及它們對時間的各階導數(shù)的初始值都為零，則可利用對時間的拉普拉斯變換，把一個線性粘彈性體的問題化為一個同樣形狀和大小的線性彈性體的問題。求出后者的解并利用拉普拉斯逆變換，就能得到原粘彈性體問題的解。

    對高性能結構膠在隱框玻璃幕墻的應用也可按上述方法分析，精度雖然高一些，但在工程中應用可操作性低。目前高性能結構膠在隱框玻璃幕墻的應用采用了粘彈性力學的分離近似法：即在短期荷載條件下粘彈性材料隱框玻璃幕墻工程，用彈性理論得到的近似解能夠達到工程所要求的精度，同時提高長期荷載安全系數(shù)，顯著降低長期荷載應力，并采取適當防范措施，將長期荷載所至的粘性控制在安全度以內，也能夠達到工程所要求的安全可靠度。這種方法己為現(xiàn)有數(shù)千結構膠隱框玻璃幕墻工程證實，也為現(xiàn)有數(shù)個高性能結構膠隱框玻璃幕墻工程所證實。今后在推廣應用結構膠和高性能結構膠在隱框玻璃幕墻的同時，繼續(xù)觀察相關工程。

    通過本文分析和現(xiàn)有隱框玻璃幕墻工程應用的實踐，結構膠及高性能結構膠在高層建筑隱框玻璃幕墻工程中應用是可行的。  (文/龍文志)