高層建筑鋁合金幕墻用安全玻璃(二)

來源:中國幕墻網收集整理作者:孫立雄日期:2006-5-18 　頁面功能【字體：大中小】【打印】【關閉】【評論】

三、高層建筑鋁合金幕墻用玻璃比較
　　幕墻設計的重要原則之一安全性，包括玻璃材料的安全性。安全是一個相對的概念，是在一定條件下成立的，而不是絕對的。由于幕墻玻璃相關規范中沒有對安全玻璃的定義加以明確而僅對其范圍加以說明，所以在此引用《汽車用安全玻璃》（GB 9656-1996 ）中對安全玻璃的定義：“安全玻璃是指由無機材料或無機與有機的復合材料所構成的產品，當其受撞擊時，不管其是否破壞，與普通玻璃比較，能減少對人體傷害的可能性”，其定義中明確說明是減少傷害的可能性，而不是完全避免。對于高層建筑鋁合金幕墻所用的玻璃而言也是如此，選擇玻璃是從盡量減少對人體傷害的可能性來考慮的，即考慮玻璃的破碎概率和破碎后散落的可能性。
1．應力特性與破碎概率
　　《幕墻用鋼化與半鋼化玻璃》（GB17841-1999）規定：鋼化玻璃的表面應力值σ≥95Mpa、半鋼化玻璃為應力值24<σ≤69 MPa。美國ASTM標準 C1048（Standard Specification for Heat-Treated Flat Glass）規定：鋼化玻璃為69Mpa以上、半鋼化玻璃為24～52Mpa。玻璃鋼化程度越高，表面應力值越大，材料強度值就越大，破碎后顆粒也越小。
　　但鋼化玻璃存在自爆的可能性，即在無直接機械外力作用下發生的自動性炸裂，可能在幾個月內自爆，也可能在幾年甚至十幾年后自爆，產生自爆的主要原因是玻璃中硫化鎳(NiS）相變引起的體積膨脹所導致，目前的生產技術還不能完全解決此問題。實驗證明，當鋼化程度越高，應力越大，自爆率也越高。應力大于95Mpa的鋼化玻璃存在5‰～8‰甚至更高達到10％的自爆率，高層建筑幕墻通常有上萬塊玻璃，因此有自爆可能性的玻璃數量相當多，即使是在熱浸處理處理后也存在1.5‰左右的自爆率，如果是中空或夾膠玻璃，自爆率更會隨著玻璃的組合片數而成倍地增加。

　　上圖為玻璃的應力值和碎片大小的關聯曲線，按照該曲線可計算出當玻璃應力為95 Mpa時，碎片約為6.7×6.7mm大小；當玻璃應力為69 Mpa時，碎片約為11.2×11.2mm大小。
　　半鋼化玻璃一般無自爆現象，所以破碎的概率很小，只是在受到大于表面應力值的外部沖擊時才會破裂。
2．破碎特性
　　鋼化玻璃的自爆沒有征兆，十分突然，并且破碎后成小顆粒狀，在風荷載作用下容易灑落，殘余強度較低，所以路人較難有時間躲閃。有些玻璃碎片散落在地面的距離達10m寬。

　　當半鋼化玻璃的表面應力為2.8～4.8MPa時，玻璃破碎后碎片相對較大，與普通浮法玻璃的破碎狀態類似，碎片趨于相互鎖在一起并保持在玻璃框上，尤其是玻璃四邊是用結構膠粘結在框上的構造更是如此，殘余強度較大，路人通常有時間避讓，工程人員也有時間維修。
3．經濟性
　　鋼化玻璃若自爆后需要成本進行維修，更讓人頭疼的是玻璃自爆后灑落地面時可能帶來的意外傷害，以及維修前室外風雨給房間內可能帶來的損壞。
為了降低鋼化玻璃的自爆率，有的建筑師或業主要求對鋼化玻璃進行熱浸處理（Heat Soak Test）（熱浸處理是20世紀60年代皮爾金頓公司和圣戈班公司發明的方法，目前只有德國DIN18516有此明確的標準），將鋼化玻璃再次加熱到290oC左右并保溫一定時間，使硫化鎳在玻璃出廠前完成晶相轉變，讓以后可能自爆的玻璃在工廠內提前破碎。但由于一個工程需要的玻璃數量龐大，采用該方法需要消耗大量電能，同時生產率也會大為降低，從而導致玻璃成本將提高1～4倍，而且還不能徹底根除自爆。如果鋼化玻璃數量多，工期又緊，也很難全部進行熱浸處理。

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