高层建筑铝合金幕墙用安全玻璃(二)

来源:中国幕墙网收集整理作者:孙立雄日期:2006-5-18 　页面功能【字体：大中小】【打印】【关闭】【评论】

三、高层建筑铝合金幕墙用玻璃比较
　　幕墙设计的重要原则之一安全性，包括玻璃材料的安全性。安全是一个相对的概念，是在一定条件下成立的，而不是绝对的。由于幕墙玻璃相关规范中没有对安全玻璃的定义加以明确而仅对其范围加以说明，所以在此引用《汽车用安全玻璃》（GB 9656-1996 ）中对安全玻璃的定义：“安全玻璃是指由无机材料或无机与有机的复合材料所构成的产品，当其受撞击时，不管其是否破坏，与普通玻璃比较，能减少对人体伤害的可能性”，其定义中明确说明是减少伤害的可能性，而不是完全避免。对于高层建筑铝合金幕墙所用的玻璃而言也是如此，选择玻璃是从尽量减少对人体伤害的可能性来考虑的，即考虑玻璃的破碎概率和破碎后散落的可能性。
1．应力特性与破碎概率
　　《幕墙用钢化与半钢化玻璃》（GB17841-1999）规定：钢化玻璃的表面应力值σ≥95Mpa、半钢化玻璃为应力值24<σ≤69 MPa。美国ASTM标准 C1048（Standard Specification for Heat-Treated Flat Glass）规定：钢化玻璃为69Mpa以上、半钢化玻璃为24～52Mpa。玻璃钢化程度越高，表面应力值越大，材料强度值就越大，破碎后颗粒也越小。
　　但钢化玻璃存在自爆的可能性，即在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂，可能在几个月内自爆，也可能在几年甚至十几年后自爆，产生自爆的主要原因是玻璃中硫化镍(NiS）相变引起的体积膨胀所导致，目前的生产技术还不能完全解决此问题。实验证明，当钢化程度越高，应力越大，自爆率也越高。应力大于95Mpa的钢化玻璃存在5‰～8‰甚至更高达到10％的自爆率，高层建筑幕墙通常有上万块玻璃，因此有自爆可能性的玻璃数量相当多，即使是在热浸处理处理后也存在1.5‰左右的自爆率，如果是中空或夹胶玻璃，自爆率更会随着玻璃的组合片数而成倍地增加。

　　上图为玻璃的应力值和碎片大小的关联曲线，按照该曲线可计算出当玻璃应力为95 Mpa时，碎片约为6.7×6.7mm大小；当玻璃应力为69 Mpa时，碎片约为11.2×11.2mm大小。
　　半钢化玻璃一般无自爆现象，所以破碎的概率很小，只是在受到大于表面应力值的外部冲击时才会破裂。
2．破碎特性
　　钢化玻璃的自爆没有征兆，十分突然，并且破碎后成小颗粒状，在风荷载作用下容易洒落，残余强度较低，所以路人较难有时间躲闪。有些玻璃碎片散落在地面的距离达10m宽。

　　当半钢化玻璃的表面应力为2.8～4.8MPa时，玻璃破碎后碎片相对较大，与普通浮法玻璃的破碎状态类似，碎片趋于相互锁在一起并保持在玻璃框上，尤其是玻璃四边是用结构胶粘结在框上的构造更是如此，残余强度较大，路人通常有时间避让，工程人员也有时间维修。
3．经济性
　　钢化玻璃若自爆后需要成本进行维修，更让人头疼的是玻璃自爆后洒落地面时可能带来的意外伤害，以及维修前室外风雨给房间内可能带来的损坏。
为了降低钢化玻璃的自爆率，有的建筑师或业主要求对钢化玻璃进行热浸处理（Heat Soak Test）（热浸处理是20世纪60年代皮尔金顿公司和圣戈班公司发明的方法，目前只有德国DIN18516有此明确的标准），将钢化玻璃再次加热到290oC左右并保温一定时间，使硫化镍在玻璃出厂前完成晶相转变，让以后可能自爆的玻璃在工厂内提前破碎。但由于一个工程需要的玻璃数量庞大，采用该方法需要消耗大量电能，同时生产率也会大为降低，从而导致玻璃成本将提高1～4倍，而且还不能彻底根除自爆。如果钢化玻璃数量多，工期又紧，也很难全部进行热浸处理。

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