在高層建筑玻璃幕墻中如何選用安全玻璃(4頁).docx
下載文檔
上傳人:正***
編號:430655
2022-07-06
4頁
41.30KB
1、在高層建筑玻璃幕墻中如何選用安全玻璃【摘 要】 本文介紹了幾種建筑玻璃的生產工藝及特性,并從安全的角度討論了高層建筑玻璃幕墻上安全玻璃的選擇原則?!娟P鍵詞】 玻璃幕墻;鋼化玻璃;半鋼化玻璃;夾層玻璃;自爆【中圖分類號】 TU532.65 【文獻標識碼】 D 【文章編號】 1727-5123(2012)03-135-02引言隨著使用年限的增長,玻璃幕墻的隱患逐漸暴露出來,除了光污染,玻璃幕墻的自爆、脫落都成為城市的安全隱患,而目前國家允許的鋼化玻璃自爆率為。雖然目前建筑玻璃的質量和強度都有足夠的保障,但畢竟玻璃的抗震性和抗變形能力都有欠缺,一旦遇到臺風、颶風、地震、冰雹、溫差急速變化等,均有可能2、會導致安全事件。自年月日起施行的建筑安全玻璃管理規定規定:“建筑物需要以玻璃作為建筑材料的下列部位必須使用安全玻璃:層及層以上建筑物外開窗、幕墻(全玻幕墻除外)”,同時規定“本規定所稱安全玻璃,是指符合現行國家標準的鋼化玻璃、夾層玻璃及由鋼化玻璃或夾層玻璃組合加工而成的其他玻璃制品,如安全中空玻璃等”,旨在規范建筑玻璃的使用。建筑幕墻常用玻璃簡述建筑幕墻常用玻璃包括鋼化玻璃、半鋼化玻璃及其組合而成的夾層玻璃、中空玻璃等。鋼化玻璃。鋼化玻璃是將浮法玻璃在鋼化爐中均勻加熱至,使之輕度軟化膨脹,再在其表面吹冷空氣使之迅速冷卻,使其表面產生壓應力,強度設計值和耐沖擊性能大幅提高,是普通玻璃的倍,并且玻3、璃破碎后成小顆粒狀。半鋼化玻璃。半鋼化玻璃制作的熱處理過程與鋼化玻璃類似,只是冷卻方法不同,吹風強度降低,冷卻時間長。其機械性能也有較大提高,破碎時會有大的碎片和放射狀的裂紋,與普通玻璃的破碎狀態類似,但碎片一般沒有鋒利的尖角。單片半鋼化玻璃不是安全玻璃。夾層玻璃。夾層玻璃是由一層玻璃與另外一層或多層玻璃及塑料膜中間層而成的玻璃制品。幕墻用的夾層玻璃中間層通常采用或膜。中空玻璃。中空玻璃是由兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開并周邊粘結密封,使玻璃層間形成有干燥氣體空間的制品。高層建筑鋁合金幕墻用玻璃比較應力特性與破碎概率。幕墻用鋼化與半鋼化玻璃()要求鋼化玻璃其表面應力不應小于;半鋼化玻璃表面應4、力值在之間。美國標準規定:鋼化玻璃為以上、半鋼化玻璃為。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。自爆是鋼化玻璃的固有特性之一,所謂自爆,即是鋼化玻璃在無直接機械外力作用下發生的自動性炸裂,普通鋼化玻璃的自爆率在左右。自爆可能在幾個月內發生,也可能在幾年甚至十幾年后發生。產生自爆的原因。玻璃質量缺陷的影響。首先,玻璃中有結石、雜質,氣泡:玻璃中有雜質是鋼化玻璃的薄弱點,也是應力集中處。特別是結石若處在鋼化玻璃的張應力區是導致炸裂的重要因素。結石存在于玻璃中,與玻璃體有著不同的膨脹系數。玻璃鋼化后結石周圍裂紋區域的應力集中成倍地增加。當結石膨脹系數小于玻璃,結石周圍的5、切向應力處于受拉狀態。伴隨結石而存在的裂紋擴展極易發生。其次,玻璃中含有硫化鎳結晶物。硫化鎳夾雜物一般以結晶的小球體存在,直徑在。外表呈金屬狀,這些雜夾物是、。最后,玻璃表面因加工過程或操作不當造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷,易造成應力集中或導致鋼化玻璃自爆。鋼化玻璃中應力分布不均勻、偏移。玻璃在加熱或冷卻時沿玻璃厚度方向產生的溫度梯度不均勻、不對稱。使鋼化制品有自爆的趨向,有的在激冷時就產生“風爆”。如果張應力區偏移到制品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。鋼化程度的影響,實驗證明,當鋼化程度提高到級cm時自爆數達。由此可見應力越大鋼化程度越高,自爆量也越大。破碎特性。鋼化玻璃的自爆沒6、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寬。鋼化玻璃的表面應力為時,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。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,可以采用如下方案:降低鋼化玻璃的應力值。鋼化玻璃中應力的分布是鋼化玻璃的兩個表7、面為壓應力,板芯層處于張應力,在玻璃厚度上應力分布類似拋物線。玻璃厚度的中央是拋物線的頂點,即張應力最大處;兩側接近玻璃兩表面處是壓應力;零應力面大約位于厚度的處。通過分析鋼化急冷的物理過程,可知鋼化玻璃表面張力和內部的最大張應力在數值上有粗略的比例關系,即張應力是壓應力的。國內廠家一般將鋼化玻璃表面壓應力設定在左右,實際情況可能更高一些。鋼化玻璃自身的張應力約為,玻璃的抗張強度是,只要硫化鎳膨脹產生的張應力在,則足以引發自爆。若降低其表面應力,相應地會降低鋼化玻璃本身自有的張應力,從而有助于減少自爆的發生。美國標準中規定鋼化玻璃的表面應力范圍為大于;半鋼化(熱增強)玻璃為。幕墻玻璃標準則規定8、為半鋼化應力范圍為。新國家標準建筑用安全玻璃第部分:鋼化玻璃要求其表面應力不應小于,這比此前老標準中規定的降低了,有利于減少自爆。 使玻璃的應力均勻一致。鋼化玻璃的應力不均,會明顯增大自爆率,已經到了不容忽視的程度。應力不均引發的自爆有時表現得非常集中,特別是彎鋼化玻璃的某具體批次的自爆率會達到令人震驚的嚴重程度,且可能連續發生自爆。其原因主要是局部應力不均和張力層在厚度方向的偏移,玻璃原片自身質量也有一定的影響。應力不均會大幅降低玻璃的強度,在一定程度上相當于提高了內部的張應力,從而自爆率提高了。如果能使鋼化玻璃的應力均勻分布,則可有效降低自爆率。熱浸處理。熱浸處理又稱均質處理,俗稱“引爆”9、。熱浸處理是將鋼化玻璃加熱到,并保溫一定時間,促使硫化鎳在鋼化玻璃中快速完成晶相轉變,讓原本使用后才可能自爆的鋼化玻璃人為地提前破碎在工廠的熱浸爐中,從而減少安裝后使用中的鋼化玻璃自爆。該方法一般用熱風作為加熱的介質。熱浸難點。從原理上看,熱浸處理既不復雜,也無難度。但實際上達到這一工藝指標非常不易。研究顯示,玻璃中硫化鎳的具體化學結構式有多種,如、等,不但各種成分的比例不等,而且可能摻雜其他元素。其相變快慢高度依賴于溫度的高低。研究表明,時的相變速率是時的倍,因此必須確保爐內的各塊玻璃經歷同樣的溫度制度。否則一方面溫度低的玻璃因保溫時間不夠,硫化鎳不能完全相變,減弱了熱浸的功效。另一方面,當10、玻璃溫度太高時,甚至會引起硫化鎳逆向相變,造成更大的隱患。這兩種情況都會導致熱浸處理勞而無功甚至適得其反。熱浸爐工作時溫度的均勻性是如此的重要,而三年前多數國產熱浸爐熱浸保溫時爐內的溫差甚至達到,國外引進爐存在左右的溫差也不少見。所以有的鋼化玻璃雖經熱浸處理,自爆率依然居高不下。盡管熱浸處理不能保證絕對不發生自爆,但確實降低了自爆的發生,實實在在地解決了困擾工程各方的自爆問題。所以熱浸是世界上一致認可的徹底解決自爆問題的最有效方法。半鋼化玻璃由于通常不自爆而一般不存在上述問題。由于玻璃鋼化和半鋼化的價格基本一樣,有人可能希望通過提高玻璃的強度值來降低玻璃的厚度,但實際上,在很多工程中,幕墻的分11、格尺寸都比較大,使得玻璃的厚度是由撓度而不是強度來控制,此時玻璃的高強度值并不會減少玻璃的厚度,節省材料。3.4美觀性。雖然幕墻用鋼化與半鋼化玻璃(GB17841-1999)中規定鋼化和半鋼化玻璃的彎曲度相同,但由于兩種玻璃熱處理后的冷卻方法不一樣,實際得到的彎曲度也不一樣。鋼化玻璃的冷卻方法是在其表面吹冷空氣使之迅速冷卻,而半鋼化玻璃冷卻時的吹風強度大為降低,冷卻時間較長,因此弓形和波形都比鋼化玻璃好,鍍上金屬膜形成熱反射玻璃或低輻射玻璃后平整度更好,外觀效果更理想。4實際應用鋼化玻璃和半鋼化玻璃在國內外很多建筑幕墻都使用過,但香港和國外工程在高層建筑幕墻上更趨向于采用半鋼化玻璃和其制成的中12、空玻璃,如上海金茂大廈、香港金融中心二期和美國西爾斯大廈。而且現在更多地采用半鋼化玻璃制成的夾層中空玻璃,玻璃破碎后有更大的殘余強度,一般情況不會墜落。香港廉政公署新辦公大樓,大面幕墻采用半鋼化夾膠中空玻璃,并特意在局部采用鋼化玻璃,并設置明顯標志,以便在發生緊急情況時室內外的人員可以敲碎此處玻璃進行逃生和營救。因此建議在建筑上的一般部位采用半鋼化玻璃及其組合的夾層中空玻璃;在易遭受撞擊、沖擊而造成人體傷害的部位,如門和標高在5m以下的玻璃攔板,選用應力大于90Mpa的鋼化玻璃及其組合玻璃。玻璃幕墻下應設置綠化帶或雨蓬,防止路人靠近??傊?,設計以人為本,應該根據實際情況采用更安全的材料。參考文獻1建筑安全玻璃管理規定.發改運行20032116號2玻璃幕墻工程技術規范.JGJ1022003.中國建筑工業出版社,20033建筑玻璃應用技術規程.JGJ 11320094建筑用安全玻璃(第2部分):鋼化玻璃.GB15763.2-2005