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幕墻玻璃的安全選用
2020年12月29日    閱讀量:1025    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

提要:玻璃的安全選用是幕墻建筑設計和結構設計的一個關鍵問題。安全玻璃只是人為的劃分,安全玻璃種類不同,性能也不同,不能簡單一句話:幕墻要用安全玻璃。應根據幕墻各個部位的不同要求選用不同的玻璃中國建材網cnprofit.com。

幕墻玻璃的安全選用 中國建材網,cnprofit.com

一、概 述


玻璃幕墻設計和施工中的一個關鍵問題是合理選用玻璃。


玻璃是非常脆性的材料,所以不可能有絕對安全的玻璃。在建筑中采用玻璃就必然有一定的風險。安全玻璃只是一個人為的名稱,一般是指對人身傷害風險相對較小的玻璃(通常指鋼化玻璃和夾層玻璃)。還有些國家沒有采用安全玻璃這個敏感的名稱?! ∮捎跊]有絕對安全的玻璃,玻璃的安全只能是相對而言,因此應根據幕墻不同部位的功能要求,合理選用玻璃,爭取最大限度的使用安全,使人身和財產損失的風險降到最小。


籠統規定幕墻一定要用安全玻璃不一定恰當。幕墻情況千變萬化,不能簡單一句話,一刀切。幕墻某些部位采用單片鋼化玻璃反而更危險;某些情況下幕墻全部采用夾層玻璃就會成為火災時的烈焰牢籠。


事實上,近幾年來發生傷人毀物事故的玻璃幾乎都是屬于“安全玻璃”的單片鋼化玻璃;而列入非安全玻璃的半鋼化玻璃幕墻卻沒報道過安全事故問題。甚至于鋪天蓋地用浮法玻璃的普通玻璃窗,也沒有聽說象鋼化玻璃那么些聳人聽聞的事故報道。安全還是不安全,恐怕要重新考慮了。


二、鋼化玻璃


(一)近年來鋼化玻璃引發幕墻事故頻發


進入二十一世紀,由于方方面面的原因,玻璃幕墻成了鋼化玻璃的一統天下,“凡是幕墻玻璃一律鋼化”成了輿論的主流,上世紀八、九十年代廣泛采用的半鋼化玻璃退出歷史舞臺。似乎鋼化萬能,從此“天下無事”了。


然而近年來鋼化玻璃事故頻發,產生許多人身傷害和財產損失的事實卻無情地否定了“鋼化就是安全”的觀點。被稱為非安全玻璃的半鋼化玻璃不出事故,號稱安全玻璃的鋼化玻璃卻頻頻出問題的事實,不能不引起人們的反思。


2003年8月,天津某商廈5樓一塊2m2的鋼化玻璃突然自爆,砸傷一位音樂教師的左手,致殘而無法再演奏,賠償6600元?! ?006年7月,上海江寧路一座大廈36樓鋼化玻璃爆炸,一對情侶被砸傷,還砸壞了一輛正在行駛的豐田汽車?! ?007年5月,濟南一酒店玻璃自爆,冰雹般的碎粒水平飛出六、七米。而僅僅幾分鐘前,國家少年乒乓球隊隊員正好通過,真是不幸中的大幸?! ?005年,南寧某會展中心鋼化玻璃先后自爆五十余片,有些從會場中央二十多米上空凌空開花。而當時東盟博覽會即將開幕,各國首腦云集。為達到保證絕對安全的要求,不得不以高昂的代價全部貼上特種防爆膜。其造價遠超當初建議采用的夾層玻璃。


2006年新建成的一座博物館觀光電梯玻璃凌空爆炸,把下面咖啡廳的玻璃桌砸個粉碎,幸好事件發生在下午6點,閉館時間已過,否則結果難料?,F在不得不把玻璃全部改為鋁板,觀光電梯不再觀光?! ?007年北京某某廣場多片玻璃自爆,飛出六、七米后砸傷三人,還砸壞城鐵車站的玻璃頂蓋?! ?006-2007年,山東某機場鋼化玻璃已自爆29塊?! ?005年,剛建成的濟南山東一公司辦公樓自爆十余塊玻璃,還砸壞了一把手的寶馬愛車?! ?004至今,深圳有座辦公樓鋼化玻璃以每年40塊的速度自爆,2007年上半年爆了二十多塊,還傷了人,至今仍在自爆中?! 〔挥迷倭信e更多的例子了,相反的,從九十年代開始使用的半鋼化玻璃,雖然不是安全玻璃,但至今還沒有聽到發生事故的案例。兩者相比,不令人反思嗎?


(二)鋼化玻璃自爆無可避免


自爆是鋼化玻璃的特性,無可避免,這是業內人士的共識。為了降低自爆率,只能是優選玻璃原片和進行二次熱處理。即使如此,1‰的自爆率已經是極限,無法再降了。千分之一、二的自爆率已屬優質產品,這就意味著一個工程爆個幾塊、十幾塊是完全正常的現象,大家不會覺得奇怪。


但是哪怕爆一塊玻璃,也會有可能傷人毀物,產生嚴重的后果。何況行業以外人士不知這是正常情況,會鬧得滿城風雨,媒體會到處炒作,小事化大,使得幕墻廠家難以招架。


自爆的玻璃必須更換,但更換的費用遠遠超過玻璃本身,在超高層幕墻和異形幕墻中進行更換,更是困難和危險。


何況一旦發生自爆,就意味著今后還可能有類似事件發生,何時、何處卻不得而知,使人們失去安全感。每次事故分析,業主總是憂心忡忡地問:“還炸嗎?”,我們只能無奈地回答:“還可能,還沒有達標呢?!薄?/p>


(三)公共建筑要慎用鋼化玻璃


幾年來事實已經表明:鋼化玻璃作為“安全玻璃”用于人流密集的公共建筑中,存在很大的安全隱患,使業主和來客,都處于不安全的感覺中。因為不知在什么時候,不知是哪塊玻璃就會突然自爆,下來一陣玻璃冰雹,劈頭蓋臉,傷人毀物。


所以在人流密集的公共建筑中,不得不采用單片鋼化玻璃時,一定要慎重對待,采取必要的安全措施:  1.鋼化玻璃要進行二次熱處理?! ?.幕墻下面設隔離帶,不安排吸引行人和觀眾停留的設施。室內靠墻不設展位、餐飲、售貨位置。室外停車位要離開墻根,墻根布置綠化或水池?! ?.出入口設雨棚?! ?.人流上空布置金屬安全網?! ?.貼防爆膜。


(四)降低鋼化玻璃的表面應力


鋼化玻璃表面應力越大,鋼化程度越深,越容易發生自爆?,F在規定鋼化玻璃表面應力不小于90N/mm2,其目的在于減小碎玻璃尺寸大小,從而降低傷害的危險程度。


但高應力伴隨高自爆率,應力大于90N/mm2,自爆危險性大大增加。而實際上,只要爆炸,危險性就已經存在了,玻璃渣大一點小一點已不起決定作用。


我們能不能換個思維方式:首先避免或減少自爆發生的危險性,然后再談玻璃渣的大小。只要不炸了,就不存在大顆或小顆的問題了。


現行玻璃標準回避了這個問題。表面應力大于90N/mm2的玻璃是鋼化玻璃,符合現行標準;表面應力小于69N/mm2的玻璃是半鋼化玻璃,也符合現行標準??墒潜砻鎽?9 ~90N/mm2的玻璃,卻什么也不是,不允許使用。其實應力低于90N/mm2的玻璃自爆率較低,危險性較小,有什么不好呢?至于這些玻璃叫什么不是重要問題,也可以叫“準鋼化玻璃”,只要實際上對安全有好處就可以了,可以放手讓大家使用,在使用中進一步總結經驗。


三、半鋼化玻璃


(一)半鋼化玻璃的特點


半鋼化玻璃熱處理類似于鋼化玻璃,但鋼化程度低,控制其表面應力不大于69N/mm2。半鋼化玻璃不屬于目前定義的“安全玻璃”。


半鋼化玻璃表面應力低,所以不存在自爆的危險,不受外界影響時,它決不會自行爆炸,所以從這個意義來說,它比鋼化玻璃要安全。即使在外力作用下破碎,由于周邊有膠縫和槽口,放射形的裂縫所形成的碎塊也不會輕易墜落??梢杂袝r間進行拆除、更換。


半鋼化玻璃表面較為平整,映像畸變小,較為美觀。


(二)半鋼化玻璃已有長期應用的經驗


由于半鋼化玻璃有上述優點,所以在港澳和國外的玻璃幕墻中已經有很長的應用歷史,目前不少工程仍在應用。國內在1990~2000年期間,不少工程采用半鋼化玻璃,至今情況良好。


1996年建成的廣州市長大廈,中空玻璃的外片采用比利時6mm金黃色鍍膜半鋼化玻璃,內片采用南玻6mm浮法玻璃;1997年建成的廣東省公安指揮中心高110m,采用美國6mm銀灰色鍍膜單片半鋼化玻璃;1999年建成的青島光大銀行為半鋼化中空玻璃,外片為6mm美國產銀灰鍍膜玻璃。上述筆者經手的幾個工程,至今十年過去,并未發生玻璃破碎的安全事故。


九十年代建成的北京新東安市場采光頂,采用半鋼化夾膠(本體綠玻璃加白玻),至今未發現有自行破碎的板塊。


半鋼化玻璃相對而言,安全性是較高的。


(三)大型幕墻紛紛采用半鋼化玻璃


莫斯科俄羅斯聯邦大廈屋面高度達341m,為歐洲的最高建筑,由美國設計,中建公司總承包,沈陽遠大承擔玻璃幕墻工程??紤]到工程位于萬里之外,一旦玻璃自爆,進行更換、維修成本極為昂貴,因此決定本工程全部采用半鋼化玻璃。其中透光部分為夾層中空(6mm+1.14PVB+6mm)+16Ar+8mm,三片玻璃均為半鋼化;不透光部分為8mm藍天白云彩釉印花單片玻璃,也是半鋼化。


目前在建的廣州電視塔為世界最高的獨立塔??偢叨?20m,幕墻高度430m,幕墻總面積3.2萬平方米,由超過5000塊的三角形板塊組成,采用雙夾層中空:(8mm+1.52SGP+8mmLow-E)+12A+(8mm+1.52SGP+8mm)。塔身上、下粗,中部收小,外形為雙曲拋物面??紤]到玻璃類型多,高空更換玻璃極為困難,全部玻璃采用半鋼化。


廣州另一個在建工程——廣州珠江新城西塔,為高度432m的綜合性大樓,立面雙向彎曲。比較過鋼化玻璃和半鋼化玻璃兩個方案。高空更換玻璃極為困難,防止自爆是大家首要考慮,經過論證決定采用(8mm+1.52PVB+8mm)+12A+10mm夾層中空玻璃,三片玻璃均為半鋼化。


四、承重玻璃結構采用單片鋼化玻璃要填重


單片鋼化玻璃雖然稱為安全玻璃,但它有兩個致命缺陷,使它不宜在承重玻璃結構中采用:  1.無外部原因的自爆;  2.自爆后飛散,瞬間全部喪失承載力或產生人、物的墜落危險。


(一)承重玻璃梁、玻璃柱


全玻幕墻的承重玻璃肋(玻璃柱)、采光頂的玻璃梁都是面玻璃的支承結構,一旦玻璃梁、柱發生自爆、飛散,面板失去支持,幕墻或采光頂就會垮塌,造成嚴重的后果。北京就發生過由于玻璃肋自爆導致大堂全玻幕墻垮塌的事故。


玻璃梁,肋等宜采用夾層玻璃。點支承時宜采用鋼化夾層玻璃;經計算支承點應力許可時,也可以用半鋼化夾層玻璃。如果全玻幕墻高度大于8m,采用夾層玻璃有困難時,寧愿采用浮法玻璃肋。浮法玻璃肋雖然不是安全玻璃,不能保證絕對安全,但至少不會突然自爆。而且它即使在外部因素作用下破裂時,也不會突然飛散消失,它會破碎后位于原地,臨時支撐一下面板,以便搶修,不至于發生面板倒塌的重大事故。


(二)玻璃地板、玻璃樓梯踏板、玻璃欄板


這些部位不采用單片鋼化玻璃的原因是防自爆,防飛散,防人員墜落。目前不少公共建筑欄板還在用單片鋼化玻璃,這種欄板也發生過多起自爆后傷人的事件。當欄板不能不用單片鋼化玻璃時,其厚度不應小于10mm,而且隨時檢查,一旦自爆,要及時修理更換?!?/p>


五、 采光頂玻璃


采光頂用單片鋼化玻璃還是夾層玻璃目前存在爭議,原因是這兩種玻璃用在采光頂上,都不能保證絕對安全。單片鋼化玻璃會自爆,飛散,傷人毀物;但鋼化夾層玻璃自爆后會發生撓曲,會整體落下,也非常危險,兩種類型的事故國內都發生過。


兩種玻璃都不理想,只有在兩者之中求其危險較輕者。5m高度以下可以采用單片鋼化玻璃。其它情況下還是用夾層玻璃為好。為防止夾層玻璃整體落下,玻璃分格不宜大于1.6m×1.6m;玻璃入槽深度不宜小于22mm。對于框支承玻璃,宜優先選用浮法玻璃和半鋼化玻璃制成的夾層玻璃,因為可以免除自爆更換玻璃的麻煩,而且它們破裂后成大塊碎片,具有一定的剩余承載力和剩余剛度,不會輕易下垂、拔出、落下,相對較為安全。


六、不要讓房子變成火的牢籠


由于對“幕墻要用安全玻璃”的內含理解不全面,有些工程整座房屋的幕墻全部采用夾層玻璃。夾層玻璃不怕強力沖擊,碎而不破,不會飛散,可以稱作安全玻璃,但如果整座建筑的外墻都采用夾層玻璃,又沒有設置足夠的疏散通道和自動消防設備,一旦火災就會出現門窗封死,逃生無門的危險局面。


特別是主要依靠外部消防的公共場所和低層辦公、住宅建筑,如果全部采用夾層玻璃,一旦發生火災,消防人員無法擊碎玻璃進行搶救,里面受困人員無法破窗逃生,安全玻璃就變成了安全大患。因此,這些建筑的幕墻必須部分采用單片玻璃作為緊急出口,并做出明顯標記。


七、點支承玻璃


點支承玻璃在支承點(包括鋼爪支承和夾板支承)會產生很大的局部應力,浮法玻璃強度低,難以承受,宜采用強度高的鋼化玻璃及其制品。優先考慮采用鋼化夾層玻璃和鋼化中空夾層玻璃。當然,經過計算,如果支承點的應力較小,選用半鋼化夾層玻璃更為有利。


中空玻璃中的夾層玻璃宜放在室內側。采用點支承單片鋼化玻璃同樣要注意其自爆問題。


八、防火玻璃


玻璃幕墻和采光頂所用的防火玻璃應采用單片銫鉀玻璃。它主要用于:  1.有透光要求的層間的水平防火墻(高800mm)和樓層中防火墻左右兩側的透明豎向防火墻(左右各寬1.0m)?! ?.有美觀透明要求的層間防煙封堵?! ?.樓層中劃分兩個防火分區的透明防火墻?! ?.連層的室內天井周邊的防火包封。


防火銫鉀玻璃可以有1.0小時~2.5小時的耐火性能,而鋁型材熔點低,耐火性能差,不能作為防火玻璃的支承結構,防火玻璃通常由鋼結構支承,必要時鋼結構還附加防火被覆。


深圳電視中心透鏡型白玻外幕墻,為取得全透明的效果,其層間防煙封堵就不用巖棉,代之以8mm厚的銫鉀防火玻璃。


北京電視中心中央有一個31m×36m,高近200m的大天井,由于防火安全的要求,周邊用防火玻璃墻包封,大天井成為獨立的防火分區。在建的廣州西塔(高430m)也有一個三角形的連層大天井,其中一部分也要采用防火玻璃包封。

九、采取設計施工措施,減少玻璃破裂


目前工程中大量玻璃破碎,有因玻璃自爆,有因溫度變化,真正受到強風、地震作用而損壞的并不多。大量破損都是可以通過設計和施工措施來減少的。


(一)設計方面原因


1.玻璃支承點太多。由于建筑要求玻璃大面積,采用六點、八點或四點、六點再加一對邊支承。這樣多的支承點受力不均勻,很容易使玻璃開裂?! ?.支承處約束過強,點支承頭無鉸,玻璃入槽卡得太緊,玻璃板轉動困難?! ?.板縫太小,玻璃膨脹后頂死。筆者最近在西藏林芝看到一個辦公樓的單玻隱框幕墻,30%以上的玻璃碎裂,許多裂縫平行于板縫,玻璃被擠壓向外拱起。這由于板縫寬度不到8mm,西藏日夜溫差大,白天陽光下玻璃膨脹,板縫窄,嵌縫膠又硬化,玻璃平面內變形受限,只有外拱破裂。


(二)施工方面原因


1.邊緣處理。有些玻璃未細磨邊,未倒棱;甚至有些玻璃根本沒有磨邊,崩邊、崩角也不處理,這就容易發生自爆或破裂?! ?.強迫安裝。玻璃鋼化后不平,多點支座也不找平,高高低低,裝不上硬裝,安裝初應力太大,造成玻璃大量自爆或破裂?! ?.安裝玻璃的金屬槽太窄,混凝土、花崗巖表面緊靠玻璃表面,玻璃變形受限?! ?.玻璃墊片太薄,有些甚至只有2mm,玻璃一膨脹就頂死槽底?! ?.填縫膠不合格,硬化無彈性?!?/p>


十、小結


沒有絕對意義的安全玻璃,使用玻璃都有一定風險??梢酝ㄟ^合理選用玻璃類型,加上必要的設計和施工措施,來實現玻璃最大限度的使用安全。


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