論安全玻璃在高層建筑中的使用
曹坤娜
摘要:本文根據(jù)幾種建筑玻璃的特性,從安全的角度討論了高層安全玻璃的選擇。 Abstract: This paper, based on the characters of several kinds of architectural glass, discusses the choice for safe glass from the point of safety. 關(guān)鍵詞:玻璃幕墻;鋼化玻璃;半鋼化玻璃;夾層玻璃;自爆 Key words: glass curtain wall;fully tempered glass;heat strength glass;laminated glass;burst
0 引言 據(jù)2010年7月24日《羊城晚報(bào)》報(bào)道的“一戶人家飄窗玻璃自爆引發(fā)滿城幕墻安全憂慮”……隨著使用年限的增長(zhǎng),玻璃幕墻的隱患逐漸暴露出來(lái),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(guó)家允許的鋼化玻璃自爆率為3%。。“雖然目前建筑玻璃的質(zhì)量和強(qiáng)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(tái)風(fēng)、颶風(fēng)、地震、冰雹、溫差遽然變化等,均有可能會(huì)導(dǎo)致安全事件。”自2004年1月1日起施行的《建筑安全玻璃管理規(guī)定》,規(guī)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:7層及7層以上建筑物外開(kāi)窗、幕墻(全玻幕墻除外)”,同時(shí)規(guī)定“本規(guī)定所稱安全玻璃,是指符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(guī)范建筑玻璃的使用。 在此,筆者僅對(duì)高層建筑上超過(guò)使用部位一定高度的鋁合金幕墻所常用的玻璃在此進(jìn)行探討。 1 建筑幕墻常用玻璃簡(jiǎn)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。 1.1 鋼化玻璃(Fully Tempered glass) 鋼化玻璃是將浮法玻璃在鋼化爐中均勻加溫至620℃,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(chǎn)生拉應(yīng)力,強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和耐沖擊性能大幅提高,并且玻璃破碎后成小顆粒狀。 1.2 半鋼化玻璃(Heat Strength glass) 半鋼化玻璃制作的熱處理過(guò)程與鋼化玻璃類似,只是冷卻方法不同,吹風(fēng)強(qiáng)度降低,冷卻時(shí)間長(zhǎng)。其機(jī)械性能也有較大提高,破碎時(shí)會(huì)有大的碎片和放射狀的裂紋,與普通玻璃的破碎狀態(tài)類似,但碎片一般沒(méi)有鋒利的尖角。 1.3 夾層玻璃(Laminated glass) 夾層玻璃是由一層玻璃與一層或多層玻璃、塑料材料夾中間層而成的玻璃制品。幕墻用的夾層玻璃的中間層通常采用PVB或EVA膜。 1.4 中空玻璃(Insulating glass) 中空玻璃是由兩片或多片玻璃以有效支撐均勻隔開(kāi)并周邊粘結(jié)密封,使玻璃層間形成有干燥氣體空間的制品。 2 高層建筑鋁合金幕墻用玻璃比較 2.1 應(yīng)力特性與破碎概率 《幕墻用鋼化與半鋼化玻璃》(GB17841-1999)規(guī)定:鋼化玻璃的表面應(yīng)力值σ?叟95Mpa、半鋼化玻璃為應(yīng)力值24<σ?燮69MPa。美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C1048(Standard Specification for Heat-Treated Flat Glass)規(guī)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(yīng)力值越大,材料強(qiáng)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(wú)直接機(jī)械外力作用下發(fā)生的自動(dòng)性炸裂,可能在幾個(gè)月內(nèi)自爆,也可能在幾年甚至十幾年后自爆,產(chǎn)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(dǎo)致,目前的生產(chǎn)技術(shù)還不能完全解決此問(wèn)題。 2.2 破碎特性 鋼化玻璃的自爆沒(méi)有征兆,十分突然,并且破碎后成小顆粒狀,在風(fēng)荷載作用下容易灑落,殘余強(qiáng)度較低,所以路人較難有時(shí)間躲閃。有些玻璃碎片散落在地面的距離達(dá)10m寬。鋼化玻璃的表面應(yīng)力為2.8~4.8MPa時(shí),玻璃破碎后碎片相對(duì)較大,與普通浮法玻璃的破碎狀態(tài)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(jié)構(gòu)膠粘結(jié)在框上的構(gòu)造更是如此,殘余強(qiáng)度較大,路人通常有時(shí)間避讓,工程人員也有時(shí)間維修。