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高層建筑鋁合金幕墻用安全玻璃(二)

來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理 作者:孫立雄 日期:2006-5-18  頁(yè)面功能 【字體: 】【打印】【關(guān)閉】【評(píng)論

三、高層建筑鋁合金幕墻用玻璃比較
  幕墻設(shè)計(jì)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(gè)相對(duì)的概念,是在一定條件下成立的,而不是絕對(duì)的。由于幕墻玻璃相關(guān)規(guī)范中沒(méi)有對(duì)安全玻璃的定義加以明確而僅對(duì)其范圍加以說(shuō)明,所以在此引用《汽車(chē)用安全玻璃》(GB 9656-1996 ) 中對(duì)安全玻璃的定義:“安全玻璃是指由無(wú)機(jī)材料或無(wú)機(jī)與有機(jī)的復(fù)合材料所構(gòu)成的產(chǎn)品,當(dāng)其受撞擊時(shí),不管其是否破壞,與普通玻璃比較,能減少對(duì)人體傷害的可能性”,其定義中明確說(shuō)明是減少傷害的可能性,而不是完全避免。對(duì)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(duì)人體傷害的可能性來(lái)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(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≥95Mpa、半鋼化玻璃為應(yīng)力值24<σ≤69 MPa。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。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)鋼化程度越高,應(yīng)力越大,自爆率也越高。應(yīng)力大于95Mpa的鋼化玻璃存在5‰~8‰甚至更高達(dá)到10%的自爆率,高層建筑幕墻通常有上萬(wàn)塊玻璃,因此有自爆可能性的玻璃數(shù)量相當(dāng)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(huì)隨著玻璃的組合片數(shù)而成倍地增加。


  上圖為玻璃的應(yīng)力值和碎片大小的關(guān)聯(lián)曲線,按照該曲線可計(jì)算出當(dāng)玻璃應(yīng)力為95 Mpa時(shí),碎片約為6.7×6.7mm大小;當(dāng)玻璃應(yīng)力為69 Mpa時(shí),碎片約為11.2×11.2mm大小。
  半鋼化玻璃一般無(wú)自爆現(xiàn)象,所以破碎的概率很小,只是在受到大于表面應(yīng)力值的外部沖擊時(shí)才會(huì)破裂。
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。


  當(dāng)半鋼化玻璃的表面應(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(lèi)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?zhuān)こ倘藛T也有時(shí)間維修。
3.經(jīng)濟(jì)性
  鋼化玻璃若自爆后需要成本進(jìn)行維修,更讓人頭疼的是玻璃自爆后灑落地面時(shí)可能帶來(lái)的意外傷害,以及維修前室外風(fēng)雨給房間內(nèi)可能帶來(lái)的損壞。
為了降低鋼化玻璃的自爆率,有的建筑師或業(yè)主要求對(duì)鋼化玻璃進(jìn)行熱浸處理(Heat Soak Test)(熱浸處理是20世紀(jì)60年代皮爾金頓公司和圣戈班公司發(fā)明的方法,目前只有德國(guó)DIN18516有此明確的標(biāo)準(zhǔn)),將鋼化玻璃再次加熱到290oC左右并保溫一定時(shí)間,使硫化鎳在玻璃出廠前完成晶相轉(zhuǎn)變,讓以后可能自爆的玻璃在工廠內(nèi)提前破碎。但由于一個(gè)工程需要的玻璃數(shù)量龐大,采用該方法需要消耗大量電能,同時(shí)生產(chǎn)率也會(huì)大為降低,從而導(dǎo)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(shù)量多,工期又緊,也很難全部進(jìn)行熱浸處理。
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