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高層建筑鋁合金幕墻用安全玻璃(二)
來源:中國幕墻網(wǎng)收集整理 作者:孫立雄 日期:2006-5-18 頁面功能 【字體：
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三、高層建筑鋁合金幕墻用玻璃比較
幕墻設(shè)計的重要原則之一安全性，包括玻璃材料的安全性。安全是一個相對的概念，是在一定條件下成立的，而不是絕對的。由于幕墻玻璃相關(guān)規(guī)范中沒有對安全玻璃的定義加以明確而僅對其范圍加以說明，所以在此引用《汽車用安全玻璃》（GB 9656-1996 ） 中對安全玻璃的定義：“安全玻璃是指由無機材料或無機與有機的復(fù)合材料所構(gòu)成的產(chǎn)品，當(dāng)其受撞擊時，不管其是否破壞，與普通玻璃比較，能減少對人體傷害的可能性”，其定義中明確說明是減少傷害的可能性，而不是完全避免。對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人體傷害的可能性來考慮的，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，即在無直接機械外力作用下發(fā)生的自動性炸裂，可能在幾個月內(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題。實驗證明，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，按照該曲線可計算出當(dāng)玻璃應(yīng)力為95 Mpa時，碎片約為6.7×6.7mm大小；當(dāng)玻璃應(yīng)力為69 Mpa時，碎片約為11.2×11.2mm大小。
半鋼化玻璃一般無自爆現(xiàn)象，所以破碎的概率很小，只是在受到大于表面應(yīng)力值的外部沖擊時才會破裂。
2．破碎特性
鋼化玻璃的自爆沒有征兆，十分突然，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(dá)10m寬。
當(dāng)半鋼化玻璃的表面應(yīng)力為2.8～4.8MPa時，玻璃破碎后碎片相對較大，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，殘余強度較大，路人通常有時間避讓，工程人員也有時間維修。
3．經(jīng)濟性
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可能帶來的意外傷害，以及維修前室外風(fēng)雨給房間內(nèi)可能帶來的損壞。
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，同時生產(chǎn)率也會大為降低，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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