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在高层建筑玻璃幕墙中如何选用安全玻璃【摘 要】 本文介绍了几种建筑玻璃的生产工艺及特性，并从安全的角度讨论了高层建筑玻璃幕墙上安全玻璃的选择原则。 【关键词】 玻璃幕墙；钢化玻璃；半钢化玻璃；夹层玻璃；自爆 【中图分类号】 TU532.65 【文献标识码】 D 【文章编号】 1727-5123（2012）03-135-02 １　引言 随着使用年限的增长，玻璃幕墙的隐患逐渐暴露出来，除了光污染，玻璃幕墙的自爆、脱落都成为城市的安全隐患，而目前国家允许的钢化玻璃自爆率为３‰。虽然目前建筑玻璃的质量和强度都有足够的保障，但毕竟玻璃的抗震性和抗变形能力都有欠缺，一旦遇到台风、飓风、地震、冰雹、温差急速变化等，均有可能会导致安全事件。自２００４年１月１日起施行的《建筑安全玻璃管理规定》规定：“建筑物需要以玻璃作为建筑材料的下列部位必须使用安全玻璃：７层及７层以上建筑物外开窗、幕墙（全玻幕墙除外）”，同时规定“本规定所称安全玻璃，是指符合现行国家标准的钢化玻璃、夹层玻璃及由钢化玻璃或夹层玻璃组合加工而成的其他玻璃制品，如安全中空玻璃等”，旨在规范建筑玻璃的使用。 ２　建筑幕墙常用玻璃简述 建筑幕墙常用玻璃包括钢化玻璃、半钢化玻璃及其组合而成的夹层玻璃、中空玻璃等。 ２．１　钢化玻璃。钢化玻璃是将浮法玻璃在钢化炉中均匀加热至６２０℃，使之轻度软化膨胀，再在其表面吹冷空气使之迅速冷却，使其表面产生压应力，强度设计值和耐冲击性能大幅提高，是普通玻璃的３～５倍，并且玻璃破碎后成小颗粒状。 ２．２　半钢化玻璃。半钢化玻璃制作的热处理过程与钢化玻璃类似，只是冷却方法不同，吹风强度降低，冷却时间长。其机械性能也有较大提高，破碎时会有大的碎片和放射状的裂纹，与普通玻璃的破碎状态类似，但碎片一般没有锋利的尖角。单片半钢化玻璃不是安全玻璃。 ２．３　夹层玻璃。夹层玻璃是由一层玻璃与另外一层或多层玻璃及塑料膜中间层而成的玻璃制品。幕墙用的夹层玻璃中间层通常采用ＰＶＢ或ＥＶＡ膜。 ２．４　中空玻璃。中空玻璃是由两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并周边粘结密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品。 ３　高层建筑铝合金幕墙用玻璃比较 ３．１　应力特性与破碎概率。《幕墙用钢化与半钢化玻璃》（ＧＢ１７８４１－１９９９）要求钢化玻璃其表面应力不应小于９５ＭＰａ；半钢化玻璃表面应力值在２４～６９ＭＰａ之间。美国ＡＳＴＭ标准Ｃ１０４８规定：钢化玻璃为６９Ｍｐａ以上、半钢化玻璃为２４～５２Ｍｐａ。玻璃钢化程度越高，表面应力值越大，材料强度值就越大，破碎后颗粒也越小。 ３．１．１　自爆是钢化玻璃的固有特性之一，所谓自爆，即是钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂，普通钢化玻璃的自爆率在１～３‰左右。自爆可能在几个月内发生，也可能在几年甚至十几年后发生。 ３．１．２　产生自爆的原因。 ３．１．２．１　玻璃质量缺陷的影响。首先，玻璃中有结石、杂质，气泡：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。结石存在于玻璃中，与玻璃体有着不同的膨胀系数。玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。当结石膨胀系数小于玻璃，结石周围的切向应力处于受拉状态。伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。其次，玻璃中含有硫化镍结晶物。硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在，直径在０．１～２ｍｍ。外表呈金属状，这些杂夹物是Ｎｉ７Ｓ６、ＮｉＳ、ＮｉＳ１．０１。最后，玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷，易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。 ３．１．２．２　钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移。玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。使钢化制品有自爆的趋向，有的在激冷时就产生“风爆”。如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。 ３．１．２．３　钢化程度的影响，实验证明，当钢化程度提高到１级／cm时自爆数达２０～２５％。由此可见应力越大钢化程度越高，自爆量也越大。 ３．２　破碎特性。钢化玻璃的自爆没有征兆，十分突然，并且破碎后成小颗粒状，在风荷载作用下容易洒落，残余强度较低，所以路人较难有时间躲闪。有些玻璃碎片散落在地面的距离达１０ｍ宽。钢化玻璃的表面应力为２．８～４．８ＭＰａ时，玻璃破碎后碎片相对较大，与普通浮法玻璃的破碎状态类似，碎片趋于相互锁在一起并保持在玻璃框上，尤其是玻璃四边是用结构胶粘结在框上的构造更是如此，残余强度较大，路人通常有时间避让，工程人员也有时间维修。 ３．３　经济性。钢化玻璃若自爆后需要成本进行维修，更让人头疼的是玻璃自爆后洒落地面时可能带来的意外伤害，以及维修前室外风雨给房间内可能带来的损坏。为了降