一级结构工程师:幕墙玻璃的安全选用(2)

2024-08-06 09:48 安博下载网址
 

  半钢化玻璃热处理类似于钢化玻璃,但钢化程度低,控制其表面应力不大于69N/mm.半钢化玻璃不属于目前定义的“安全玻璃”。

  半钢化玻璃表面应力低,所以不存在自爆的,危险,不受外界影响时,它决不会自行爆炸,所以从这个意义来说,它比钢化玻璃要安全。即使,在外力作用下破碎,由于周边有胶缝和槽口,放射形的裂缝所形成的碎块也不会轻易坠落。可以有时间进行拆除、更换。半钢化玻璃表面较为平-整,映像畸变小,较为美观。

  由于半钢化玻璃有上述优点,所以在港澳和国外的玻璃幕墙中已经有很长的应用历史,目前不少工程仍在应用。国内在1990~2000年期间,不少工程采用半钢化玻璃,至今情况良好。1996年建成的广州市长大厦,中空玻璃的外片采用比利时6mm金黄色镀膜半钢化玻璃,内片采用南玻6mm浮法玻璃;1997年建成的广东省公安指挥中心高110m,采用美国6mm银灰色镀膜单片半钢化玻璃;1999年建成的青岛光大银行为半钢化中空玻璃,外片为6mm美国产银灰镀膜玻璃。上述笔者经手的几个工程,至今十年过去,并未发生玻璃破碎的安全事故。

  上世纪九十年代建成的北京新东安市场采光顶,采用半钢化夹胶(本体绿玻璃加白玻),至今未发现有自行破碎的板块。半钢化玻璃相对而言,安全性是较高的。

  莫斯科俄罗斯联邦大厦屋面高度达341m,为欧洲的最高建筑,由美国设计, 中建公司总承包,沈阳远大承担玻璃幕墙工程。考虑到工程位于万里之外,一旦玻璃自爆,来更换、维修成本极为昂贵,因此决定本工程全部采用半钢化玻璃。其中透光部分为夹层中空(6mm+1.14PVB+6mm)+16Ar+8mm,三片玻璃均为半钢化;不透光部分为8mm蓝天白云彩釉印花单片玻璃,也是半钢化。

  目前在建的广州电视塔为世界最高的独立塔。总高度620 m,幕墙高度430m,幕墙总面积3.2万平方米,由超过5000块的三角形板块组成,采用双夹层中空:(8ra m+1.52SGP+8mmLow.E)+12A+(8mm+1.52SGP+8mm)。塔身上、下粗,中部收小,外形为双曲抛物面。考虑到玻璃类型多,高空更换玻璃极为困难,全部玻璃采用半钢化。

  广州另一个在建工程广州珠江新城西塔,为高度432m的综合性大楼,立面双向弯曲。比较过钢化玻璃和半钢化玻璃两个方案。高空更换玻璃极为困难,防止自爆是大家首要考虑,经过论证决定采用(8mm+1.52PVB+8mm)+12A+10mm夹层中空玻璃,三片玻璃均为半钢化。

  单片钢化玻璃虽然称为安全玻璃,但它有两个致命缺陷,使它不宜在承重玻璃结构中采用:

  全玻幕墙的承重玻璃肋(玻璃柱)、采光顶的玻璃梁都是面玻璃的支承结构,一旦玻璃梁、柱发生自爆、飞散,面板失去支持,幕墙或采光顶就会垮塌,导致非常严重的后果。北京就发生过由于玻璃肋自爆导致大堂全玻幕墙垮塌的事故。

  玻璃梁,肋等宜采用夹层玻璃。点支承时宜采用钢化夹层玻璃;经计算支承点应力许可时,也可以用半钢化夹层玻璃。如果全玻幕墙高度大于8m,采用夹层玻璃有困难时,宁愿采用浮法玻璃肋。浮法玻璃肋虽然不是安全玻璃,不能确保绝对安全,但至少不会突然自爆。而且它即使在外部因素作用下破裂时,也不会突然飞散消失,它会破碎后位于原地,临时支撑一下面板,以便抢修,不至于发生面板倒塌的重大事故。

  这些部位不采用单片钢化玻璃的原因是防自爆,防飞散,防人员坠落。目前不少公共建筑栏板还在用单片钢化玻璃,这种栏板也发生过多起自爆后伤人的事件。当栏板不能不用单片钢化玻璃时,其厚度不应小于10mm,而且随时检查,一旦自爆,要及时修理更换。

  采光顶用单片钢化玻璃还是夹层玻璃目前存在争议,原因是这两种玻璃用在采光顶上,都不能够确保绝对安全。单片钢化玻璃会自爆,飞散,伤人毁物;但钢化夹层玻璃自爆后会发生挠曲,会整体落下,也很危险,两种类型的事故国内都发生过。

  两种玻璃都不理想,只有在两者之中求其危险较轻者。5m高度以下能够使用单片钢化玻璃。其它情况下还是用夹层玻璃为好。为防止夹层玻璃整体落下,玻璃分格不宜大于1.6m~1.6m;玻璃入槽深度不宜小于22mm.对于框支承玻璃,宜优先选用浮法玻璃和半钢化玻璃制成的夹层玻璃,因为能免除自爆更换玻璃的麻烦,而且它们破裂后成大块碎片,具有一定的剩余承载力和剩余刚度,不会轻易下垂、拔出、落下,相对较为安全。

  由于对“幕墙要用安全玻璃”的内含理解不全面,有些工程整座房屋的幕墙全部采用夹层玻璃。夹层玻璃不怕强力冲击,碎而不破,不会飞散,可以称作安全玻璃,但如果整座建筑的外墙都采用夹层玻璃,又没有设置足够的疏散通道和自动消防设施,一旦火灾就会出现门窗封死,逃生无门的危险局面。

  特别是主要是依靠外部消防的公共场所和低层办公、住宅建筑,如果全部采用夹层玻璃,若发生火灾,消防人没办法击碎玻璃进行抢救,里面受困人没办法破窗逃生,安全玻璃就变成了安全大患。因此,这些建筑的幕墙必须部分采用单片玻璃作为紧急出口,并做出明显标记。

  点支承玻璃在支承点(包括钢爪支承和夹板支承)会产生很大的局部应力,浮法玻璃强度低,难以承受,宜采用强度高的钢化玻璃及其制品。第一先考虑采用钢化夹层玻璃和钢化中空夹层玻璃。当然,经过计算,如果支承点的应力较小,选用半钢化夹层玻璃更为有利。

  中空玻璃中的夹层玻璃宜放在室内侧。采用点支承单片钢化玻璃同样要注意其自爆问题。

  1.有透光要求的层间的水平防火墙(高800mm)和楼层中防火墙左右两侧的透明竖向防火墙(左右各宽1.0m)。

  防火铯钾玻璃可以有1.0小时~2.5小时的耐火性能,而铝型材熔点低,耐火性能差,不能作为防火玻璃的支承结构,防火玻璃通常由钢结构支承,必要时钢结构还附加防火被覆。深圳电视中心透镜型白玻外幕墙,为取得全透明的效果,其层间防烟封堵就不用岩棉,代之以8mm厚的铯钾防火玻璃。北京电视中心中央有一个3lmm~36 m,高近200m的大天井,由于防火安全的要求,周边用防火玻璃墙包封,大天井成为独立的防火分区。在建的广州西塔(高430m)也有一个三角形的连层大天井,其中一部分也要采用防火玻璃包封。

  目前工程中大量玻璃破碎,有因玻璃自爆,有因气温变化,真正受到强风、地震作用而损坏的并不多。大量破损都是能够最终靠设计和施工措施来减少的。

  1.玻璃支承点太多。由于建筑要求玻璃大面积,采用六点、八点或四点、六点再加一对边支承。这样多的支承点受力不均匀,很容易使玻璃开裂。

  2.支承处约束过强,点支承头无 作者:赵西安铰,玻璃入槽卡得太紧,玻璃板转动困难。

  3.板缝太小,玻璃膨胀后顶死。笔者最近在西藏林芝看到一一个办公楼的单玻隐框幕墙,30%以上的玻璃碎裂,许多裂缝平行于板缝,玻璃被挤压向外拱起。这由于板缝宽度不到8mm,西藏日夜温差大,白天阳光下玻璃膨胀,板缝窄,嵌缝胶又硬化,玻璃平面内变形受限,只有外拱破裂。

  1.边缘处理。有些玻璃未细磨边,未倒棱;甚至有些玻璃根本就没有磨边,崩边、崩角也不处理,这就易发生自爆或破裂。

  2.强迫安装。玻璃钢化后不平,多点支座也不找平,高高低低,装不上硬装,安装初应力太大,造成玻璃大量自爆或破裂。

  3.安装玻璃的金属槽太窄,混凝士、花岗岩表面紧靠玻璃表面,玻璃变形受限。

  没有绝对意义的安全玻璃,使用玻璃都有一定风险。能够最终靠合理选用玻璃类型,加上必要的设计和施工措施,来实现玻璃最大限度的使用安全。

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