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2018版:正確認識幕牆的鋼化玻璃“自爆”現象

2018-02-03 09:22

由於近年來新建建築在設計時的玻璃板麵尺寸越來越大以及各種玻璃幕牆的日益增多,愈建愈高。各種玻璃在安裝後產生破裂“自爆”的現象時有發生。
 
有的建築的腳手架尚未開始拆除,玻璃就開始連續的發生“自爆”,並且出現傷人事件的發生。造成媒體、業主等各方麵均認為是玻璃的質量問題。
  
“自爆”隻是大量鋼化玻璃中的個別現象。但是許多單獨事例匯集在一起,就成為社會和媒體熱炒的題材。
 
其實,事實並非如此的。出現玻璃破損現象的因素較多,同樣在國外也出現玻璃“自爆”的“玻璃雨”現象。其他建築的外牆材料也經常發生脫落現象。瓷磚脫落,大理石脫落等現象也是層出不窮的,就在2012年的1月5日上午10許上海發生外牆材料水泥碎塊的脫落,造成4輛機動車1輛助動車受損和一名人員的受傷。
  
玻璃的“自爆”現象是不分國籍和是否為發達國家的。在歐洲、北美和全球各地均有時有發生。包括著名設計大師的作品也難免出現玻璃的“自爆”現象的發生,北美的某棟建築在1974~1978五年間,“自爆”55塊。“自爆”率達到0.5%。澳大利亞曾對八棟幕牆進行過12年跟蹤觀察,在總共17760塊鋼化玻璃中,306塊自爆,自爆率為1.72%。
  
就目前的科學技術還無法完全可以預測何時、那片玻璃將出現“自爆“現象。因為玻璃的破損過程,不像金屬材料有個屈服現象的發生。而是,發生突然的破損。因此,無法預測”自爆“的發生。但是,可以通過對鋼化玻璃進行“均質”,可以降低鋼化玻璃“自爆”現象的發生。
 
所謂的鋼化玻璃“自爆“主要是由於玻璃中存在的微小的硫化鎳、單質多晶矽、Al2O3等雜質。在外應力的連續作用下,超出玻璃的許用應力,而產生的具有“蝴蝶斑“狀態的破損。
  
在國家標準《平板玻璃》GB11614-2009中5.5.3條款中,優等品的點狀缺陷最小尺寸為0.3mm。實際上,微缺陷的尺寸基本均在0.1mm以下。也就是說:平板玻璃的產品質量是合格的。
 
由於,微缺陷的存在,此部位的玻璃強度一定是在整塊玻璃板中最低的數值,因此,在受到外應力連續不斷的作用時,最終玻璃就會從最薄弱的部位開始破裂,出現所謂的“自爆”的“蝴蝶斑”現象。
  
玻璃由於是非晶體結構,所以其抗壓能力非常強大,而抗彎曲、抗折和抗扭曲的能力非常弱。其表麵抗壓理論強度值可以達到1200kg/c㎡,可是由於生產過程中造成玻璃表麵的缺陷。
  
因此在JGJ113-2009《建築玻璃應用技術規程》中確定玻璃強度的數值還是比較低的。 鋼化玻璃的強度比普通玻璃強度高3~5倍。半鋼化玻璃的強度比普通玻璃的強度高1~2倍。玻璃由於其晶體結構的原因,所以其抗壓強度大,而抗彎和抗折的強度低。

因此,當外界作用於玻璃表層的張應力超過玻璃強度允許範圍時,玻璃就會破損。
  
引起玻璃破損的原因主要有:設計方麵的原因;生產環節的原因;運輸領域的原因;安裝時產生的原因;建築物沉降的原因;人為的原因;天災的原因;玻璃原片的質量問題;玻璃的“自爆”原因等。
  
1、設計的原因
  
玻璃的幾何形狀,如三角形和圓形以及挖角、鑽孔均會造成玻璃的強度下降。玻璃的設計強度低於許用強度值,造成玻璃破損。玻璃結構設計不合理,造成玻璃局部應力過大而產生的破損,如:三角形,凸凹形,挖孔等結構,會造成玻璃的局部應力集中。因此,不建議采用此類的幾何形狀。
 
普通平板玻璃設計時未考慮玻璃的熱炸裂現象。玻璃特別是吸熱玻璃與熱反射玻璃在受到陽光照射時,玻璃表麵會形成不均勻的溫度場,從而在玻璃中形成熱應力,當這種熱應力超過玻璃的強度允許範圍時,就會發生熱炸裂,熱炸裂呈現為曲線狀態。
  
設計時玻璃厚度偏薄或尺寸偏大,玻璃在受到風荷載即風壓的作用後,風壓的作用力超過玻璃的強度允許範圍時,玻璃發生破損。
  
還有就是玻璃的撓度問題。在JGJ113中規定,不大於短邊的1/60,玻璃就不會產生彎曲的破損,但是,如果玻璃的板麵大,玻璃厚度薄,撓度變形過大,就有可能,讓玻璃的邊部與金屬框架相碰。因此產生玻璃的“自爆”現象的發生。
  
浙江某項目的采光頂:鋼化夾層玻璃整體脫落。事後分析的原因;金屬結構設計不合理,玻璃撓度變形大。
  
從現場看:點支五金爪件變形嚴重,致使內層鋼化玻璃破損,玻璃加工企業將玻璃補片運到現場。安裝公司遲遲沒有更換,一個月後,由於變形加劇,致使外片鋼化玻璃也產生“自爆”。最後,導致整塊鋼化夾層玻璃脫落,造成多名孩子受傷。
  
同樣,此項目,玻璃板麵尺寸過大,撓度變形嚴重,也是造成鋼化玻璃“自爆”的原因。
  
2、玻璃生產時的原因
 
玻璃在生產時,如果在玻璃表麵和邊部產生了大的劃傷、大的爆邊、大的缺角等現象,就會造成玻璃局部的強度值急劇下降。從而會使玻璃產生“自爆”的現象。

同樣,運輸、搬運時如果對玻璃表麵或邊部產生嚴重的劃傷,爆邊,磨傷等缺陷,也會使玻璃產生“自爆”的破損。
  
到底多大的爆邊會引起玻璃的“自爆”?按照國家標準《建築用安全玻璃 第二部分:鋼化玻璃》GB15763.2-2005中,表6鋼化玻璃的外觀質量,要求。
  
但是,首都機場T3航站樓有片玻璃的爆邊現象嚴重,使用至今尚未發生“自爆”的破損現象。也就是說,國家標準除了考慮玻璃的強度值,也考慮了玻璃的外觀質量。
  
3、安裝時的問題
  
玻璃在安裝時,由於玻璃的誤差範圍、建築物的誤差範圍的不同,會引起玻璃扭曲變形,產生額外的安裝應力,從而引起玻璃破損。
  
由於玻璃墊塊的硬度以及部位、數量的選用不當,也會引起玻璃邊部的應力集中或過大,造成玻璃破損。或沒有使用墊塊,致使玻璃直接與金屬框架接觸,造成玻璃的破損。
  
某項目因為鋼化玻璃“自爆”率超過20%,引起甲乙雙方的糾紛。事實是:設計的結構不合理以及安裝時的變形,致使鋁合金型材產生較大變形,從而造成玻璃的“自爆”。
  
同樣此項目,“自爆”率比較高,安裝人員承認部分部位沒有使用墊塊,所以產生鋼化玻璃的“自爆”現象。所以,此項目的鋼化玻璃“自爆”部位,均在玻璃下部2個角的位置。
  
4、結論
  
1. 鋼化玻璃由於生產工藝的原因,所以,具有“自爆”的傾向和可能性;為了減輕“自爆”的發生。可以采取:a.選用優質的浮法玻璃原片;b.鋼化的應力值不要太高;c.采用均質/引爆/熱浸的方式。
  
2. 鋼化玻璃的“自爆”現象,就目前的科學技術,還無法確定何時、那片玻璃會發生“自爆”。
 
3. 鋼化玻璃的“自爆”現象受多方麵影響。除玻璃本體質量外。結構的設計、玻璃的加工、運輸、搬運、安裝、惡劣的氣候、使用的環境等均對玻璃的“自爆”有密切影響。因此,必須根據實際情況加以判斷。不能簡單的認為玻璃“自爆”了,就是玻璃的質量問題。
  
4. 鋼化玻璃的“自爆”現象屬於小概率事件,無需對此大驚小怪。並對鋼化玻璃采取封殺的態度。在強度滿足設計要求時,可以采用夾層玻璃或半鋼化玻璃的配置。
  
5. 鋼化玻璃的“自爆”率問題。國外某加工企業承諾均質後的“自爆”率為0.5%。我國的玻璃行業在多年的經驗基礎上,普遍認為鋼化玻璃的“自爆”率為:0.3%。
  
6. 關於鋼化玻璃的“自爆”,不管是國外的產品標準,還是中國的標準,均承認鋼化玻璃存在“自爆”的現象,但是,均未認為“自爆”現象是鋼化玻璃的產品質量問題。
  
7. 對於玻璃的破裂現象,不要稱為“自爆”。而應稱之為:破損。因為引起“自爆”的原因很多。
 

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