浅议安全玻璃在幕墙中的应用

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摘要：玻璃的安全选用是幕墙建筑设计和结构设计的一个关键问题。安全玻璃只是人为的划分，安全玻璃种类不同，性能也不同，不能简单一句话：幕墙要用安全玻璃，应根据幕墙各个部位的不同要求选用不同的玻璃。

关键词：玻璃幕墙；安全玻璃；幕墙设计

中图分类号： TU714 文献标识码： A

引言

安全玻璃是一类经受剧烈振动或撞击后不破碎，或者即使破碎也不易伤人的玻璃。主要应用于汽车、飞机和特种建筑物的门窗等。有些建筑物使用的安全玻璃，甚至可以抵御子弹或每小时100千米的飓风中所夹杂碎石的攻击，这对主体玻璃结构的现代建筑具有特别重要的意义。常见的安全玻璃种类有贴膜玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃等。其中，贴膜玻璃作为一种新技术，被纳入国家“十一五”推广项目。

一、概述

玻璃幕墙设计和施工中的一个关键问题是合理选用玻璃。

玻璃是非常脆性的材料，因此没有绝对安全的玻璃，在建筑中采用玻璃就必然有一定的风险。安全玻璃只是一个人为的名称，一般是指对人身伤害风险相对较小的玻璃（通常指钢化玻璃和夹层玻璃）。还有些国家没有采用安全玻璃这个敏感的名称。

笼统规定幕墙一定要用安全玻璃不一定恰当。幕墙情况千变万化，不能简单一句话，一刀切。幕墙某些部位采用单片钢化玻璃反而更危险；某些情况下幕墙全部采用夹层玻璃就会成为火灾时的烈焰牢笼。

事实上，近几年来发生伤人毁物事故的玻璃几乎都是属于“安全玻璃”的单片钢化玻璃，而列入非安全玻璃的半钢化玻璃幕墙却没报道过安全事故问题。甚至于铺天盖地用浮法玻璃的普通玻璃窗，也没有听说像钢化玻璃那些耸人听闻的事故报道。安全还是不安全，恐怕要重新考虑了。

二、建筑幕墙常用安全玻璃类型及其特点

安全玻璃是指应用和破坏时给人的伤害达到最小的玻璃，即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等。

（一）钢化玻璃

钢化玻璃又称强化玻璃。它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时，这个压力层可将部分拉应力抵消，避免玻璃的碎裂。虽然钢化玻璃内部处于较大的拉应力状态，但玻璃的内部无缺陷存在，不会造在成破坏，从而达到提高玻璃强度的目的。钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品，钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。

由于钢化玻璃具有较好的机械性能和热稳定性，所以在建筑工程、交通工具及其他领域内得到广泛的应用。平板钢化玻璃常用作建筑物的门窗、隔墙、幕墙及橱窗、家具等，曲面钢化玻璃常用于汽车、火车及飞机等产品中。

（二）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，所形成的碎块也不会轻易坠落。可以有时间进行拆除、更换。

实际上，半钢化玻璃不属于目前定义的“安全玻璃”。但由于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。

（三）夹层玻璃

夹层玻璃是在两片或多片玻璃原片之间，用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）树脂胶片，经过加热、加压粘合而成的平面或曲面的复合玻璃制品，具有透明、高机械强度、耐光、耐热、耐寒等性能。用于夹层玻璃的原片可以是普通平板玻璃、浮法玻璃、钢化玻璃、彩色玻璃、吸热玻璃或热反射玻璃等。

夹层玻璃的层数有2、3、5、7层，最多可达9层，对两层的夹层玻璃，原片的厚度常用的有（mm）：2＋3、3＋3、3＋5等。

常用PVB膜厚如下：

膜厚（mm） 用途

0．375 防玻璃落下，飞散用

0．75 用于要求抗渗漏地方

1．5 防盗、防范用

夹层玻璃的透明性好，抗冲击性能要比一般平板玻璃高好几倍，用多层普通玻璃或钢化玻璃复合起来，可制成防弹玻璃。由于PVB胶片的粘合作用，玻璃即使破碎时，碎片也不会飞扬伤人。通过采用不同的原片玻璃，夹层玻璃还可具有耐久、耐热、耐湿等性能。“工作状态强而不裂、破碎状态散而不落”应作为高层建筑玻璃应用的基本原则。夹层玻璃具有较高强度、隔声性能、抗冲击性能、防飞散性能。

三、安全玻璃在玻璃幕墙中的应用

（一）钢化玻璃的应用

单片钢化玻璃虽然称为安全玻璃，但它有两个致辞命缺陷，即无外部原因的自爆及自爆后飞散，瞬间全部丧失承载力或产生人、物的坠落危险。

以玻璃栏板为例，目前不少公共建筑中的玻璃栏板还在采用单片钢化玻璃，这种栏板也发生过多起自爆后伤人的事件。如果栏板不能不用单片钢化玻璃时，其厚度不应小于10mm，而且需要随时检查，一旦自爆，要及时修理更换。

自爆是钢化玻璃的特点，无可避免，这是业内人士的共识。为了降低自爆率，只能是优选玻璃原片和进行二次热处理。即使如此，1‰的自爆率已经是极限，无法再降了。千分之一、二的自爆率已属优质产品，这就意味着一个工程爆个几块、十几块是完全正常的现象。钢化玻璃作为“安全玻璃”用于人流密集的公共建筑中，存在很大的安全隐患，使业主和来客，都处于不安全的感觉中，因为不知在什么时候，不知哪块玻璃就会突然自爆，下来一阵玻璃冰雹，劈头盖脸，伤人毁物。

所以在流密集的公共建筑中，不得不采用单片化玻璃时，一定要慎重对待，采取必要的安措施。

（二）半钢化玻璃在大型幕墙工程中的应用

莫斯科俄罗斯联邦大厦层面高度达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，进行更换、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（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。

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。

（三）采光顶安全玻璃的应用

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，都不能保证绝对安全。单片钢化玻璃会自爆，飞散，伤人毁物；而钢化夹层玻璃自爆后会发生挠曲，会整体落下，也非常危险，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高度以下可以采用单片钢化玻璃，其他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1.6m1.6m；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，因为可以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。

（四）夹层玻璃的应用

由于对“幕墙要用安全玻璃”的内涵理解不全面，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备，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，一旦发生火灾，消防人员无法击碎玻璃进行抢救，里面受困人员无法破窗逃生，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。

而针对玻璃梁、肋等结构，则宜采用夹层玻璃。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。如果全玻璃幕墙高度大于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，不能保证绝对安全，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,临时对面板起到一定的支撑作用,以便抢修,不至于发生面板倒塌的生大事故。

结语

最后要说明的是，在幕墙应用中，使用玻璃都有一定风险，并没有绝对意义的安全玻璃。在实际的工程中，应根据幕墙不同部位的功能要求，合理选用玻璃，加上必要的设计和措施，争取最大限度的使用安全，将人身和财产损失的风险降到最小。

参考文献

[1]李梁昌.浅论安全玻璃在高层建筑中的使用，中国科技博览 ，2013年29期；

[2]王洪生.浅论安全玻璃在高层建筑中的使用，建筑与文化，2012年10期。

[3]建筑玻璃应用技术规程，中国建筑工业出版社，1997