幕墻玻璃的安全選用

　　一、概 述
　　玻璃幕墻設計和施工中的一個關鍵問題是合理選用玻璃。玻璃是非常脆性的材料，所以不可能有絕對安全的玻璃。在建筑中采用玻璃就必然有一定的風險。安全玻璃只是一個人為的名稱，一般是指對人身傷害風險相對較小的玻璃（通常指鋼化玻璃和夾層玻璃）。還有些國家沒有采用安全玻璃這個敏感的名稱。

　　由于沒有絕對安全的玻璃，玻璃的安全只能是相對而言，因此應根據幕墻不同部位的功能要求，合理選用玻璃，爭取最大限度的使用安全，使人身和財產損失的風險降到最小。

　　籠統規定幕墻一定要用安全玻璃不一定恰當。幕墻情況千變萬化，不能簡單一句話，一刀切。幕墻某些部位采用單片鋼化玻璃反而更危險；某些情況下幕墻全部采用夾層玻璃就會成為火災時的烈焰牢籠。

　　事實上，近幾年來發生傷人毀物事故的玻璃幾乎都是屬于“安全玻璃”的單片鋼化玻璃；而列入非安全玻璃的半鋼化玻璃幕墻卻沒報道過安全事故問題。甚至于鋪天蓋地用浮法玻璃的普通玻璃窗，也沒有聽說象鋼化玻璃那么些聳人聽聞的事故報道。安全還是不安全，恐怕要重新考慮了。


　　二、鋼化玻璃
　　（一）近年來鋼化玻璃引發幕墻事故頻發
　　進入二十一世紀，由于方方面面的原因，玻璃幕墻成了鋼化玻璃的一統天下，“凡是幕墻玻璃一律鋼化”成了輿論的主流，上世紀八、九十年代廣泛采用的半鋼化玻璃退出歷史舞臺。似乎鋼化萬能，從此“天下無事”了。

　　然而近年來鋼化玻璃事故頻發，產生許多人身傷害和財產損失的事實卻無情地否定了“鋼化就是安全”的觀點。被稱為非安全玻璃的半鋼化玻璃不出事故，號稱安全玻璃的鋼化玻璃卻頻頻出問題的事實，不能不引起人們的反思。

　　2003年8月，天津某商廈5樓一塊2m2的鋼化玻璃突然自爆，砸傷一位音樂教師的左手，致殘而無法再演奏，賠償6600元。

　　2006年7月，上海江寧路一座大廈36樓鋼化玻璃爆炸，一對情侶被砸傷，還砸壞了一輛正在行駛的豐田汽車。

　　2007年5月，濟南一酒店玻璃自爆，冰雹般的碎粒水平飛出六、七米。而僅僅幾分鐘前，國家少年乒乓球隊隊員正好通過，真是不幸中的大幸。

　　2005年，南寧某會展中心鋼化玻璃先后自爆五十余片，有些從會場中央二十多米上空凌空開花。而當時東盟博覽會即將開幕，各國首腦云集。為達到保證絕對安全的要求，不得不以高昂的代價全部貼上特種防爆膜。其造價遠超當初建議采用的夾層玻璃。

　　2006年新建成的一座博物館觀光電梯玻璃凌空爆炸，把下面咖啡廳的玻璃桌砸個粉碎，幸好事件發生在下午6點，閉館時間已過，否則結果難料。現在不得不把玻璃全部改為鋁板，觀光電梯不再觀光。

　　2007年北京某某廣場多片玻璃自爆，飛出六、七米后砸傷三人，還砸壞城鐵車站的玻璃頂蓋。

　　2006－2007年，山東某機場鋼化玻璃已自爆29塊。

　　2005年，剛建成的濟南山東一公司辦公樓自爆十余塊玻璃，還砸壞了一把手的寶馬愛車。

　　2004至今，深圳有座辦公樓鋼化玻璃以每年40塊的速度自爆，2007年上半年爆了二十多塊，還傷了人，至今仍在自爆中。不用再列舉更多的例子了，相反的，從九十年代開始使用的半鋼化玻璃，雖然不是安全玻璃，但至今還沒有聽到發生事故的案例。兩者相比，不令人反思嗎？


　　（二）鋼化玻璃自爆無可避免
　　自爆是鋼化玻璃的特性，無可避免，這是業內人士的共識。為了降低自爆率，只能是優選玻璃原片和進行二次熱處理。即使如此，1‰的自爆率已經是極限，無法再降了。千分之一、二的自爆率已屬優質產品，這就意味著一個工程爆個幾塊、十幾塊是完全正常的現象，大家不會覺得奇怪。

　　但是哪怕爆一塊玻璃，也會有可能傷人毀物，產生嚴重的后果。何況行業以外人士不知這是正常情況，會鬧得滿城風雨，媒體會到處炒作，小事化大，使得幕墻廠家難以招架。

　　自爆的玻璃必須更換，但更換的費用遠遠超過玻璃本身，在超高層幕墻和異形幕墻中進行更換，更是困難和危險。何況一旦發生自爆，就意味著今后還可能有類似事件發生，何時、何處卻不得而知，使人們失去安全感。


　　（三）公共建筑要慎用鋼化玻璃
　　幾年來事實已經表明：鋼化玻璃作為“安全玻璃”用于人流密集的公共建筑中，存在很大的安全隱患，使業主和來客，都處于不安全的感覺中。因為不知在什么時候，不知是哪塊玻璃就會突然自爆，下來一陣玻璃冰雹，劈頭蓋臉，傷人毀物。所以在人流密集的公共建筑中，不得不采用單片鋼化玻璃時，一定要慎重對待，采取必要的安全措施：

　　1、鋼化玻璃要進行二次熱處理。

　　2、幕墻下面設隔離帶，不安排吸引行人和觀眾停留的設施。室內靠墻不設展位、餐飲、售貨位置。室外停車位要離開墻根，墻根布置綠化或水池。

　　3、出入口設雨棚。

　　4、人流上空布置金屬安全網。

　　5、貼防爆膜。


　　（四）降低鋼化玻璃的表面應力
　　鋼化玻璃表面應力越大，鋼化程度越深，越容易發生自爆。現在規定鋼化玻璃表面應力不小于90N/mm2，其目的在于減小碎玻璃尺寸大小，從而降低傷害的危險程度。

　　但高應力伴隨高自爆率，應力大于90N/mm2，自爆危險性大大增加。而實際上，只要爆炸，危險性就已經存在了，玻璃渣大一點小一點已不起決定作用。

　　我們能不能換個思維方式：首先避免或減少自爆發生的危險性，然后再談玻璃渣的大小。只要不炸了，就不存在大顆或小顆的問題了。

　　現行玻璃標準回避了這個問題。表面應力大于90N/mm2的玻璃是鋼化玻璃，符合現行標準；表面應力小于69N/mm2的玻璃是半鋼化玻璃，也符合現行標準。可是表面應力為69N/mm2~90N/mm2的玻璃，卻什么也不是，不允許使用。其實應力低于90N/mm2的玻璃自爆率較低，危險性較小，有什么不好呢？至于這些玻璃叫什么不是重要問題，也可以叫“準鋼化玻璃”，只要實際上對安全有好處就可以了，可以放手讓大家使用，在使用中進一步總結經驗。


　　三、半鋼化玻璃
　　（一）半鋼化玻璃的特點
　　半鋼化玻璃熱處理類似于鋼化玻璃，但鋼化程度低，控制其表面應力不大于69N/mm2。半鋼化玻璃不屬于目前定義的“安全玻璃”。

　　半鋼化玻璃表面應力低，所以不存在自爆的危險，不受外界影響時，它決不會自行爆炸，所以從這個意義來說，它比鋼化玻璃要安全。即使在外力作用下破碎，由于周邊有膠縫和槽口，放射形的裂縫所形成的碎塊也不會輕易墜落。可以有時間進行拆除、更換。

　　半鋼化玻璃表面較為平整，映像畸變小，較為美觀。

　　（二）半鋼化玻璃已有長期應用的經驗
　　由于半鋼化玻璃有上述優點，所以在港澳和國外的玻璃幕墻中已經有很長的應用歷史，目前不少工程仍在應用。國內在1990~2000年期間，不少工程采用半鋼化玻璃，至今情況良好。

　　1996年建成的廣州市長大廈，中空玻璃的外片采用比利時6mm金黃色鍍膜半鋼化玻璃，內片采用南玻6mm浮法玻璃；

　　1997年建成的廣東省公安指揮中心高110m，采用美國6mm銀灰色鍍膜單片半鋼化玻璃；1999年建成的青島光大銀行為半鋼化中空玻璃，外片為6mm美國產銀灰鍍膜玻璃。上述筆者經手的幾個工程，至今十年過去，并未發生玻璃破碎的安全事故。

　　九十年代建成的北京新東安市場采光頂，采用半鋼化夾膠（本體綠玻璃加白玻），至今未發現有自行破碎的板塊。


　　半鋼化玻璃相對而言，安全性是較高的。

　　（三）大型幕墻紛紛采用半鋼化玻璃
　　莫斯科俄羅斯聯邦大廈屋面高度達341m，為歐洲的最高建筑，由美國設計，中建公司總承包，沈陽遠大承擔玻璃幕墻工程。考慮到工程位于萬里之外，一旦玻璃自爆，進行更換、維修成本極為昂貴，因此決定本工程全部采用半鋼化玻璃。其中透光部分為夾層中空（6mm+1。14PVB+6mm）+16Ar+8mm，三片玻璃均為半鋼化；不透光部分為8mm藍天白云彩釉印花單片玻璃，也是半鋼化。

　　目前在建的廣州電視塔為世界最高的獨立塔。總高度620m，幕墻高度430m，幕墻總面積3。2萬平方米，由超過5000塊的三角形板塊組成，采用雙夾層中空：（8mm+1。52SGP+8mmLow-E）+12A+（8mm+1。52SGP+8mm）。塔身上、下粗，中部收小，外形為雙曲拋物面。考慮到玻璃類型多，高空更換玻璃極為困難，全部玻璃采用半鋼化。

　　廣州另一個在建工程——廣州珠江新城西塔，為高度432m的綜合性大樓，立面雙向彎曲。比較過鋼化玻璃和半鋼化玻璃兩個方案。高空更換玻璃極為困難，防止自爆是大家首要考慮，經過論證決定采用（8mm+1。52PVB+8mm）+12A+10mm夾層中空玻璃，三片玻璃均為半鋼化。


　　四、承重玻璃結構采用單片鋼化玻璃要填重單片鋼化玻璃雖然稱為安全玻璃，但它有兩個致命缺陷，使它不宜在承重玻璃結構中采用：

　　1．無外部原因的自爆；

　　2．自爆后飛散，瞬間全部喪失承載力或產生人、物的墜落危險。


　　（一）承重玻璃梁、玻璃柱
　　全玻幕墻的承重玻璃肋（玻璃柱）、采光頂的玻璃梁都是面玻璃的支承結構，一旦玻璃梁、柱發生自爆、飛散，面板失去支持，幕墻或采光頂就會垮塌，造成嚴重的后果。北京就發生過由于玻璃肋自爆導致大堂全玻幕墻垮塌的事故。

　　玻璃梁，肋等宜采用夾層玻璃。點支承時宜采用鋼化夾層玻璃；經計算支承點應力許可時，也可以用半鋼化夾層玻璃。如果全玻幕墻高度大于8m，采用夾層玻璃有困難時，寧愿采用浮法玻璃肋。浮法玻璃肋雖然不是安全玻璃，不能保證絕對安全，但至少不會突然自爆。而且它即使在外部因素作用下破裂時，也不會突然飛散消失，它會破碎后位于原地，臨時支撐一下面板，以便搶修，不至于發生面板倒塌的重大事故。


　　（二）玻璃地板、玻璃樓梯踏板、玻璃欄板
　　這些部位不采用單片鋼化玻璃的原因是防自爆，防飛散，防人員墜落。目前不少公共建筑欄板還在用單片鋼化玻璃，這種欄板也發生過多起自爆后傷人的事件。當欄板不能不用單片鋼化玻璃時，其厚度不應小于10mm，而且隨時檢查，一旦自爆，要及時修理更換。


　　五、 采光頂玻璃
　　采光頂用單片鋼化玻璃還是夾層玻璃目前存在爭議，原因是這兩種玻璃用在采光頂上，都不能保證絕對安全。單片鋼化玻璃會自爆，飛散，傷人毀物；但鋼化夾層玻璃自爆后會發生撓曲，會整體落下，也非常危險，兩種類型的事故國內都發生過。

　　兩種玻璃都不理想，只有在兩者之中求其危險較輕者。5m高度以下可以采用單片鋼化玻璃。其它情況下還是用夾層玻璃為好。為防止夾層玻璃整體落下，玻璃分格不宜大于1。6m×1。6m；玻璃入槽深度不宜小于22mm。對于框支承玻璃，宜優先選用浮法玻璃和半鋼化玻璃制成的夾層玻璃，因為可以免除自爆更換玻璃的麻煩，而且它們破裂后成大塊碎片，具有一定的剩余承載力和剩余剛度，不會輕易下垂、拔出、落下，相對較為安全。


　　六、不要讓房子變成火的牢籠
　　由于對“幕墻要用安全玻璃”的內含理解不全面，有些工程整座房屋的幕墻全部采用夾層玻璃。夾層玻璃不怕強力沖擊，碎而不破，不會飛散，可以稱作安全玻璃，但如果整座建筑的外墻都采用夾層玻璃，又沒有設置足夠的疏散通道和自動消防設備，一旦火災就會出現門窗封死，逃生無門的危險局面。

　　特別是主要依靠外部消防的公共場所和低層辦公、住宅建筑，如果全部采用夾層玻璃，一旦發生火災，消防人員無法擊碎玻璃進行搶救，里面受困人員無法破窗逃生，安全玻璃就變成了安全大患。因此，這些建筑的幕墻必須部分采用單片玻璃作為緊急出口，并做出明顯標記。


　　七、點支承玻璃
　　點支承玻璃在支承點（包括鋼爪支承和夾板支承）會產生很大的局部應力，浮法玻璃強度低，難以承受，宜采用強度高的鋼化玻璃及其制品。優先考慮采用鋼化夾層玻璃和鋼化中空夾層玻璃。當然，經過計算，如果支承點的應力較小，選用半鋼化夾層玻璃更為有利。

　　中空玻璃中的夾層玻璃宜放在室內側。

　　采用點支承單片鋼化玻璃同樣要注意其自爆問題。


　　八、防火玻璃
　　玻璃幕墻和采光頂所用的防火玻璃應采用單片銫鉀玻璃。它主要用于：

　　1．有透光要求的層間的水平防火墻（高800mm）和樓層中防火墻左右兩側的透明豎向防火墻（左右各寬1。0m）。

　　2．有美觀透明要求的層間防煙封堵。

　　3．樓層中劃分兩個防火分區的透明防火墻。

　　4．連層的室內天井周邊的防火包封。

　　防火銫鉀玻璃可以有1。0小時~2。5小時的耐火性能，而鋁型材熔點低，耐火性能差，不能作為防火玻璃的支承結構，防火玻璃通常由鋼結構支承，必要時鋼結構還附加防火被覆。

　　深圳電視中心透鏡型白玻外幕墻，為取得全透明的效果，其層間防煙封堵就不用巖棉，代之以8mm厚的銫鉀防火玻璃。

　　北京電視中心中央有一個31m×36m，高近200m的大天井，由于防火安全的要求，周邊用防火玻璃墻包封，大天井成為獨立的防火分區。在建的廣州西塔（高430m）也有一個三角形的連層大天井，其中一部分也要采用防火玻璃包封。


　　九、采取設計施工措施，減少玻璃破裂
　　目前工程中大量玻璃破碎，有因玻璃自爆，有因溫度變化，真正受到強風、地震作用而損壞的并不多。大量破損都是可以通過設計和施工措施來減少的。


　　（一）設計方面原因
　　1．玻璃支承點太多。由于建筑要求玻璃大面積，采用六點、八點或四點、六點再加一對邊支承。這樣多的支承點受力不均勻，很容易使玻璃開裂。

　　2．支承處約束過強，點支承頭無鉸，玻璃入槽卡得太緊，玻璃板轉動困難。

　　3．板縫太小，玻璃膨脹后頂死。筆者最近在西藏林芝看到一個辦公樓的單玻隱框幕墻，30%以上的玻璃碎裂，許多裂縫平行于板縫，玻璃被擠壓向外拱起。這由于板縫寬度不到8mm，西藏日夜溫差大，白天陽光下玻璃膨脹，板縫窄，嵌縫膠又硬化，玻璃平面內變形受限，只有外拱破裂。


　　（二）施工方面原因
　　1．邊緣處理。有些玻璃未細磨邊，未倒棱；甚至有些玻璃根本沒有磨邊，崩邊、崩角也不處理，這就容易發生自爆或破裂。

　　2．強迫安裝。玻璃鋼化后不平，多點支座也不找平，高高低低，裝不上硬裝，安裝初應力太大，造成玻璃大量自爆或破裂。

　　3．安裝玻璃的金屬槽太窄，混凝土、花崗巖表面緊靠玻璃表面，玻璃變形受限。

　　4．玻璃墊片太薄，有些甚至只有2mm，玻璃一膨脹就頂死槽底。

　　5．填縫膠不合格，硬化無彈性。


　　十、小 結
　　沒有絕對意義的安全玻璃，使用玻璃都有一定風險。可以通過合理選用玻璃類型，加上必要的設計和施工措施，來實現玻璃最大限度的使用安全。

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