玻璃幕墻玻璃破裂原因

　　【中國幕墻網】玻璃幕墻建筑，包括由玻璃、金屬和石材組合的幕墻建筑。玻璃是鋁合金玻璃幕墻主要材料之一，它直接制約幕墻的各項性能，同時也是幕墻藝術風格的主要體現者，因此選用玻璃是幕墻設計的重要內容。幕墻建筑自20世紀50年代自西方國家興起，因其具有豐富多變的外裝飾效果，在全球發展很快。我國幕墻建筑是從改革開放后的1983年開始起步，90年代中期形成高潮，到目前，20多年來呈現了大規模、高速發展的態勢。從東部的沿海城市到西部的邊遠小鎮，幾乎都可以看到使用玻璃幕墻的建筑，特別是在城市中的高層建筑上，玻璃幕墻占據了絕對的優勢，但是20多年來在玻璃幕墻的使用中，玻璃幕墻的玻璃的破裂問題一直難以解決，下面從六方面對之進行分析和探討：

　　一、玻璃本身材質的問題是玻璃幕墻中玻璃破裂的重要原因

　　玻璃幕墻所使用的玻璃，特別是經過鋼化的玻璃，強度是大大增加了，但是卻在自身材質中混進了硫化鎳雜質，雜質是如何混入的現還未根本查清，最大可能的來源是設備上使用的各種含鎳合金部件及窯爐上使用的各種耐熱合金。對于燒油的熔窯，曾報道在小爐中發現富鎳的凝結物。硫毫無疑問來源于配合料中及燃料中的含硫成份。當溫度超過1000℃時，硫化鎳以液滴形式存在于熔融玻璃中，這些小液滴的固化溫度為797℃。根據實驗檢測，熔爐中0.1克鎳可以形成的晶體數量多達5萬個。硫化鎳雜質，以小水晶狀態存在，在一般情況下，不會造成玻璃破損，但是由于鋼化玻璃重新加熱，改變了硫化鎳雜質的相態，硫化鎳的高溫α態在玻璃急冷時被凍結，他們在恢復到β態可能需要幾年的時間，由于低溫β態的硫化鎳雜質將產生體積增大，在玻璃內部產生局部的應力集中，這時鋼化玻璃自爆將發生。然而，僅僅比較大的雜質將引起自爆，而且僅僅當雜質在拉應力的核心部位時才能發生鋼化玻璃自爆。NiS是一種晶體，存在二種晶相：高溫相α-NiS和低溫相β-NiS，相變溫度為379℃ 。玻璃在鋼化爐內加熱時，因加熱溫度遠高于相變溫度，NiS全部轉變為α相。然而在隨后的淬冷過程中， α-NiS來不及轉變為β-NiS，從而被凍結在鋼化玻璃中。在室溫環境下，α-NiS是不穩定的，有逐漸轉變為β-NiS的趨勢。這種轉變伴隨著約2--4%的體積膨脹，使玻璃承受巨大的相變張應力，如果α相晶體位于張力最大的玻璃中央時，膨脹產生的壓力可以使整塊玻璃破裂，破裂的時間也無法測定，可能是剛剛生產的玻璃，也可能是以前生產的玻璃已安裝到了玻璃幕墻上，一旦玻璃幕墻上的玻璃發生自爆是相當危險的，不過近年來，很多玻璃生產廠家正在努力的尋找防止玻璃“玻璃癌癥”產生危害的方法，如近年發明的熱浸法就是盡量使硫化鎳晶體轉化成β相，使含有雜質的玻璃在熔爐中破碎，大大減少了玻璃幕墻上玻璃的破裂，減少了危害。

　　二、玻璃幕墻的施工質量也是關系到玻璃破裂的原因

　　施工中是否按照設計圖紙施工，是否按照規范要求施工，是關系玻璃幕墻成敗的關鍵，玻璃幕墻規范JGJ102-2003規定了玻璃邊緣槽口的尺寸，它的目的就是為了保證玻璃在溫度變化和其他因素影響下的自由伸縮，一旦出現阻礙玻璃的自由伸縮的因素，哪怕是直徑很少的固體顆粒如釘子等，玻璃就會破裂;玻璃的槽口兩側和底部不能用硬性的材料填塞，這些材料的體積變化對玻璃產生擠壓而使玻璃破裂;玻璃在平面外力作用下，如風荷載的影響下會產生翹曲，如果嵌縫材料阻礙玻璃的翹曲變化也會使玻璃破裂;玻璃幕墻中的層間，通常做法是在用單層玻璃后襯鋁塑板、埃特板或保得板等，在施工設計時后襯板和單層玻璃的距離太少且兩者中間的空氣層沒有留有通氣孔，在太陽的直射下，中間的空氣層溫度急劇升高，玻璃受熱過高且氣體的膨脹而使玻璃炸裂。所以說必須使用彈性材料填縫且嚴格按照規范等要求進行設計施工，以保證玻璃能在各項因素下的安全。

　　三、玻璃幕墻所依附的主體結構在風荷載等作用下產生的層間變化也能使玻璃破裂

　　土建主體結構在各項荷載作用下產生變化時，它必然要強制玻璃幕墻的框要和它保持同步的變位，如果玻璃幕墻的玻璃邊緣與鋁合金框間沒有足夠的間隙適應這種變位的話，也會將玻璃擠碎，因此玻璃幕墻規范JGJ102-2003規定了明框玻璃幕墻邊緣到邊框槽底的間隙應符合下式的要求：2C1[1+(L1/L2)*(C2-1.5)/(C1-1.5)]≥[△μ]，其中[△μ]應根據主體結構彈性層間位移限值的3倍來確定。

　　四、玻璃幕墻中的玻璃在溫度變化影響下熱脹冷縮下也能使玻璃破裂

　　玻璃在溫度變化影響下會熱脹冷縮，玻璃的線脹系數為1×10-5，一塊邊長1500mm的玻璃，當溫度升高80℃時會伸長1 .2mm。如果在安裝玻璃時，玻璃與鑲嵌槽底緊密接觸，一旦伸長就會產生擠壓應力，這種應力很大，σt=αEΔT 。當ΔT=80℃時，σt=1×10-5×0.72×105×80=57.6N/mm2，大于浮法玻璃強度標準值，因此在設計玻璃幕墻節點時，應使玻璃邊緣與鑲嵌槽底板間留有配合間隙，防止玻璃產生擠壓應力。

　　五、玻璃幕墻中的玻璃在加工切割時產生的微小裂口也能造成玻璃的破裂

　　玻璃幕墻的分格根據不同的建筑需要，分格也是各不相同，所以玻璃的切割加工尺寸各不相同，但玻璃的切斷不同于一般的刀子、剪子切斷的概念，玻璃的切斷是用專用的刀具造成細微的傷口，然后在進行切斷，其原理是刀具在玻璃上留有刻痕，這時玻璃內部產生三條裂痕，其中兩條是沿表面左右分開，另一條是垂直向下伸展的豎縫，在豎縫的端部產生拉應力，再加上曲折的彎力，豎縫向下伸展出去便可把玻璃切斷，玻璃在裁劃切斷時，沿玻璃周邊隱藏著許多微小的裂口，這些裂口在各種效應與熱應力影響下，會擴展成裂縫，裂縫進一步發展導致玻璃破裂，所以為了消除玻璃切割加工后，留下的小裂紋而導致玻璃破裂，在玻璃裁切后，要用磨邊機進行處理(磨邊或者精磨邊)，消除玻璃周邊的隱藏的微小的裂紋。

　　六、玻璃幕墻中的玻璃受熱不均勻也能產生玻璃熱炸裂

　　玻璃幕墻是建筑物的外衣，暴露在陽光直射的部位吸收紅外線和可見光線轉化為熱量，溫度升高，這一部分玻璃受熱膨脹(升長)，而處于鑲嵌槽或陰影下的那—-部分玻璃因受不到陽光的輻射，不能同步膨脹(升長)，內部熱應力形成，受熱多的區域對受熱少的區域產生張應力，這種張應力超過玻璃的抗拉強度就會導致玻璃破裂。在玻璃邊緣存在微小裂紋情況下更易引發熱炸裂，規范雖然沒有明文規定如何計算的情況，但是我們要在設計和施工時，一定要采取必要的構造措施來防止玻璃幕墻中的玻璃熱炸裂。【完】