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幕墻工程用玻璃的使用安全探討
類別:建筑玻璃  日期:2020-3-27  來源:  點擊率:3036  打印 關閉



我國玻璃幕墻行業從1983年起步,1990年進入高速發展期,以其大方美觀的現代化裝飾效果、建設周期短等諸多顯著優勢,普遍為商業和辦公樓建筑所青睞。在上海地區更是因其自重輕,相當于磚砌體墻體的1/12,混凝土墻體的1/10;施工周期較般建筑墻體節省2/3時間,使得玻璃幕墻建筑在上海地區優勢獨特。

截至2018年底,上海約有玻璃幕墻建筑14000幢,已成為我國玻璃幕墻建筑數量最多的城市,總幕墻面積約占全國的20%, 且大多存在于人流密集的CBD區域。然而在這短短30年的時間里,我國的幕墻行業卻走完了國外建筑幕墻150年的發展史。部分調查研究數據表明,這些既有玻璃幕墻建筑存在著較大的安全隱患,主要表現為鋼化玻璃自爆、開啟扇墜落、結構膠老化、連接件失效、五金件缺失等多項問題。

相關報道和科研成果同時發現,玻璃的問題尤為突出,如中空玻璃失效起霧、夾層玻璃起泡、玻璃自爆、玻璃破碎、玻璃墜落、玻璃成像效果不完整等問題發生,在社會上產生了一些負面影響。
結合玻璃加工制造過程的特點,本文針對幕墻玻璃的使用安全性問題提出一些看法,并從玻璃材料生產工藝和玻璃使用環境二個方面闡述了幕墻工程玻璃的使用安全要點,為玻璃幕墻維護工作提供可借鑒性的參考。

1、玻璃幕墻的安全隱患
既有建筑幕墻在長期的自然力作用以及熱應力作用下,在結構安全事故方面對事故原因進行歸類,并統計分析;導致建筑幕墻安全事故的原因主要表現在以下幾個方面。

(1)鋼化玻璃自爆破碎
鋼化玻璃在生產過程帶入的硫化鎳(NiS)雜質膨脹引起的自爆,玻璃內部產生局部應力集中,致使玻璃承受巨大的相變張應力,進一步導致鋼化玻璃自爆。目前我國玻璃幕墻建筑大多采用鋼化玻璃,使用夾層玻璃比較少,一旦發生鋼化玻璃自爆將導致玻璃墜落。

(2)中空玻璃外片破碎或整體脫落
早期中空玻璃市場比較混亂,部分廠家為降低成本,未合理采用二道密封膠,使中空玻璃的使用壽命大大縮短,造成中空玻璃中空層氣體容易泄漏及外片整體脫落,影響其安全使用。

(3)硅酮結構密封膠老化
硅酮結構膠生產品質參差不齊,在工程的施工過程中質量不易得到嚴格的監督,且在長期使用后易發生紫外老化現象。1998年和2000年 建設部組織過二次全國性的幕墻工程質量大檢查,發現有的地區不合格率高達40%左右。

(4)施工質量問題
玻璃幕墻現場安裝的質量很難把控,比如玻璃入槽深度、是否擺放墊片、壓碼緊固件是否有效、打膠質量、連接件固定、錨固件錨固等問題都會造成玻璃幕墻安全事故的發生。另外工人麻痹太意,現場安全管理不到位也會造成相應事故發生。

(5)地震作用下的安全問題
目前在國際上有關玻璃幕墻的研究越來越細致、深入,比如美國Missouri-Rolla大學就曾開展了有關玻璃幕墻的動力性能研究。從他們的研究中可以發現當遇到地震時,就安全而言選用不同種類的玻璃作為幕墻是有區別的,因此選擇適當的玻璃十分重要。

2、玻璃幕墻的相關規定

國家層面,發改委在2004年1月1日起實施的《建筑安全玻璃管理規定》的通知,對建筑物需要以玻璃作為建筑材料的下列部位必須使用安全玻璃。

住房和城鄉建設部和安全生產監督管理總局在2015年3月4日發文《關于進一步加強玻璃幕墻安全防護工作的通知》 (建標(2015) 38號),嚴格規定新建住宅、黨政機關辦公樓、醫院門診急診樓和病房樓、中小學校、托兒所、幼兒園、老年人建筑,不得在二層及以上采用玻璃幕墻;人員密集、流動性大的商業中心,交通樞紐,公共文化體育設施等場所,臨近道路、廣場及下部為出入口、人員通道的建筑,嚴禁采用全隱框玻璃幕墻;玻璃幕墻宜采用夾層玻璃、均質鋼化玻璃或超白玻璃。
地方層面,上海、廣州和深圳地區對既有幕墻的維護管理專門制定了相關的法律法規和管理辦法。

2011年12月28日,上海市人民政府出臺了第77號人民政府令《上海市建筑玻璃幕墻管理辦法》,該辦法自2012年2月1日實施。上海幕墻管理辦法規定,既有玻璃幕墻的安全使用維護責任主體,由建筑物的業主承擔,并鼓勵業主投保建筑玻璃幕墻使用的相關責任保險。

2017年5月18日,廣州市人民政府出臺了第148號人民政府令《廣州市建筑玻璃幕墻管理辦法》,該辦法自2017年7月1日實施。廣州市幕墻管理辦法規定,建筑玻璃幕墻的維護責任主體或者其委托的管理單位應當履行下列日常巡查和維護義務,并制定突發事件處置預案。

2019年4月,深圳市出臺《深圳市房屋安全管理辦法》,該辦法自2019年5月1日起正式施行。《辦法》對建筑幕墻安全管理設立專章,要求房屋安全責任人按照規定,正常使用的建筑幕墻至少每6個月進行一次例行安全檢查;建筑幕墻竣工驗收或者交付使用1年后每5年進行定期安全檢查;建筑幕墻交付使用滿10年的對該工程不同部位的硅酮結構密封膠粘結性能進行專項定期安至檢查,此后每3年進行一次;以及在極端惡劣天氣前后和各種災害情形下開展幕墻的專項安全檢查,并詳細規定了應當進行安全性鑒定的幾類情形,由房屋安全責任人委托專業機構開展鑒定工作。

3、鋼化玻璃的自爆


玻璃面板是幕墻最常使用的材料,由于玻璃在生產過程中混入了含有硫化鎳結晶物, NiS(硫化鎳)在379°C時有一相變過程,從高溫狀態的a-NiS晶系轉變為低溫狀態β-NiS晶系時,體積膨脹2%~4%,且表面粗糙。如果這些雜質是在鋼化玻璃張應力區內,則體積膨脹就可能引起炸裂。

新的研究表明,玻璃內單質硅結晶微粒膨脹也會引起玻璃的破裂。單質硅微粒的膨脹系數只是玻璃膨脹系數的一半,而硬度卻比玻璃大。由于玻璃內分散著部分單質硅微粒,當溫度下降時,引起單質硅微粒周邊玻璃的切向應力增大。當應力過大時引起局部拉伸裂縫,并導致整體破碎。

4、提高玻璃安全性的措施


4.1提高鋼化玻璃品質,減少雜質硫化,提高原片安全性

缺陷類型:鋼化玻璃自爆

危害:財產安全受到損失,社會不良影響

預防措施:

(1)玻璃原材料:減少鎳離子的帶入,控制直徑200um; 減少硫化鎳的形成,從而降低自爆率,預防污染是較好的措施(如在碎玻璃供應廠采取預防性措施)。

(2)燃燒工藝:采用全氧燃燒工藝,全氧火焰溫度更高;全氧燃燒時窯爐內氣氛主要是Co2H2o,火焰黑度E值提高,熱效提升;玻璃液粘度降低,易排泡,均化;玻璃質量得到提高。

(3)深加工:玻璃冷加工時,玻璃邊部倒棱,四角采用倒安全角處理;降低玻璃邊部缺陷,減少玻璃自爆幾率。

(4)鋼化:采用對流鋼化爐,玻璃溫度更均勻,減少自爆幾率。

(5) 均質處理:建議客戶如采用鋼化玻璃,鋼化后玻璃均質處理;降低自爆率凡含有破壞性硫化鎳結石的玻璃,幾乎全部自爆。

“均熱試驗”是已知的唯一可靠的防止鋼化玻璃自爆的預防措施。

(6)使用時采用高等級原片:一等品或優等品;玻璃表面缺陷異物更少,減少自爆機會。

4.2提高中空玻璃密封性能,控制中空玻璃安全性
缺陷類型:中空玻璃第一道密封膠缺失或封邊不連續
危害:中空玻璃失效
預防措施:


(1) 采用優質品牌丁基膠;杜絕廠家為了降低成本,使用不合格劣質丁基膠;劣質丁基膠,拉伸延展性能差。

(2)生產質量管控:生產前根據隔條寬度調整丁基膠設備出膠速度或傳送速度。

(3) 員工培訓:質量失效危害宣傳及培訓,嚴控質量意識。
4.3改善中空玻璃抗結霧性能,確保長期安全耐久使用
缺陷類型:中空玻璃結霧
危害:中空玻璃失效
預防措施:

(1)采用優質品牌丁基膠。

(2)生產質量管控,兩道密封膠涂布均勻。

(3)間隔條內充填合格分子篩干燥利;罐裝分子篩生產前測試分于篩活性。

4.4 嚴控密封膠品質,禁用劣質膠體,提高中空玻璃性能
缺陷類型:中空腔體內出現硅油
危害:中空玻璃密封性能影響,使用壽命影響
預防措施:

(1)采用一線品牌廠家密封膠。

(2)丁基膠與外密封膠相容性測試:
①優良的耐候能力,保持密封膠的性能穩定;
②良好的強度及適宜的彈性,承受板片變動位移,緩解應力,保
證中空玻璃密封完整性;
③使用條件下低水氣和氣體滲透性。

4.5提高夾層玻璃品質
缺陷類型:夾層玻璃邊部氣泡
危害:安全性能受影響;外觀缺陷
預防措施:
(1)采用優質PVB材料作為夾層玻璃中間層。

(2)控制材料含水率。

(3)優化工藝及玻璃平整度。
為減少或杜絕夾層玻璃邊部氣泡問題及通長使用壽命,建議玻璃產品做煮沸耐久性能測試,夾層玻璃煮沸2h,邊部無氣泡;目前國標100°C煮沸2h,邊部允許缺陷為13mm。

5、結論

結合玻璃加工制造過程的特點,針對幕墻玻璃的使用安全性問題提出的一些看法,并從玻璃材料生產工藝和玻璃使用環境二個方面闡述了幕墻工程玻璃的使用安全要點,為玻璃幕墻維護工作提供可借鑒性的參考。




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