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夾層玻璃幕墻計算與新型夾層玻璃幕墻

來源:中國幕墻網收集整理  作者:龍文志  日期:2012-8-3
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  摘要:介紹了安全、節能的新型SGP夾層玻璃,運用復合材料的彈性力學概念對改進現行夾層玻璃力學計算進行了探討,提出了適用于玻璃采光頂和玻璃外窗、幕墻的夾層玻璃的設計計算。
  關鍵詞:防飛濺防墜落玻璃;防臺風玻璃;SGP夾層玻璃;剛性復合狀態;彈性復合狀態;分離復合狀態;粘彈性力學;復合材料彈性力學
  【中國幕墻網】一、前言
  1.1什么是夾層玻璃

  夾層玻璃是由兩片或兩片以上玻璃,由中間層與玻璃牢固的韌性粘接合成的復合玻璃制品。中間層一般為透明的有機材料。夾層玻璃具有很高的抗沖擊和抗貫穿性能,在受到沖擊破碎時,使得無論垂直安裝還是傾斜安裝,均能抵擋意外撞擊的穿透。一般情況下,而且還能保持一定的可見度,從而起到安全防護作用。因此,又稱為夾層安全玻璃

  1.2夾層玻璃在建筑物上的應用:

  (1)外開、屋面玻璃、吊頂、采光窗等部位
  這些部位均可使用夾層玻璃。特別是當屋面玻璃最高點距離地面大于5m時,必須使用夾層玻璃。

  (2)人群集中的公共場所和運動場所中裝配的有框玻璃隔斷、電梯上用于展望外景的展望窗、樓梯扶手用玻璃、屋頂廣場及陽臺欄桿等
  這些部位均可使用夾層玻璃。這些部位均是與人體接觸較多的部位,夾層玻璃不僅可以降低玻璃破裂剝落碎片對人體的傷害,還可以確保沖撞人體不會由于玻璃從框架中的脫落而墜落,同時也保證了欄桿下方人身與財產的安全。

  (3)室內隔斷及展覽櫥窗
  這些部位使用夾層玻璃時,隔斷及櫥窗的面積大小會因空間和墻面的大小及設計師的設計而不同。

  (4)浴室內用玻璃
  主要使用在洗浴空間與衛生潔具的隔斷部位。

  (5)幕墻
  當PVB夾層玻璃用于幕墻時,框支承玻璃幕墻用夾層玻璃的單片玻璃厚度不得小于5mm;采用浮頭式連接件點支承玻璃幕墻用夾層玻璃的單片玻璃厚度不得小于6mm,采用沉頭式連接件的點支承玻璃幕墻,用夾層玻璃的單片玻璃厚度不得小于8mm.
  (6)水族館和游泳池的觀察窗、觀察孔
  一般情況下,這些部位應使用夾層玻璃。一旦玻璃意外破裂,夾層玻璃仍可以完整地保持在框架內,使管理人員有機會進行更換,避免重大損失。

  (7)特殊夾層玻璃的應用夾層玻璃在上述部位的應用可以滿足建筑物的相關安全要求。

  由于夾層玻璃的特殊結構,必要時,如果通過采用特殊的原材料和專的制作工藝,夾層玻璃還可以成為一些能承受住各種復雜的動態結構荷載的特殊的安全玻璃產品,如:防盜玻璃防彈玻璃防爆(炸)玻璃、電磁屏蔽玻璃(電子保密玻璃)、防臺風玻璃、防震玻璃等。

  二、防止玻璃外窗、幕墻和玻璃采光頂的玻璃爆裂需要防飛濺、防墜落的玻璃。
  2.1哪些是防飛濺防墜落玻璃。

  1)粘接不掉、嵌固不墜的夾層玻璃。

  2)粘接不掉、嵌固不墜的夾膠玻璃貼膜玻璃。日本高層建筑玻璃幕墻上使用(全)鋼化玻璃,必須增貼一層防飛散膜,以確保安全。

  3)粘接不掉或嵌固不墜的半鋼化玻璃。如果半鋼化玻璃破壞時,盡管其碎片大,仍有可能保留在框架中,而維持不散落則其傷人的可能性反而會小些。

  2.2玻璃采光頂高層建筑玻璃外窗、幕墻宜使用防飛濺防墜落玻璃。

  玻璃采光頂和高層建筑玻璃外窗、幕墻不宜使用全鋼化玻璃。鋼化玻璃自爆是當前玻璃幕墻、玻璃采光頂安全迫切需要觧決重要的問題。但是對于安全玻璃的概念,傳統的概念是,(全)鋼化玻璃屬于安全玻璃。其根據除了強度較高外,主要是由于(全)鋼化玻璃破碎時會整塊玻璃全部破碎成蜂窩狀鈍角小顆粒,不易傷人。通過這次調查和眾多事故實踐,對于這一概念提出了質疑,關于高層建筑玻璃幕墻、玻璃采光頂使用安全玻璃問題,有討論的必要。對于高層建筑玻璃幕墻、玻璃采光頂使用安全玻璃,其安全的主要擔心是玻璃破碎高空墜落傷人。這里應該包含三部分要求:

  1)是玻璃具有足夠的強度,使其承受設計荷載不破壞。

  2)是玻璃具有防碰碎散落性,使其處于破碎狀態時保證不會墜落飛散——隨而不散落;

  3)是玻璃具有不易傷人的破壞形態,避免大塊銳利碎片,而呈鈍角,圓滑小顆粒狀——但若從高空散落則有落則不論形態。以上三要素應該是把握與控制高層建筑玻璃外窗、幕墻、玻璃采光頂安全玻璃的要點。

  (全)鋼化玻璃具備較高強度和其破壞形態為鈍角小顆粒這兩個安全因素,但不具備防破碎散落性這一對高層建筑玻璃幕墻而言關鍵性的安全因素、因此而帶來的不安全后果是,(全)鋼化玻璃破碎后的大群呈鈍角的碎片,從高處和高層散落而下,即使顆粒較小,但速度已很大,同樣能傷人。其中的罪魁禍首便是自由落體重的重力速度。所以,對建筑玻璃幕墻、玻璃采光頂的玻璃是否安全,最重要的是不破壞和碎片不散落。不論何種形態的玻璃碎片,從高處、高層建筑上散落而下,都是危險的甚至是致命的。 此外,(全)鋼化玻璃自爆破壞是無先兆的,是目前尚無有效的完全防止的方法,是玻璃的癌癥,玻璃自爆破碎和高空散落,便成為高層建筑玻璃幕墻、玻璃采光頂使用(全)鋼化玻璃并不安全的基本技術依據。因此,在一定高度下使用(全)鋼化玻璃被認為是安全的,而超過一定高度使用它則應認為是不安全的。安全是一個相對的概念,是有條件的;不是絕對的,無條件的。對安全玻璃的傳統概念,脫離使用條件,僅僅只從其碎片形態來定義,可能是不全面的。因此,在很多國外玻璃幕墻技術標準和規范中都明確玻璃幕墻、玻璃采光頂使用防飛濺防墜落玻璃。“強而不自爆,碎而不散落”防飛濺防墜落玻璃才是玻璃幕墻、玻璃采光頂使用的安全玻璃。

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