從鋼化玻璃（詞條“鋼化玻璃”由行業(yè)大百科提供）誕生開始，就伴隨著自爆問題。中國幕墻網(wǎng)www.gdjiasi.com認(rèn)為：鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無外部直接作用的情況下而自動發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運輸、安裝、使用等過程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種： 一是由玻璃中可見缺陷引起的自爆，例如結(jié)石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等； 二是由玻璃中硫化鎳（NIS）雜質(zhì)和異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。這是兩種不同類型的自爆，應(yīng)明確分類，區(qū)別對待，采用不同方法來應(yīng)對和處理。前者一般目視可見，檢測相對容易，故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無法目測檢驗，故不可控。而上海美特幕墻有限公司的蕭愉、朱齊飛、盧少龍等專家，通過多年來豐富的臨場經(jīng)驗和案例匯總分析，推出“幕墻玻璃破損概率的估算探討”一文，希望能夠為廣大幕墻、門窗的工程施工單位，以及玻璃深加工企業(yè)、材料廠商，帶來更多的啟迪與指導(dǎo)！

　　摘要：對實測數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計分析，用正交表判別影響強度分布因子的顯著相關(guān)因素，采用回歸經(jīng)驗公式計算玻璃破損率，以此為基礎(chǔ)計算玻璃面板許可應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）和跨中撓度（詞條“撓度”由行業(yè)大百科提供），較為符合實際。

　　關(guān)鍵詞：幕墻玻璃面板（詞條“面板”由行業(yè)大百科提供）;強度分布因子;玻璃破損率;許可應(yīng)力;跨中撓度;回歸經(jīng)驗公式;脆性材料（詞條“脆性材料”由行業(yè)大百科提供）微裂縫擴展。

　　一、試驗實測數(shù)據(jù)分析

　　1. 上海交銀金融大廈1999年9月20日由上海建科檢測。玻璃面板為8mm鋼化+12A+6mm浮法貼膜中空玻璃，等效厚度te=8.55mm，面積A=a×b=1471×2950mm=4.34㎡。跨中撓度實測數(shù)據(jù)及與規(guī)范JGJ102公式計算、幾何非線性有限元方法計算結(jié)果對比，見表一。發(fā)現(xiàn)：

　　1) 規(guī)范JGJ102公式計算結(jié)果和實測值比較，誤差很大為57.34~82.15%，平均為66.61%;

　　2) 幾何非線性方法計算結(jié)果值比規(guī)范公式計算值小，但和實測值比較，誤差仍大為49.18~22.88%，平均為31.49%。

　　2. 上海久事大廈1998年8月26日，上海美特幕墻有限公司采用“水壓法”檢測并由上海建科檢測中心監(jiān)察。玻璃面板為10mm鋼化+12A+8mm浮法中空玻璃，等效厚度te=10.90mm，面積A=a×b=1572×3965=6.233㎡。跨中撓度實測數(shù)據(jù)及水壓W水與撓度df二元一次回歸方程(相關(guān)系數(shù)r=0.9929)計算數(shù)據(jù)見表四。發(fā)現(xiàn)回歸方程計算值與實例值誤差較小，平均為3.38%。

　　二、對幕墻玻璃面板應(yīng)力、撓度計算問題的疑惑與矛盾

　　1. 玻璃是沒有預(yù)兆的突然脆性斷裂的脆性材料，不是彈性材料，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈直線，但采用彈性力學(xué)方法計算，雖然是在直線階段取值，不同玻璃的應(yīng)力-應(yīng)變線并不完全相同。

　　2. 所有的玻璃都是由于表面裂紋擴展而破碎，應(yīng)采用材料斷裂力學(xué)表面裂紋理論來分析。在美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1300有玻璃破損概率近似估算公式，包含了由表面微裂紋確定的參數(shù)。

　　3. 玻璃的實際強度取決于其表面隨機微觀和宏觀裂紋的存在及其損傷程度與完備性。因此，玻璃破壞強度有非常大的離散性。應(yīng)用統(tǒng)計方法表征玻璃力學(xué)性能的這一特征，規(guī)定其離散度、許可臨界值、保證率等。不同玻璃強度的正態(tài)分布都不相同。玻璃的破壞是由強度控制的。

　　4. 玻璃生產(chǎn)的原材料、配方、工藝參數(shù)、管理控制水平都有較大差異。玻璃產(chǎn)品的強度設(shè)計值（詞條“強度設(shè)計值”由行業(yè)大百科提供）等，應(yīng)由供應(yīng)玻璃的生產(chǎn)廠家提供的個性批量測試數(shù)據(jù)作為設(shè)計的依據(jù)，而不是采用普遍適用的一般性的常數(shù)值。各不同玻璃產(chǎn)品，性能指標(biāo)有不同，強度更不一。

　　5. 規(guī)范中規(guī)定的最大應(yīng)力σ、跨中撓度df的計算公式是在彈性小撓度情況下推導(dǎo)出來的，況且不論材料的不同，如玻璃面板、石材面板、金屬面板等，都取同一計算公式，其計算結(jié)果不能反映實際受力和變形狀態(tài)，偏大較多約30%-50%。此彈性小撓度計算公式再加大撓度方程折減系數(shù)的結(jié)果已超出了“撓度不大于玻璃板厚度的適用范圍” 。

　　6. 關(guān)于玻璃面板的最大許用面積，幾本規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定數(shù)據(jù)不一致。所規(guī)定的限值依據(jù)是什么?為什么?沒有解釋、缺少分析，究竟如何確定相互有矛盾。

　　7. 玻璃的實際強度取決于其表面損傷程度的變量，微裂紋的尺寸和分布是關(guān)鍵因素，面積增大、荷載持續(xù)時間延長都使臨界裂紋形成概率提高即玻璃面板的破壞概率增大。而多數(shù)玻璃力學(xué)參數(shù)都是小尺寸試件，短時間荷載試驗的結(jié)果，誤差會很大。

　　有鑒于此，作者認(rèn)為以大量實測實量的測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過統(tǒng)計分析，采用由試驗數(shù)據(jù)歸納得出的經(jīng)驗回歸公式較為符合實際，也使用方便、簡約。

　　三、計算思路

　　其中WK：為風(fēng)荷載（詞條“風(fēng)荷載”由行業(yè)大百科提供）標(biāo)準(zhǔn)值(KPa)

　　A：為玻璃面板面積(㎡)

　　t：為玻璃面板厚度(mm)

　　E：為玻璃材料彈性模量(N/m㎡)

　　四、計算實例

　　五、電算制表

　　六、計算驗證

　　作者歸納的回歸經(jīng)驗公式(XY-1、2、3、4)由于國內(nèi)尚未見到有關(guān)玻璃板片微裂縫擴展斷裂力學(xué)試驗數(shù)據(jù)，故拿來美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1300估算玻璃無量綱強度因子、強度分布因子、玻璃破損率和表面許可最大應(yīng)力的回歸經(jīng)驗公式，這些公式都是建立在大量試驗測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的。同時作者又根據(jù)幾何非線性有限元方法計算的結(jié)果加以對比結(jié)合。為了證實計算結(jié)果的可用性，作者對中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ113所列條文說明的玻璃板片測試結(jié)果和上海建科檢測中心對上海交銀金融大廈、久事大廈玻璃面板的檢測結(jié)果進行了對照，發(fā)現(xiàn)兩者之間符合較好，誤差較小。

　　作者這一計算有實際的試驗測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)統(tǒng)計分析，建立在脆性材料玻璃微裂縫擴展理論導(dǎo)出的經(jīng)驗回歸方程，結(jié)合了幾何非線性有限元計算結(jié)果和ASTM經(jīng)驗公式。從對試驗數(shù)據(jù)的符合性看，介于規(guī)范公式計算值和幾何非線性有限元計算值之間相一致的。計算程序簡單、快捷、實用。

　　1. 交銀金融大廈

　　1999年9月20日上海建科檢測，玻璃面板8mm鋼化+12A+6mm浮法貼膜中空玻璃，面積A=a×b=1471×2950mm=4.34㎡，等效厚度te=8.55mm。

　　2. 久事大廈

　　1998年8月26日，上海美特幕墻有限公司水壓法檢測并由上海建科監(jiān)察，玻璃面板10mm鋼化+12A+8mm浮法中空玻璃，面積A=a×b=1572×3965mm=6.233㎡，等效厚度te=10.9mm。

　　3. JGJ113-2003條文說明P.58玻璃抗風(fēng)壓設(shè)計數(shù)據(jù)和作者提出的XY公式計算數(shù)據(jù)對比：面積：A=axb=1500×1800mm=2.7㎡，厚度t=8mm，普通浮法玻璃大批量風(fēng)壓破壞試驗數(shù)據(jù)表：

　　4. 26組規(guī)范公式計算、幾何非線性有限元計算和作者歸納XY程序計算結(jié)果對比，取玻璃面板厚度11mm時，15組編號NO.6~20及編號NO.21~26相應(yīng)表五NO.1~6，厚度8mm。

　　七、本文結(jié)論

　　1. 采用規(guī)范公式和幾何非線性方法計算的玻璃面板σ、df值和實測值比較，誤差較大;

　　2. 采用建立在玻璃試件微裂縫擴展試驗基礎(chǔ)上的經(jīng)統(tǒng)計分析所得的經(jīng)驗回歸公式計算的玻璃面板σ、df值和實測值比較，誤差較小;

　　3. 中國幕墻玻璃面板為建立自主的適用計算方法，尚應(yīng)進行大量試驗實測工作。