單元幕墻玻璃的自爆及更換

　　【中國幕墻網】單元幕墻是在工廠加工程度最高的一種幕墻。在工廠不僅要加工豎框、橫框等元件，還要用這些元件拼裝成單元組件框，并將幕墻面板（玻璃、鋁板、花崗石板等）安裝在單元組件框的相應位置上，形成單元組件。就一個單元組件來說，它已具備了這個單元的全部幕墻功能和構造要求。單元組件的高度要等于或大于一個樓層，以便運往工地后直接固定在主體結構上。一個個單元組件上、下框（左、右框）對插形成組合桿，完成單元組件間接縫，最終形成整幅幕墻。

　　單元幕墻由于結構設計上考慮較為周密，使安裝操作簡便易行。安裝采用機械設備吊裝，在樓內安裝，施工安全，簡便易行。通常情況下，每4人為一個安裝小組（上下層各2人），正常每人每工作日可安裝60-80m2，如果每個作業層分兩個班組（有條件可分3-4班組）同時施工，則每天可完成500-600m2單元板塊的安裝，一幢外墻面積為20000m2的建筑，幕墻板塊安裝施工工期約需40-60天（考慮天氣等因素影響）。如采用框架式幕墻結構，則安裝周期需6-9個月。目前中國幕墻企業的設計施工能力已經與世界大型幕墻企業看齊。

　　單元幕墻的玻璃一般采用鋼化玻璃，鋼化玻璃以其優良性能正越來越多地應用在建筑工程領域，但是近年來自爆事故頻頻發生，鋼化玻璃自爆問題始終無法回避。為了使人們了解自爆，認識自爆，更合理地設計和使用鋼化玻璃，下面從多方面對自爆進行說明，合理評價自爆，正確對待自爆，并介紹行之有效的對策和解決方法。

　　單元幕墻的玻璃破裂原因主要有：鋼化玻璃自爆；玻璃熱炸裂；風壓過大破裂；安裝致玻璃破裂；其它等。

　　能夠導致鋼化玻璃炸裂的外部原因包括負載、碰撞、焊滴、不適當的間隙和邊部損害都可以導致鋼化玻璃破損，鋼化玻璃的自爆時間沒有確定性，可能是剛出爐，也可能是出廠后1-2月，也有出廠1-2年才自爆的，引起鋼化玻璃較多自爆的時間可能是產品生產完成后的4-5年。據不完全了解，大部份廠家產品的概率是千分之三左右的自爆率，個別廠家產品的概率可能還要高。

　　防范自爆的對策和解決辦法：

　　控制鋼化應力，鋼化應力越大，硫化鎳結石的臨界半徑就越小，能引起自爆的結石就越多。顯然，鋼化應力應控制在適當的范圍內，這樣既可保證鋼化碎片顆粒度滿足有關標準，也能避免高應力引起的不必要自爆風險。平面應力(鋼化均勻度)應越小越好，這樣不僅減小自爆風險，而且能提高鋼化玻璃的平整度。

　　均質處理(HST)是公認的徹底解決自爆問題的有效方法。將鋼化玻璃再次加熱到290度左右并保溫一定時間，使硫化鎳在玻璃出廠前完成晶相轉變，讓今后可能自爆的玻璃在工廠內提前破碎。這種鋼化后再次熱處理的方法，國外稱作 “Heat Soak Test”，簡稱 HST。我國通常將其譯成“均質處理”，也俗稱 “引爆處理”。

　　均質爐必須采用強制對流加熱的方式加熱玻璃。對流加熱靠熱空氣加熱玻璃，加熱元件布置在風道中，空氣在風道中被加熱，然后進入內。這種加熱方式可避免元件直接輻射加熱玻璃，引起玻璃局部過熱。

　　均質爐內的玻璃片之間是熱空氣的對流通道，因此玻璃的堆置方式對于均質處理的質量是極其重要的。首先玻璃的堆置方向應順應氣流方向，不可阻礙空氣流股。其次，玻璃片與片之間的空隙須足夠大，分隔物不能堵塞空氣通道，玻璃片之間至少須有20 mm的間隙，片之間不能直接接觸。對于大片玻璃，玻璃很容易因相互緊貼引起溫差過大而破碎。

　　均質處理的溫度制度也是決定均質質量的一個決定性因素。1990年版的德國標準 DIN 18516籠統規定了均質爐內的平均爐溫為 290 +/-10度，保溫時間長達8小時。實踐證明按此標準進行均質處理的玻璃自爆率還是較高，結果并不理想。因此，根據1994年以來的大量研究成果， 2000年的歐洲新標準討論稿將規定改為: 均質爐內玻璃的溫度在290 +/-10oC下保溫2小時。多年累積的數據分析表明，嚴格按新標準均質處理過的玻璃，發生后續自爆的概率在0.01以下。此概率的意義是: 每1萬平方米玻璃，在１年之內再發生１例自爆的概率小于1%。由此才可自信地稱鋼化玻璃為“安全玻璃”。

　　浮法玻璃生產工藝。玻璃中的硫化鎳夾雜物是導致鋼化玻璃自爆的本質原因，人們自然地想到是否有可能在浮法玻璃生產過程中減少或消除此雜質。從技術角度看，目前世界上最先進的玻璃缺陷自動檢測儀也只能檢測大于0.2 mm的點缺陷，試圖在浮法生產線上將有缺陷的玻璃全部挑出來幾乎是不可能的。有報導在浮法原料中添加硫酸鋅或硝酸鋅能有效地減少硫化鎳結石的數量。硫酸鋅或硝酸鋅都是強氧化劑，能將玻璃中的硫化物氧化成酸鹽，后者能被玻璃液吸收，從而減少或消除硫化鎳結石。

　　減少鋼化玻璃的破損，優先選用大廠出廠的原片玻璃，他們選材、工藝控制較嚴，混入雜質的機率較小。鋼化玻璃應邊緣進行倒角磨邊處理，減小應力集中。做好玻璃的成品保護，防止蹦邊、掉角，對蹦邊、掉角不大的用拋光機磨成圓弧面，減小應力集中。采購時要求玻璃廠進行鋼化后的均質處理（引爆處理），一般小廠沒有均質爐，或者有也出于成本考慮不用。并與其約定自爆率，以備日后索賠。

　　高層建筑玻璃幕墻使用全鋼化玻璃問題值得探討。2003年以來的工程實踐充分反映了一個客觀事實：不分場合一概強令幕墻不得采用半鋼化玻璃是不妥的。

　　《玻璃幕墻工程技術規范》102-2003 中就沒有不準采用半鋼化玻璃的硬性規定。

　　鋼化玻璃自爆是當前玻璃幕墻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，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使用安全玻璃問題，有討論的必要。

　　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，鋼化玻璃破碎后的大群呈鈍角的碎片，從高空散落而下，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，對高層建筑玻璃幕墻的玻璃是否安全，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，如高層建筑上散落而下，都是危險的甚至是致命的。因此，在一定高度下使用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使用防飛濺玻璃，日本高層建筑玻璃幕墻上使用鋼化玻璃，必須增貼一層防飛散膜，以確保安全。此外，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。據此，保證黏結玻璃結構膠的寬度，使玻璃裂而不散落倒是一項保證半鋼化玻璃安全性高于鋼化玻璃的技術措施。否則，如此大片而又尖銳形態，一旦從高空墜落則危險性極大。

　　我們無意一概否定鋼化玻璃，有些地方還必須采用鋼化玻璃，例如，點支承玻璃面板因強度要求就得用鋼化玻璃，自爆問題只能退居第二位。中國地方太大，幕墻工程太多，情況千變萬化，不能簡單一句話，一刀切：“幕墻必須用安全玻璃”。有些幕墻構件，例如支承面板的玻璃梁、玻璃肋，采用被稱為安全玻璃的單片鋼化玻璃是極端危險的，倒是“非安全玻璃”的普通浮法玻璃危險性還小一點。

　　目前我國通行的幕墻體系均在外部進行安裝施工，單元幕墻玻璃的可拆卸問題被忽視，以至幕墻整體完工后，進行局部更換變得相當困難。再加上鋼化玻璃的自爆不可避免，希望　　　　　　　通過本文提醒以后的設計者能充分考慮單元幕墻玻璃的可拆性，能夠單個拆換面板，型材設計時充分考慮玻璃的熱脹冷縮和層間位移變形，留住變形空間。下面列舉幾個工程的實例，說說合理設計型材的重要性，從而降低幕墻的運行和維護費用。

　　北京某工程，明框單元幕墻，明框外扣蓋與單元框用銷釘固定在一起，板塊安裝前玻璃更換是沒有問題的，竣工后玻璃自爆更換，就發現相鄰單元之間的縫隙太小，水密膠條壓住了銷釘，明框外扣蓋非常難以安裝。

　　臺灣早期某工程，非常輕巧省料，但是在車間組裝的時候發現玻璃安裝非常不方便，槽口設計不合理，工程竣工后更是難以更換玻璃，勉強更換后也留下了很大的安全隱患。

　　北京早期某工程，玻璃用結構膠直接粘接在單元組件框上，僅靠少許結構膠和雙面貼與單元組件框粘接，除了面板不易更換的問題外還給工程造成潛在的安全問題。

　　單元幕墻在國內的大量應用是近幾年的事，雖然取得了不菲的成績，但多數設計是對國外產品的仿制及改進；隨著國際交往的日益增多及競爭環境的逐步完善，國內廠商應以先進理論作指導，研究、總結幕墻技術新發展，采用已經成熟的新經驗、新構造，不斷創新，開發出更新更好的單元式幕墻。【完】