幕墙玻璃破裂原因探讨.doc

幕墙玻璃破裂原因探讨 发布时间：2005-10-20 ? 点击次数：303次 　　玻璃幕墙在我国已广泛应用于各类建筑，到2002年底我国共使用了3500~4000万㎡玻璃幕墙，二十多年来幕墙玻璃破裂时有所闻。有不少学者对幕墙玻璃破裂进行调查、分析，发表了不少调查（研究）报告、文章。修订《玻璃幕墙工程技术规范》过程中，编制组对此作了专题调研、分析、总结，在2003年3月30~31日举行的规范送审稿审查会上编制组介绍了他们的成果，与会专家也发表了自己的研究结果，进行了热烈的讨论，这些成果反映在规范送审（修订）稿中。学习这些成果会使我们进一步认识幕墙玻璃破裂的原因，采取相应措施来消除（减少）幕墙玻璃破裂的发生。 　　幕墙玻璃破裂是复杂的多因素问题，引起幕墙玻璃破裂的原因是玻璃本身的问题、有玻璃裁切工艺及边缘加工质量、玻璃幕墙节点构造设计、施工质量、环境条件对玻璃幕墙的影响以及玻璃幕墙所依附的主体结构的变形（位移）对玻璃幕墙的效应等。现在我们分别进行讨论。需特别指出的是，这些因素可单独引起幕墙玻璃破裂，但更多的是几种因素共同作用引起幕墙玻璃破裂。 　　1．幕墙玻璃热炸裂是由于玻璃不同部位的温度不均匀，玻璃暴露在阳光直射的部分吸收红外线和可见光转化为热量，温度升高，这一部分玻璃受热膨胀（伸长）而处于镶嵌槽或阴影下的那一部分玻璃，因受不到阳光的辐射，不能同步膨胀（伸长），内部热力应力形成，受热多的区域对受热少的区域产生张应力，这种张应力超过玻璃的抗拉强度就会导致玻璃破裂。在玻璃边缘存在微小多处裂纹情况下更易引发热炸裂。JGJ102中5.4.4给出了了验算中部与边缘温差应力σt2的计算公式: σt2=0.74E α μ1 μ2 μ3 μ4(TC-TS)，但修订时取消了该公式，这并不是规范不再要求考虑热裂应力，而是由于该公式本身不够成熟，按该公式计算的结果不能真实反映热裂应力的本质，会导致对热裂应力的误解，必须对热裂应力的发生和发展进行深入的研究，待成熟后再列出计算公式，在没有计算公式的情况下，要采取必要的构造措施来防止热炸裂。 　　２．玻璃的切割与一般用刀或剪之类的切割概念是不同的，玻璃的切割是由刀具造成细微的伤口，然后再进行切割断开，玻璃切断的原理是刀具在玻璃上留下刻痕，这时玻璃内部产生三条裂缝，其中两条沿表面左右分开，另一条为垂直向下方伸展的竖缝，在竖缝的端部产生拉应力，再加上曲折的力，竖缝向下伸展出去便可把玻璃切断，玻璃在裁划折断时，沿玻璃周边隐藏着许多细微裂子，这些裂子在各种效应与热应力影响下，会扩展成裂缝，裂缝进一步发展导致玻璃破裂，因此在裁划后，就用专用磨边机对玻璃边缘进行处理，消除玻璃周围隐藏的细微裂子导致引伸应力施发。 ３．玻璃在温度变化影响下会热胀冷缩，玻璃的线胀系数为1×10-5，一块边长1500mm的玻璃，当温度升高80℃时会伸长1.2mm。如果在安装时玻璃与镶嵌槽底紧密接触，一旦伸长就会产生挤压应力，这种应力很大，σt=α E?T 。当?T=80℃时σt=1×10-50.72×105×80=57.6N/mm2,大于浮法玻璃强度标准值,因此在设计玻璃幕墙节点时,应使玻璃边缘与镶嵌槽底板间留有一定配合间隙，防止玻璃产生挤压应力。JGJ102-96式5.4.3给出在年温度变化影响下，玻璃边缘与边框之间发生挤压时，在玻璃中产生的挤压温度应力σt1的计算公式：σt1=E[α ?T－（2c-de）/b]。在修订时已将此公式删除，主要是该公式对挤压温度应力的描述不符合温度挤压应力的规律，即温度挤压应力不会随α ?T－（2c-de）/b变化，但并不是说规范否定了温度挤压应力，而是要求在构造上采取措施，务必使玻璃不产生挤压应力。 　　４．施工的质量也是关系到玻璃开裂的重要原因，JGJ102规范规定了玻璃边缘与槽口的配合尺寸，它的目的就是保证玻璃在温度变化和其它因素影响下能有伸缩余量，一旦出现阻碍玻璃自由伸缩的因素，玻璃就会破裂，如果在玻璃边缘与镶嵌槽底板之间存在一粒很微小的固体颗粒（即使该颗粒的直径1mm）也会使玻璃挤压破裂，有时在玻璃边缘有一颗钉子（即使直径1mm）阻碍玻璃伸缩也会使玻璃破裂，玻璃槽口两侧不能用于干硬材料填塞，这些材料体积变化对玻璃产生挤压而使玻璃破裂，玻璃在平面外作用的影响下会产生挠曲，如果嵌缝材料阻碍玻璃变曲变形亦会使玻璃破裂，必须用弹性材料填缝，填缝材料要保持必要的弹性以保证玻璃自由挠曲变形。 　　5．玻璃幕墙依附的主体结构在风荷载和地震作用下产生层间变位，它强制幕墙（由立柱、横梁组成的）框格和它同步变位，这时框格由矩形变成菱形，如果玻璃边缘与镶嵌槽底板间没有足够的间隙适应这种变位，也会将玻璃挤碎。因此JGJ102规范（修订稿）规定明框幕墙玻璃边缘至边框槽底的间隙应符合下式的要求：2 C1[1+（L1/L2