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      玻璃幕墻——超高摩天大樓的選擇

      來源:2014年會論文集  作者:趙西安  日期:2014-4-1
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        近二十年來,隨著中國經濟實力的高速增長,城市化進程加快,基建投資也急劇增多,超大規模、超高度的建筑如雨后春筍在各城市拔地而起。中國迅速超過美國,成為世界上超高層建筑最多的國家。

        墻體材料的抗拉強度和容重 表4

                   

        抗拉強度  (N/mm2)    

         容重 ( KN/m3)

             浮法玻璃

              50

            25.6

             鋼化玻璃

             180

            25.6

                

             235

            78.5

               

             108

            27.1

               

              2~3

            25.0

        玻璃板抗彎強度很高,特別是鋼化玻璃板。因此玻璃幕墻的玻璃面板很薄,通常為6mm~10mm。即使采用中空玻璃(詞條“中空玻璃”由行業大百科提供)夾膠中空玻璃,面板由2層或3層玻璃組成,單位面積的重量也不過是 0.3 KN/m2 ~ 0.7KN/m2,遠小于混凝土墻體的 3.5KN/m2 ~ 5.0KN/m2。

        玻璃幕墻的重量大概相當于磚墻、混凝土墻的1/8 ~ 1/5,玻璃幕墻的輕質,使得它成為高層建筑和超高層建筑墻體材料的首選。

        金屬板(不銹鋼板、鋁板)雖然也符合輕質墻體的要求,但是金屬板不透明,不具備通透、晶瑩、飄逸的質感,因而在超高層建筑中不受建筑師的青睞,很少使用。

        3.4 沒有玻璃幕墻,就沒有500m以上的超高摩天大樓

        由于重量太大,強度較低,石材幕墻很少會在400m以上的建筑中采用。同樣,400m以上的超高層建筑,由于建筑藝術功能要求的因素,建筑師也不會選擇采用金屬板材。到了500m以上,幾乎清一色玻璃幕墻?梢哉f,沒有玻璃幕墻,就沒有500m以上的超高摩天大樓。

        采用玻璃幕墻,外墻的重量大約為建筑物總重量的1/100。這為建筑物高度的向上延伸創造了必要的條件。例如,上海環球金融中心,高度495m,建筑物總重量約為80萬t,玻璃幕墻的重量為5000t,只占建筑物總重量的1/160,如果換成傳統材料的外墻,墻的重量將增大至8倍,連帶梁、柱、基礎結構都要增大,建筑物總重量將增加10萬t以上。不僅建筑造價增高,而且基礎和樁的設計施工都帶來更多的困難。

        目前已建成的世界最高建筑是迪拜哈利法塔,828m;國內已結構封頂最高建筑是上海中心,632m;國內正在施工最高的建筑是深圳平安金融中心,660m;正準備施工的最高建筑是蘇州中南中心,729m。這些最高建筑無一例外,全部采用玻璃幕墻。

        4. 超白玻璃的應用

        4.1采用超白玻璃是減少自爆的有效途徑

        鋼化玻璃存在自爆的可能性,超高層建筑玻璃自爆會帶來很大的風險,而且建筑物很高,自爆后更換玻璃極其困難。因此必須采取有效措施降低超高層建筑采用鋼化玻璃的自爆率。

        減少自爆發生的途徑可以有:

        (1) 采用半鋼化玻璃,半鋼化玻璃比鋼化玻璃表面應力較低,基本上不會發生自爆;

        (2) 采用鋼化超白玻璃,超白玻璃所含雜質少,自爆很少發生。

        減低自爆概率,又符合目前相關規定的最有效的途徑還是采用鋼化超白玻璃

        超白玻璃,即低鐵玻璃。為了超白,減低綠顏色,就得采用降鐵工藝。降鐵的同時,鎳也降了下去。這樣一來,硫化鎳的雜質也大大減少,鋼化以后,自爆率大大降低。超白玻璃鋼化后的自爆率可降低到萬分之一,甚至更低。

        自爆后更換玻璃代價太高昂。雖然超白玻璃要比普通玻璃價格高一些(大概30%~50%),但是折合到幕墻上,每平米也就貴百十來塊錢。不爆玻璃比什么都好。

        玻璃一旦破裂,雖然玻璃只值幾百幾千元,但在幾百米高空換玻璃,可能要花幾十萬元。特別是現在興建大量海外工程,萬里之遙去換一塊玻璃,實在是難以辦到的。

        4.2 鋼化超白玻璃在高層建筑中的應用

        世界最高建筑—迪拜哈里法塔,高度為828m,采用夾層中空超白玻璃,10 萬m2玻璃幕墻的超白玻璃由中國供應(圖1)。

        現在國外許多高層建筑的超白玻璃都是中國供應的(圖2)。

        5. 離子性中間膜夾層玻璃(詞條“夾層玻璃”由行業大百科提供)

        5. 1 常規的PVB 夾層玻璃

        目前,玻璃幕墻夾層玻璃廣泛采用的中間膜是聚乙烯醇縮丁醛,簡稱 PVB 。PVB使用已經有多年歷史,也為幕墻行業普遍熟悉。但是,這種夾膠膜最初是為汽車玻璃而開發的,不是針對建筑幕墻開發的,所以它富于彈性,比較柔軟,剪切模量(詞條“剪切模量”由行業大百科提供)小,兩塊玻璃間受力后會有顯著的相對滑移,承載力較小,彎曲變形較大。PVB夾層玻璃可以用于一般玻璃幕墻,不適宜用于有高性能要求的玻璃幕墻。

        同時,PVB夾層玻璃的外露邊容易受潮開膠,PVB膠膜夾層玻璃使用時間長以后容易發黃變色,這些都是應該加以注意的。

        理想的建筑幕墻用夾層玻璃中間膜應能滿足以下要求:

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