墙体材料的抗拉强度和容重 表4
材 料 |
抗拉强度 (N/mm2) |
容重 ( KN/m3) |
浮法玻璃 |
50 |
25.6 |
钢化玻璃 |
180 |
25.6 |
钢 材 |
235 |
78.5 |
铝 型 材 |
108 |
27.1 |
混 凝 土 |
2~3 |
25.0 |
玻璃板的抗弯强度很高,特别是钢化玻璃板。因此玻璃幕墙的玻璃面板很薄,通常为6mm~10mm。即使采用中空玻璃(词条“中空玻璃”由行业大百科提供)或夹胶中空玻璃,面板由2层或3层玻璃组成,单位面积的重量也不过是 0.3 KN/m2 ~ 0.7KN/m2,远小于混凝土墙体的 3.5KN/m2 ~ 5.0KN/m2。
玻璃幕墙的重量大概相当于砖墙、混凝土墙的1/8 ~ 1/5,玻璃幕墙的轻质,使得它成为高层建筑和超高层建筑墙体材料的首选。
金属板(不锈钢板、铝板)虽然也符合轻质墙体的要求,但是金属板不透明,不具备通透、晶莹、飘逸的质感,因而在超高层建筑中不受建筑师的青睐,很少使用。
3.4 没有玻璃幕墙,就没有500m以上的超高摩天大楼
由于重量太大,强度较低,石材幕墙很少会在400m以上的建筑中采用。同样,400m以上的超高层建筑,由于建筑艺术功能要求的因素,建筑师也不会选择采用金属板材。到了500m以上,几乎清一色玻璃幕墙。可以说,没有玻璃幕墙,就没有500m以上的超高摩天大楼。
采用玻璃幕墙,外墙的重量大约为建筑物总重量的1/100。这为建筑物高度的向上延伸创造了必要的条件。例如,上海环球金融中心,高度495m,建筑物总重量约为80万t,玻璃幕墙的重量为5000t,只占建筑物总重量的1/160,如果换成传统材料的外墙,墙的重量将增大至8倍,连带梁、柱、基础结构都要增大,建筑物总重量将增加10万t以上。不仅建筑造价增高,而且基础和桩的设计施工都带来更多的困难。
目前已建成的世界最高建筑是迪拜哈利法塔,828m;国内已结构封顶最高建筑是上海中心,632m;国内正在施工最高的建筑是深圳平安金融中心,660m;正准备施工的最高建筑是苏州中南中心,729m。这些最高建筑无一例外,全部采用玻璃幕墙。
4. 超白玻璃的应用
4.1采用超白玻璃是减少自爆的有效途径
钢化玻璃存在自爆的可能性,超高层建筑玻璃自爆会带来很大的风险,而且建筑物很高,自爆后更换玻璃极其困难。因此必须采取有效措施降低超高层建筑采用钢化玻璃的自爆率。
减少自爆发生的途径可以有:
(1) 采用半钢化玻璃,半钢化玻璃比钢化玻璃表面应力较低,基本上不会发生自爆;
(2) 采用钢化超白玻璃,超白玻璃所含杂质少,自爆很少发生。
减低自爆概率,又符合目前相关规定的最有效的途径还是采用钢化超白玻璃
超白玻璃,即低铁玻璃。为了超白,减低绿颜色,就得采用降铁工艺。降铁的同时,镍也降了下去。这样一来,硫化镍的杂质也大大减少,钢化以后,自爆率大大降低。超白玻璃钢化后的自爆率可降低到万分之一,甚至更低。
自爆后更换玻璃代价太高昂。虽然超白玻璃要比普通玻璃价格高一些(大概30%~50%),但是折合到幕墙上,每平米也就贵百十来块钱。不爆玻璃比什么都好。
玻璃一旦破裂,虽然玻璃只值几百几千元,但在几百米高空换玻璃,可能要花几十万元。特别是现在兴建大量海外工程,万里之遥去换一块玻璃,实在是难以办到的。
4.2 钢化超白玻璃在高层建筑中的应用
世界最高建筑—迪拜哈里法塔,高度为828m,采用夹层中空超白玻璃,10 万m2玻璃幕墙的超白玻璃由中国供应(图1)。
现在国外许多高层建筑的超白玻璃都是中国供应的(图2)。
5. 离子性中间膜夹层玻璃(词条“夹层玻璃”由行业大百科提供)
5. 1 常规的PVB 夹层玻璃
目前,玻璃幕墙夹层玻璃广泛采用的中间膜是聚乙烯醇缩丁醛,简称 PVB 。PVB使用已经有多年历史,也为幕墙行业普遍熟悉。但是,这种夹胶膜最初是为汽车玻璃而开发的,不是针对建筑幕墙开发的,所以它富于弹性,比较柔软,剪切模量(词条“剪切模量”由行业大百科提供)小,两块玻璃间受力后会有显著的相对滑移,承载力较小,弯曲变形较大。PVB夹层玻璃可以用于一般玻璃幕墙,不适宜用于有高性能要求的玻璃幕墙。
同时,PVB夹层玻璃的外露边容易受潮开胶,PVB胶膜夹层玻璃使用时间长以后容易发黄变色,这些都是应该加以注意的。
理想的建筑幕墙用夹层玻璃中间膜应能满足以下要求:
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