建筑幕墙玻璃破裂坠落的原因分析及规避对策

【摘 要】最近几年来，全国各地频繁出现建筑物幕墙玻璃破裂坠落的事件，这些幕墙玻璃坠落伤人的事件让越来越多的人对玻璃幕墙产生了恐惧和担忧。要解决建筑幕墙玻璃破裂坠落的隐患，就要了解建筑幕墙玻璃破裂坠落的原因。本文主要从近年来出现的建筑幕墙玻璃坠落事件入手，分析建筑幕墙玻璃破裂坠落的原因，并对规避建筑幕墙玻璃破裂坠落的对策进行探讨。

【关键词】建筑幕墙；玻璃破裂坠落；原因；规避对策；分析

上世纪五十年代，幕墙建筑在西方国家兴起，由于建筑幕墙在外装饰效果上的丰富多变，很快在全球发展和风靡起来。我国的幕墙建筑是从1983年开始起步。随着经济和科技的发展，不管是经济发达的东部沿海地区，还是西部偏远的小镇，随处都能见到玻璃幕墙建筑。我国现在已经成为生产和使用玻璃幕墙的第一大国。但是玻璃幕墙的破裂坠落问题一直是其发展的一个隐患，全国各地接连发生的各起玻璃幕墙坠落事件，使玻璃幕墙成为一把人们生活中的一把利剑。只有了解了其破裂坠落原因，比对其进行规避，才能减少这些事件的发生，给居民带来安全保障的同时促进玻璃幕墙的发展。

一、近年来建筑幕墙玻璃破裂坠落事件

从以上幕墙玻璃破裂坠落事件中我们可以看出，建筑幕墙玻璃破裂坠落主要有两种现象：一是玻璃在破裂的过程中产生了无数的玻璃碎片，从高空中坠落，形成了“玻璃雨”事故；二是建筑中空的外层玻璃板整块地坠落下来。

二、建筑幕墙玻璃破裂坠落的原因分析

1.NiS杂质导致幕墙玻璃破裂

建筑幕墙玻璃要求使用钢化玻璃，钢化玻璃重量轻，机械性能好，但玻璃内部含有一种叫做硫化镍的杂质，硫化镍膨胀是造成钢化玻璃自爆的主要原因。由于玻璃经过钢化处理后玻璃表面层会形成压应力。内部板芯层则形成张应力，同时压应力和张应力共同构成一个平衡体。但是玻璃这种材料脆性很高，耐压型很强，但受拉性却很弱，因此玻璃破碎大多数是张应力的变化而引发的。当钢化玻璃中硫化镍晶体处在玻璃板芯张应力层，在发生相变时其体积发生膨胀使钢化玻璃内部产生更大的张应力，张应力就会大于压应力，当张应力超过玻璃自身所能承受的极限时，压应力和张应力这对平衡体就会发生破坏，就会导致钢化玻璃自爆。多年来国内外研究证明，制造玻璃主要原料石英砂或者砂岩带入镍，在生产硫化镍过程之中燃料及辅料会带入硫，在1400℃-1500℃高温熔窑中燃烧发生化学反应形成硫化镍。当温度超过1000℃时，硫化镍以液滴形式随机分布于熔融状态下的玻璃液体中。当温度小于或等于797℃时这些硫化镍小液滴发生结晶并固化硫化镍处于高温态的α-NiS晶相，即六方晶体。当温度继续降至379℃时，发生晶相转变成为低温状态的β-NiS，即三方晶系。同时伴随着2.38%的体积膨胀。玻璃会在此时承受巨大的相变张应力，从而使玻璃出现自爆破裂的现象。国内生产的钢化玻璃，自爆率在0.3%左右。

自爆玻璃图片：

玻璃碎片呈放射状分布，放射中心有二块形似蝴蝶翅膀的玻璃块，俗称 “蝴蝶斑”。NiS结石位于二块“蝴蝶斑”的界面上。

NiS 结石扫描电镜照片

表面粗糙是硫化镍结石的一个主要特征。现引起自爆的硫化镍直径在0.04—0.65 mm之间，平均粒径为0.2 mm。 硫化镍在玻璃中一般位于张应力区，大部分集中在板芯部位的高张应力区。处在压应力区的NiS，一般不会导致自爆。

2.构建制作及安装施工不当引发幕墙玻璃破裂

建筑幕墙玻璃的安装有严格的技术要求，在安装的过程中必须遵循《玻璃幕墙工程技术规范》。在此规范中，对幕墙玻璃的下端长度、厚度等都有明确规定。比如每块玻璃必须在下端设置两个长度大于100mm、厚度大于2mm的铝合金或者不锈钢的托条，用来承受玻璃的重荷载。明框幕墙的玻璃下边缘必须要使用两块压膜成型的氯丁橡胶垫块来进行支撑。其次，幕墙玻璃在安装中还对玻璃与铝框槽口的尺寸有严格的要求。如果嵌入尺寸或者对空隙控制不到位，框架会很容易变形，导致玻璃破碎。

三、规避建筑幕墙玻璃破裂坠落的对策

1.出厂前对钢化玻璃进行二次热处理

随着科技的发展，已经出现了专门对钢化玻璃自爆几率进行减少的处理方法：其一是控制玻璃钢化应力。钢化应力越大，硫化镍结石的临界半径就越小，能引起自爆的结石就越多。钢化应力应控制在适当的范围内，这样既可保证钢化碎片颗粒度满足有关标准，也能避免高应力引起的不必要自爆风险。而且能提高钢化玻璃的平整度。

其二就是热浸均质处理技术，国外称作 “Heat Soak Test”，简称 HST。即玻璃钢化后，工厂在其出厂前对其进行二次的热处理。通过把钢化玻璃回炉，经过升温到恒温再到冷却的一系列步奏，促使玻璃内部的a—NiS加速转变为B—NiS，对钢化玻璃内部的不稳定因素NiS进行转化和消除。经过这样的处理，就可以把钢化玻璃自爆率降低到最小程度，基本可以控制在O.1%以内。但是热浸处理玻璃所需保温时间长（8小时），规范也没有强制要求一定要做，所以很多工程因为赶工期或考虑成本而放弃这个降低玻璃自爆率的再加工。导致玻璃上墙，埋下安全隐患。

2.对安装过程的质量加强管理

从幕墙玻璃破裂坠落的原因数据统计来看，幕墙玻璃安装工艺的不当也是幕墙玻璃破裂坠落的原因之一。所以，要规避幕墙玻璃破裂坠落就要对其安装过程中的质量进行控制。幕墙玻璃施工企业要对自己的员工定期进行培训与考核，保证员工的业务水平。在对幕墙玻璃进行安装的过程中，一定要对各项工序进行细致地检查。此外，高层建筑尽量使用夹胶玻璃或夹层中空玻璃。夹层玻璃即使自爆或其他原因引起的玻璃破裂，玻璃也不会跌落，有效地避免了玻璃雨。

综上所述，造成建筑幕墙玻璃破裂坠落的原因主要有NiS杂质、构建制作及安装施工不当等，还有一些其他因素玻璃钻孔及开槽不合理、玻璃原片质量较差、厚度不均。针对这些问题，我们除了钢化玻璃进行二次热处理，对安装过程的质量加强管理，尽量使用夹层中空玻璃等对策，大楼物业也应对用户普及幕墙和开启窗的使用知识，定期维护。尽量避免建筑幕墙玻璃破裂坠落事故的发生。只有这样，才能更好地保证人们出行的安全，减少不必要的财产损失问题。

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