玻璃采光頂破壞形式及加強(qiáng)措施分析

楊慶宏

濟(jì)南房建公寓段 山東 濟(jì)南 250000

1 主要破壞形式及原因分析

1.1 玻璃自爆

（1）溫度變化。屋頂玻璃直接受到太陽光的照射，自身溫度升高，玻璃板中心與邊緣的溫度差形成溫度梯度。由于溫度差，引起不均勻膨脹而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，進(jìn)而使薄弱的部位產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展，使玻璃自爆。隨著玻璃板面的加大，受熱膨脹后的變形以及溫度應(yīng)力越大，自爆的可能性也越大。在溫度應(yīng)力作用下，玻璃自爆一般是從帶有裂紋的邊部和孔洞的周圍起始，玻璃邊部和孔洞的加工缺點(diǎn)也將增加玻璃的自爆。

（2）玻璃自身性能。鋼化玻璃所含的硫化鎳成分，在高溫加熱、鋼化淬冷的生產(chǎn)加工過程中，與原來玻璃含量成分不一致，膨脹系數(shù)不一樣，以及高溫環(huán)境到室溫環(huán)境的過程中發(fā)生緩慢相變，引起的體積膨脹，玻璃內(nèi)部產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，使玻璃承受巨大的相變應(yīng)力，從而導(dǎo)致鋼化玻璃自爆。

1.2 結(jié)構(gòu)滲漏

（1）屋面積水。采光頂玻璃表面的板面撓度會造成積水積灰，特別是接縫處的膠縫和扣板造型處積水積垢嚴(yán)重。在風(fēng)雨同時作用或積雪融化，屋面積水情況下，使玻璃采光頂易發(fā)生雨水滲漏內(nèi)側(cè)的現(xiàn)象，以及玻璃采光頂?shù)膬?nèi)側(cè)結(jié)露問題，即結(jié)露水從采光頂上向下滴落，而不是沿玻璃下泄，影響正常使用。

（2）密封材料老化。由相同材料和異質(zhì)材料之間拼接和連接形成的縫隙是采光頂滲漏主要通道，而縫隙處的密封膠在復(fù)雜外力作用和強(qiáng)烈紫外線照射下容易老化，當(dāng)采光頂直接受到陽光照射、雨雪沖擊、構(gòu)件接縫變化的影響時，密封材料的老化直接影響采光頂?shù)拿芊庑?，造成滲漏，甚至影響采光頂?shù)氖芰π阅埽瑖?yán)重的可能發(fā)生面材脫落。

1.3 結(jié)構(gòu)坍塌

（1）外力作用。玻璃采光頂承受風(fēng)、雪荷載以及地震等外力作用，主支承體系，包括梁系、拱結(jié)構(gòu)、桁架、網(wǎng)架和網(wǎng)殼、拉索與拉桿結(jié)構(gòu)等破壞，玻璃支撐結(jié)構(gòu)以及固定裝置失效，玻璃采光頂隨之遭破壞?；蛘卟ＡР晒忭斢捎诳箶D壓變形能力、玻璃采光頂和主支承體的連接可靠性等原因，在外力作用下超過自身抗力遭到破壞。

（2）溫度作用。玻璃采光頂直接接受陽光照射，在一年的不同季節(jié)和一天的不同時段，陽光的照射情況不斷發(fā)生變化，引起的溫度變化導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件形成復(fù)雜應(yīng)力和變形，尤其是地處寒冷地區(qū)的采光頂建筑，冬季室內(nèi)外溫差高達(dá)幾十度，會令結(jié)構(gòu)受損、承載力降低，甚至整體失效。

1.4 開裂破損

（1）玻璃材質(zhì)。玻璃是典型的脆破壞材料，自身的變形能力小，在荷載作用下可能因承載能力不足和變形過大而發(fā)生破裂。

（2）生產(chǎn)工藝。連接件的布置、尺寸及連接方式如不能有效地吸收玻璃面板的變形，也將導(dǎo)致玻璃破裂。

（3）運(yùn)輸安裝。如果玻璃面板的加工尺寸存在非常大偏差，施工時強(qiáng)迫安裝，將會產(chǎn)生非常大的裝配應(yīng)力；由于連接件的尺寸問題，安裝時調(diào)整位移不一，導(dǎo)致玻璃面板安裝后的平面度偏差非常大，孔洞周邊也易產(chǎn)生過大的局部應(yīng)力。這些問題均加大了玻璃破裂的可能性。玻璃運(yùn)輸和吊裝過程中人為產(chǎn)生的損傷，也是使用后破損產(chǎn)生的原因。

（4）外力沖擊。建筑物樓上人為因素向玻璃采光頂投擲雜物，高空墜落的雜物對玻璃的沖擊，導(dǎo)致堅(jiān)固的玻璃發(fā)生的破損。

1.5 型材腐蝕

玻璃采光頂?shù)慕饘傩筒碾S時可能面臨腐蝕的危險，如受到空氣中某些成分的污染或與所接觸的化學(xué)品發(fā)生反應(yīng)。盡管型材在加工制作過程中經(jīng)過防腐處理，但如果處理不當(dāng)或使用中涂層破損而未得到及時修復(fù)，金屬型材就會慢慢發(fā)生腐蝕。盡管構(gòu)件由腐蝕導(dǎo)致破壞的速度可能是緩慢的，但危害程度在不斷加大，須及時修補(bǔ)[1]。

2 加強(qiáng)措施分析

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮玻璃采光頂承受的自重、風(fēng)荷載、雨荷載、雪荷載、地震作用、施工和運(yùn)營維護(hù)等荷載，保證整體結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。采光頂結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有足夠的剛度，過大的變形將影響玻璃采光頂?shù)陌踩褂?，可采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)等方法減小結(jié)構(gòu)撓度。

對于使用過程中可能發(fā)生的特殊情況，如冰雹或高空墜物造成的沖擊，強(qiáng)烈溫度效應(yīng)的影響等，應(yīng)充分預(yù)見考慮，強(qiáng)化安全設(shè)計(jì)理念，在地震等嚴(yán)重自然災(zāi)害發(fā)生的情況下，保證采光頂結(jié)構(gòu)大震不倒，為人員疏散贏得時間。對寒冷地區(qū)的采光頂工程還須進(jìn)行防脆斷設(shè)計(jì)。

（2）排水構(gòu)造。玻璃采光頂需要一定的排水坡度，坡度越大，排水就越暢快。但當(dāng)坡度相當(dāng)大時，會給施工和結(jié)構(gòu)布置造成不利條件，因此根據(jù)具體要求確定一個合適的坡度很重要。玻璃采光頂?shù)钠露仁怯啥喾矫嬉蛩貨Q定的，其中地區(qū)降水量，玻璃采光頂?shù)捏w形、尺寸和結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式對玻璃采光頂坡度影響最大，玻璃采光頂內(nèi)側(cè)冷凝水的排泄和玻璃采光頂?shù)淖詢粢彩潜仨毧紤]的重要因素，一般以不小于3%為宜。

受造型、空間等因素影響，采光頂防水處理難度較大，需對面材連接處等部位進(jìn)行密封防水，對節(jié)點(diǎn)連接、檐溝等特殊部位進(jìn)行構(gòu)造防水設(shè)計(jì)，對可能的滲漏水提供排水渠道。鋁合金玻璃采光頂須通過桿件的集水槽將玻璃內(nèi)側(cè)凝結(jié)的露水匯集排出。大型公共建筑中經(jīng)常出現(xiàn)玻璃采光頂與金屬屋面組合使用的情況，應(yīng)處理好兩種材料屋面的連接構(gòu)造。

（3）玻璃固定。用硅酮結(jié)構(gòu)膠膠縫固定玻璃，是所有固定玻璃方法中可靠度最高的方法，因此玻璃采光頂最好采用結(jié)構(gòu)膠膠縫固定玻璃，當(dāng)采用鑲嵌槽夾持固定玻璃時，一定要掌握好玻璃與槽口配合尺寸，并采取必要的固定措施，以防玻璃破碎后墜落。

對已建成的玻璃采光頂，一種較為經(jīng)濟(jì)有效的加強(qiáng)措施是使用玻璃安全貼膜。根據(jù)玻璃的重量和類型選擇適當(dāng)?shù)陌踩N膜，一方面可降低陽光透射的熱量，另一方面可提高玻璃的整體性，使破碎后的玻璃因貼膜的作用仍然保持固定在金屬框架或連接件上，防止散落傷人。用于鋼化玻璃的安全貼膜應(yīng)保證同時與玻璃和玻璃邊框或支承件牢固黏結(jié)，以防破碎后的玻璃與安全貼膜一同整體墜落。

（4）材料質(zhì)量。玻璃采光頂所選用的各類材料，應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選用耐氣候性的材料。采光頂可以根據(jù)功能要求選取不同性能的玻璃作為面材，其中以鋼化玻璃、夾絲玻璃等為原片玻璃合成制作的夾層玻璃安全性能較好，可有效防止玻璃破裂后瞬時墜落，便于及時采取補(bǔ)救措施。

當(dāng)玻璃采用鋼化處理時，宜經(jīng)過均化處理。使用超白玻璃基片可以大幅度降低鋼化玻璃自爆率，半鋼化玻璃作為熱處理強(qiáng)化玻璃的一種，不會產(chǎn)生自爆，在中空玻璃或者夾層玻璃結(jié)構(gòu)中破碎時，玻璃整體脫落風(fēng)險相對較小。

玻璃面板的面積不宜大于2.5平方米，玻璃的最大邊長不宜大于2米，通過減小玻璃的分隔尺寸，減小玻璃撓度，減小玻璃自重載荷對結(jié)構(gòu)安全的影響，進(jìn)一步降低鋼化玻璃、夾層玻璃和中空玻璃的失效概率，提升玻璃采光頂?shù)膲勖?/p>

（5）施工工藝。玻璃采光頂?shù)氖┕べ|(zhì)量是安全性能的重要保證。施工過程應(yīng)確保定位準(zhǔn)確、安裝有序、拼接嚴(yán)密、連接牢固，鋪裝應(yīng)平整、順直。避免玻璃與金屬框架或連接件的直接接觸，應(yīng)設(shè)置墊塊等彈性材料隔離，防止玻璃或型材構(gòu)件的損傷破壞。

應(yīng)保證采光頂密封膠的施工質(zhì)量，使面材之間、面材與構(gòu)件之間黏結(jié)牢固，不發(fā)生滲漏。根據(jù)施工流程要求，黏結(jié)密封施工前須徹底清潔基材表面，避免因玻璃或構(gòu)件表面存在灰塵、油污影響膠的黏結(jié)力。分層打膠時，應(yīng)對下層膠體表面的灰塵及時清除后再打上層膠體，使之整體發(fā)揮良好的膠結(jié)性能。密封膠嵌填應(yīng)密實(shí)、連續(xù)、飽滿，黏結(jié)牢固，不得有氣泡、干裂、脫落缺陷。密封膠膠縫應(yīng)寬度均勻、光滑平整、沒有氣泡或空穴。

（6）保養(yǎng)維護(hù)。重點(diǎn)檢查采光頂外觀形態(tài)是否出現(xiàn)異常，整體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的撓度是否在允許范圍之內(nèi)；玻璃面板是否有自爆、裂縫、脫落現(xiàn)象，如有損壞及時修復(fù)；各類構(gòu)件、配件是否出現(xiàn)損壞、腐蝕、松動、脫落，如有異常應(yīng)及時更換或加固；密封材料是否出現(xiàn)老化、裂縫、脫落，是否發(fā)生滲漏，對存在的問題采取相應(yīng)的措施；采光頂表面是否得到定期清潔，如有積雪應(yīng)及時清除。最重要的是，切不可對玻璃采光頂?shù)臐撛陔[患視而不見或存在僥幸心理，拖延維修，對發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)及時維修處理，以確保采光頂?shù)陌踩褂肹2]。

3 結(jié)束語

玻璃采光頂結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性至關(guān)重要，玻璃、型材和密封材料的性能也是關(guān)鍵的影響因素。應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料質(zhì)量、施工工藝、保養(yǎng)維護(hù)等方面采取有效措施，防止采光頂發(fā)生玻璃自爆、開裂破損、結(jié)構(gòu)坍塌、面材構(gòu)件脫落、滲漏、型材腐蝕等形式的破壞。對于一些尚未造成不良后果的隱性問題應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)和維修，提高安全意識，確保玻璃采光頂在使用的過程中安全可靠，提升玻璃采光頂?shù)膲勖?/p>