同济大学建筑玻璃幕墙结构课件-第二章 玻璃幕墙材料.pdf

（1）退火玻璃 按浮法玻璃加工工艺生产的退火玻璃是目前应用最为广泛的玻璃类型。工业化 的生产流程可以制作大量具有理想平面的厚度在2～19mm的高质量、高清晰度的玻 璃。在加工过程中可以对退火玻璃看色制造有色玻璃，或去色制造白色玻璃。退火 玻璃的热疲劳抗力约为30℃（最大40℃），即：如果在玻璃的两个表面存在这一温 差，玻璃将碎裂。退火玻璃的碎裂图样如图所示。

回火钢化工艺的主要目的是将预压应 力导入玻璃表面，以提高玻璃抵抗外部效应 的强度。钢化玻璃也称为预应力玻璃。热回 火是最常用的钢化方法。将玻璃加热到约 650℃，然后通过空气喷射以率火使玻璃表 面比其内部更快冷却。在玻璃表面冷却后， 内部继续冷却收缩使表面产生压应力，而内 部产生拉应力以与表面压应力相平衡。最终 沿玻璃厚度方向产生了二次函数形的应力分 布，如图所示。

住宅标准规范范本退火玻璃的碎裂后状态

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经过热处理的钢化玻璃的机械性能得到了明显提高。它对均匀荷载、热应力和 大多数冲击荷载的效应，大约是退火玻璃的4倍。钢化玻璃的抗弯强度比普通平板 玻璃大4～5倍。钢化玻璃的厚度最大可加工至19mm。一旦玻璃中有裂纹扩展到受拉 文，因玻璃所固有的应变能的迅速释放，整面钢化玻璃会立即碎裂。玻璃的破坏会 形成许多碎小玻璃粒。所以，同玻璃裂成尖锐片相比，钢化玻璃造成人员伤害的几 率会大大降低。正因为如此，在我国钢化玻璃也称安全玻璃。

钢化玻璃不能被切割，因此板材的切割和钻孔必须 在回火钢化工艺前完成。在回火钢化后，玻璃必须经庆 一个热浸试验。玻璃被加热到290℃后，在此温度下放 置数小时以检查硫化镍（NiS）的存在，硫化镍能够导 致玻璃在暴露于高温下的裂爆，即所谓的“自爆”。 为强化玻璃薄板，可特别采用化学钢化方法。在罐 中，离子交换反应可以导致玻璃表面的钠离子被大量的 钾离子所替换，使玻璃表面受压。化学钢化玻璃很少用 王建筑用途，

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半钢化玻璃的加工工艺类似手钢化 玻璃，但其冷却过程较慢。半钢化玻璃 强度的增加约为钢化玻璃的一半，加工 享度可达12mm。与退火玻璃类似，半钢 化玻璃的破裂块是大片的，如图所示。

半钢化玻璃的碎裂后状态

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聚乙烯醇缩丁醛树脂（PVB） nx0.38mm厚

采用PVB内夹层的夹层玻璃边缘的粘结可能长期承受潮湿作用。由于内夹层最 初是干的，它可以吸收潮气，使得边缘粘结弱化，因此，夹层玻璃的边缘必须放置 在具有均衡蒸汽压力的防止长期潮湿的玻璃槽口内。否则，不可能完全排除弱化的 效应。即使在运输和储存中也要避免玻璃边缘过度潮湿。 国内常用夹层玻璃的中间层一般为两层PVB，厚度为0.76mm；常用玻璃板材的 享度有3mm、5mm、6mm、8mm等。夹层玻璃的厚度和面积可根据用户的需要而定。 (5）中空玻璃

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中空玻璃由两片，有时三片玻璃，通过边缘处的间隔条和密封胶相互连接而成。 第一层的密封位手间隔条和玻璃面板之间，以防止潮气进入面板之间的空间：第二 层的密封设置在间隔条之后和玻璃面板之间，同时将间隔条和玻璃面板粘成一体， 如图所示

面板之间的空间与外部空气隔绝，间隔条中的吸湿物质能够使这一空间保持十 燥。这样可使密闭空气的结露点降低到负30℃。这一密封系统可以防止密闭空间中 的气体与外部空气交换，以及潮气进入密闭空间。

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密闭空间内的空气压力与制作时的大气 压力相等。密闭玻璃单元制作后，当大气 玉力上升超过密闭空间内的空气压力时， 两个玻璃面板将被向内挤压：当大气压力 降低时，面板将向外鼓出。当设计大面积 的带有反射效果的玻璃时必须十分小心这 一“鼓吸”效应。仅仅通过改变玻璃厚度 以满足结构要求很难克服这一效应。目前 的计算玻璃厚度的方法是将荷载分布在两 个面板上，这会导致一个较小的面板厚度 较小的刚度及较大的“鼓吸”效应。可 以试用的设计方法是使外层面板（即带反 射涂层的面板）较厚而内层面板较薄，当 然必须通过计算确保内层厚度足够。优化 玻璃面板的厚度并不仪仅意味看减小面板 厚度，而是使面板厚度与可以预期的各种 物理现象相匹配。

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预应力或半钢化的硼硅酸盐玻璃能够维持其完整性大于或等于2个小时。硼硅 盐玻璃是一种含有至少5%氧化硼的硅酸盐玻璃，它的热膨胀系数约为碳钙玻璃的1/ 大而具有较强的抵抗热变能力。钢化玻璃的多层层状结构和纳硅酸盐层，或聚合 疑胶层也会导致极佳的抗火性能。 按结构分类，防火玻璃可分为复合防火玻璃（FFB）和单片防火玻璃 （DFB）。FFB是由两层或两层以上玻璃复合而成，或由一层玻璃和有机材料复合 而成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。DFB是由单层玻璃构成，并满足相 应耐火等级要求的特种玻璃。 按其耐火性能，防火玻璃可分为A、B、C三类： A类防火玻璃：同时满足耐火完整性、耐火隔热性要求的防火玻璃： B类防火玻璃：同时满足耐火完整性、热辐射强度要求的防火玻璃： C类防火玻璃：满足耐火完整性要求的防火玻璃

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A、B、C三类防火玻璃按耐火等级可分别分为1级、I级、Ⅲ级、IV级，其耐火 性能应分别符合下表的规定

A类防火玻璃的耐火性能（耐火完整性、耐火隔热性）

耐火等级 I级 I级 III级 IV级 耐火时间， 90 60 45 30 ≥lmin

B类防火玻璃的耐火性能（耐火完整性、热辐射强度）

耐火等级 I级 II级 III级 IV级 耐火时间， 90 60 45 30 ≥lmin

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耐火等级 I级 I级 III级 IV级 耐火时间， 90 60 45 30 ≥lmin

制造防火玻璃可选用普通平板玻璃、浮法玻璃、钢化玻璃等材料作原片，复合 防火玻璃也可选用单片防火玻璃作原片。

替沙是在玻璃表面纹刻的另一种方法。玻璃表面的打磨通过由蒸汽、 喷射沙流实现。磨沙玻璃通常用作为需要在表面采取防滑措施的路 的玻璃铺板。磨沙工艺一般会使玻璃强度降低40%左右。

上釉的关键是在620～650℃的温度将陶瓷墨水融化在玻璃表面。玻璃的 轻微软化产生了一个融化结合层，冷却后可形成非常坚硬的釉面。陶釉玻璃 产品是钢化玻璃。然而，上釉工艺大约使玻璃的强度降低40%左右。

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1）热弯玻璃 热弯玻璃的弯曲是建立在将玻璃的加热控制在玻璃软化的温度点上的，即 波璃从适体转化为“软化”状态的温度点6400C左无。通过放置或卡制面团 状态的玻璃可以形成不同形状的弯曲玻璃，弯曲后的玻璃可以正止常冷却或通过 其他工艺产生预应力。建筑和结构上采用的许多玻璃可以被弯曲，最大可弯曲 的玻璃厚度可达10mm，最小弯曲半径可至150mm（与玻璃厚度有关）。夹层玻璃 的弯曲需要特殊工艺。 ②冷玻璃 冷弯玻璃是指在环境温度下通过固定架和外力作用被弯曲并最终固定在 结构物上的单片或夹层钢化玻璃。由于钢化过程使玻璃存在预应力，完全有 可能在钢化玻璃的冷弯曲过程结束后在玻璃表面不产生拉应力。玻璃片越薄 可达到的弯曲半径越小。由于冷弯改变了玻璃的初始应力分布，使玻璃的 承载能力明显减小。克服这一问题的方法是采用多于一片的夹层玻璃来承受

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单片玻璃的荷载。夹层玻璃中内夹层PVB的特殊性能使得其既能牢固连接两个单片玻 璃来承受外部荷载作用，其柔度又足以容许连接其上的各单片玻璃被冷弯曲，

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铝合金是玻璃幕墙的主要材料，尤其是在明框玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙、单元式 幕墙中。目前使用的主要是30号锻铝（6061）和31号锻铝（6063、6063A）经高温挤 玉成型、快速冷却并人工时效（T5）或经固溶热处理（T6）1状态的型材，经阳极 氧化或涂漆、粉末喷涂、氟碳化喷涂表面处理

1、铝合金材料的基础状态定义

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2、铝合金材料的物理性能

下表列出了室温条件下铝材的主要物理性能与钢材和不锈钢的比较

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大的变形。这一事实必须在设计支承装置时加以考虑。

3、铝合金材料的力学性能

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不锈钢是在钢中加人了一定比例的铬、镍等。由于铬的化性质比牧活泼， 铬首先与环境中的氧化合，生成一层与钢基体牢固结合的紧密的氧化膜层，使内 部的钢不致生锈。 我国不锈钢国家标准如《不锈钢棒》（GB/T1220）、《不锈钢冷轧钢板》 （GB/T3280）等都列出了各种牌号不锈钢的化学成分和力学性能（包括屈服强度 抗拉强度、伸长率和收缩率等）。从所列的力学性能指标，可以看出不锈钢具有 较高的强度和较好的塑性变形能力，可以用于点支式玻璃中的拉杆、拉索、支承 结构和连接件。 由于我国尚未制订不锈钢结构设计规范，关于受力构件中不锈钢材料强度设 计值的研究很少，在一定程度上影响了不锈钢的使用。《玻璃幕墙工程技未规范 规定不锈钢材料的抗拉、抗压强度设计值应按其屈服强度标准值除以系数1.15采 用，其抗剪强度设计值可按其抗拉强度设计值的0.58倍采用

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玻璃幕墙结构中使用的密封胶有结构密封胶、建筑密封胶（耐候胶）、防火密封 胶等。密封胶的主要成分是二氧化硅。硅酮密封胶的主要原料一一硅油是用河沙经 过多道工序加工后得到的，其分子式中含有6个硅氧键。由于紫外线不能破坏硅氧 键固定资产标准，所以硅酮密封胶具有良好的抗紫外线性能，其物理性能很稳定

结构胶接是指能传递较大静、动荷载，并在使用环境中长期可靠工作的结构 件的胶接技术。 在胶接面上，结构胶主要是依靠表面的化学力和机械咬合力将两个被粘结物 胶接在一起的。 （a）化学力主要是依靠胶粘剂对被粘物表面的湿润，并且取代表面上可能存在 的吸附物，这是产生粘附力的前提条件。如果湿润不充分、不完全就可能造成料 附强度低，甚至缺胶，从而导致胶结强度和耐久性下降。 (b)机械咬合作用是指胶粘剂渗入到基材表面的凹坑、孔隙中，而形成钉、钩

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锚等机械咬合作用。如图所示，表面突出的 状结构”可增强胶粘剂对基体的机械咬合作用。 ②固化原理 须状结构 单组分结构密封胶靠吸收空气中水分而固化，它要求周围环境温度不低于 23℃，相对湿度为不少于70%，否则会影响固化速度，基至不能完全固化， 影响胶缝强度。双组分结构密封胶包装形态为基胶和固化剂分别放置，在 施工前要用调胶机按一定比例混合均匀，由基胶和固化剂接触而固化，从 而达到胶的强度。

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s 2.1 玻璃面板 $ 2.2 铝合金型材 s 2.3 建筑钢材（与钢结构用钢一致） s 2.4 不锈钢 s 2. 5 胶

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