玻璃幕墙材料

第二章玻璃幕墙材料worse§2.1玻璃面板§2.2铝合金型材

§2.3建筑钢材（与钢结构用钢一致）

§2.4不锈钢

§2.5胶本章主要内容§2.1玻璃面板

§2.2铝合金型材

§2.3建筑钢材（与钢结构一致）

§2.4不锈钢§2.5胶20世纪初：高质量的玻璃薄板。融化的玻璃穿过辊筒垂直下落然后冷化。1960年代:浮法玻璃，大量替代了玻璃平板和薄板。§2.1玻璃面板1、玻璃板材的制作工艺标准纯浮法玻璃原材料：硅沙晶（72%）；氧化钙、碱、铝、碳酸钾、氧化镁、氧化铁、白云石、碎玻璃。

熔化罐：

加热至1500-1600度。再通过冷空气冷却至1100度。

浮法池：玻璃在熔化锡上以带状流动，稳定厚度在6mm～7mm之间。辊筒将玻璃带快速倒下，得到较薄或较厚的玻璃板材。

退火韧化炉：

密封箱，可逐渐加热和逐渐冷却。玻璃在辊筒上传输，经过特殊热处理以释放玻璃中的应力。送出退火韧化炉时，玻璃的温度被冷却到100度。

自动切割和仓储：

玻璃被自动切割为具有标准长度6m的3210mm×6000mm的板材，更长的玻璃可定制。玻璃板料被捡起并堆放到仓储间的一侧。§2.1玻璃面板3、玻璃的微观结构和断裂特性具有原始微观结构和完备表面的玻璃具有极高的理论机械强度。但玻璃体内及表面缺陷在外荷载作用下会产生极高的应力集中，导致脆性破坏。所以玻璃的实际破坏强度要远远低于其理论强度。项目含量(%)二氧化硅（SiO2）69～74氧化钙（CaO）5～12氧化钠（Na2O）12～16氧化镁（MgO）0～6氧化铝（Al2O3）0～3玻璃的硬度为5～6Mohs单位,尖锐的硬物或水中的微小沙粒都有可能在玻璃表面产生刮痕。如果一个水膜长时间地附着在玻璃表面就会形成浸析，导致玻璃表面的腐蚀。水泥矿物质、湿混凝土或强碱清洁剂也会导致玻璃的浸析。§2.1玻璃面板2、玻璃的化学成分和抗腐蚀性§2.1玻璃面板短期荷载下玻璃的强度高于长期荷载下值。玻璃强度和裂纹深度及荷载作用时间的关系见下图所示。§2.1玻璃面板4、玻璃的表面结构玻璃表面会因不同的机械原因（如刮擦、清洗、风蚀等）而损伤。机械和化学处理也会影响玻璃的表面结构和强度。更严重的内在损伤是玻璃边缘特别是钻孔周边引起的，这样的损伤很难通过抛光处理予以消除。玻璃边缘的强度通常在设计中是起控制作用的。§2.1玻璃面板5、玻璃的强度和应力-应变曲线（1）玻璃的强度大片玻璃强度低于小片玻璃，长期荷载下玻璃强度低于短期荷载下。§2.1玻璃面板项目数值玻璃钢材铝合金自重(kN/m3)2578.527.0弹性模量(MPa)7000020600065800剪切模量(MPa)280008000027000泊松比0.20.260.3抗拉强度(MPa)28～84235～34590～265抗压强度(MPa)800235～34590～265熔点(oC)6001450～1430658热膨胀系数(K-1)9×10-612×10-624×10-6玻璃与其其他材料料的物理理力学参参数比较较§2.1玻璃面板板（2）玻璃的的物理力力学参数数以及应应力-应变曲线线玻璃与其其他材料料的应力力—应变关系系曲线比比较6、玻璃的的类型（1）退火玻玻璃按浮法玻玻璃加工工工艺生生产的退退火玻璃璃是目前前应用最最为广泛泛的玻璃璃类型，，厚度在在2～19mm。在加工工过程中中可以对对退火玻玻璃着色色制造有有色玻璃璃，或去去色制造造白色玻玻璃。退退火玻璃璃的热疲疲劳抗力力约为30℃（最大40℃），即：：如果在在玻璃的的两个表表面存在在这一温温差，玻玻璃将碎碎裂。退退火玻璃璃的碎裂裂图样如如图所示示。§2.1玻璃面板板（2）钢化玻玻璃回火钢化化工艺的的主要目目的是将将预压应应力导入入玻璃表表面，以以提高玻玻璃抵抗抗外部效效应的强强度。钢钢化玻璃璃也称为为预应力力玻璃。。热回火火是最常常用的钢钢化方法法。将玻玻璃加热热到约650℃℃，然后通通过空气气喷射以以淬火使使玻璃表表面比其其内部更更快冷却却。在玻玻璃表面面冷却后后，内部部继续冷冷却收缩缩使表面面产生压压应力，，而内部部产生拉拉应力以以与表面面压应力力相平衡衡。最终终沿玻璃璃厚度方方向产生生了二次次函数形形的应力力分布，，如图所所示。退火玻璃璃的碎裂裂后状态态钢化玻璃璃中的预预应力分分布§2.1玻璃面板板经过热处处理的钢钢化玻璃璃的机械械性能得得到了明明显提高高。它对对均匀荷荷载、热热应力和和大多数数冲击荷荷载的效效应，大大约是退退火玻璃璃的4倍。钢化化玻璃的的抗弯强强度比普普通平板板玻璃大大4～5倍。钢化化玻璃的的厚度最最大可加加工至19mm。一旦玻玻璃中有有裂纹扩扩展到受受拉区，，因玻璃璃所固有有的应变变能的迅迅速释放放，整面面钢化玻玻璃会立立即碎裂裂。玻璃璃的破坏坏会形成成许多碎碎小玻璃璃粒。所所以，同同玻璃裂裂成尖锐锐片相比比，钢化化玻璃造造成人员员伤害的的几率会会大大降降低。正正因为如如此，在在我国钢钢化玻璃璃也称安安全玻璃璃。钢化玻璃璃的碎裂裂后状态态钢化玻璃璃不能被被切割，，因此板板材的切切割和钻钻孔必须须在回火火钢化工工艺前完完成。在在回火钢钢化后，，玻璃必必须经历历一个热热浸试验验。玻璃璃被加热热到290℃℃后，在此此温度下下放置数数小时以以检查硫硫化镍（（NiS）的存在在，硫化化镍能够够导致玻玻璃在暴暴露于高高温下的的裂爆，，即所谓谓的“自自爆”。。§2.1玻璃面板板（3）半钢化化玻璃半钢化玻玻璃的加加工工艺艺类似于于钢化玻玻璃，但但其冷却却过程较较慢。半半钢化玻玻璃强度度的增加加约为钢钢化玻璃璃的一半半，加工工厚度可可达12mm。与退火火玻璃类类似，半半钢化玻玻璃的破破裂块是是大片的的，如图图所示。。半钢化玻玻璃的碎碎裂后状状态（4）夹层玻玻璃两片或多多片玻璃璃可以被被一层或或多层聚聚乙烯醇醇缩丁醛醛树脂（（PVB）内夹层层粘在一一起，单单层PVB内夹层的的厚度是是0.38mm，再经电电热高压压器加热热到140oC，在12Pa压力下维维持6小时，以以消除玻玻璃与内内夹层之之间的空空气。在冲击荷载下，，玻璃层可能会会破碎，但碎片片会牢固粘在内内夹层里。所以以，夹层玻璃是是真正的安全玻玻璃。多层组合合的玻璃可以提提供对于包括高高速子弹在内的的任何射击作用用的抵抗力。夹夹层玻璃中的玻玻璃碎片可以留留至方便时再行行更换。§2.1玻璃面板国内常用夹层玻玻璃的中间层一一般为两层PVB，厚度为0.76mm；常用玻璃板材材的厚度有3mm、5mm、6mm、8mm等。夹层玻璃的的厚度和面积可可根据用户的需需要而定。§2.1玻璃面板中空玻璃由两片片，有时三片玻玻璃，通过边缘缘处的间隔条和和密封胶相互连连接而成。第一一层的密封位于于间隔条和玻璃璃面板之间，以以防止潮气进入入面板之间的空空间；第二层的的密封设置在间间隔条之后和玻玻璃面板之间，，同时将间隔条条和玻璃面板粘粘成一体，如图图所示。§2.1玻璃面板（5）中空玻璃密闭空间内的空空气压力与制作作时的大气压力力相等。密闭玻玻璃单元制作后后，当大气压力力上升超过密闭闭空间内的空气气压力时，两个个玻璃面板将被被向内挤压；当当大气压力降低低时，面板将向向外鼓出。§2.1玻璃面板（6）防火玻璃预应力或半钢化化的硼硅酸盐玻玻璃能够维持其其完整性大于或或等于2个小时。硼硅酸酸盐玻璃是一种种含有至少5%氧化硼的硅酸盐盐玻璃,它的热膨胀系数数约为碳钙玻璃璃的1/3，因而具有较强强的抵抗热变能能力。钢化玻璃璃的多层层状结结构和纳硅酸盐盐层，或聚合凝凝胶层也会导致致极佳的抗火性性能。按结构分类，防防火玻璃可分为为复合防火玻璃璃（FFB）和单片防火玻玻璃（DFB）。FFB是由两层或两层层以上玻璃复合合而成,或由一层玻璃和和有机材料复合合而成，并满足足相应耐火等级级要求的特种玻玻璃。DFB是由单层玻璃构构成，并满足相相应耐火等级要要求的特种玻璃璃。按其耐火性能，，防火玻璃可分分为A、B、C三类：A类防火玻璃：同同时满足耐火完完整性、耐火隔隔热性要求的防防火玻璃；B类防火玻璃：同同时满足耐火完完整性、热辐射射强度要求的防防火玻璃；C类防火玻璃：满满足耐火完整性性要求的防火玻玻璃。§2.1玻璃面板A、B、C三类防火玻璃按按耐火等级可分分别分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，其耐火性能能应分别符合下下表的规定。A类防火玻璃的耐耐火性能（耐火火完整性、耐火火隔热性）耐火等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级耐火时间，≥1min90604530B类防火玻璃的耐耐火性能（耐火火完整性、热辐辐射强度）耐火等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级耐火时间，≥1min90604530§2.1玻璃面板C类防火玻璃的耐耐火性能（耐火火完整性）耐火等级Ⅰ级Ⅱ级Ⅲ级Ⅳ级耐火时间，≥1min90604530制造防火玻璃可可选用普通平板板玻璃、浮法玻玻璃、钢化玻璃璃等材料作原片片，复合防火玻玻璃也可选用单单片防火玻璃作作原片。磨沙是在玻璃表表面纹刻的另一一种方法。玻璃璃表面的打磨通通过由蒸汽、空空气或水喷射沙沙流实现。磨沙沙玻璃通常用作作为需要在表面面采取防滑措施施的路面楼面等等的玻璃铺板。。磨沙工艺一般般会使玻璃强度度降低40%左右。（7）磨沙玻璃上釉的关键是在在620～650℃的温度将陶瓷墨墨水融化在玻璃璃表面。玻璃的的轻微软化产生生了一个融化结结合层，冷却后后可形成非常坚坚硬的釉面。陶陶釉玻璃产品是是钢化玻璃。然然而，上釉工艺艺大约使玻璃的的强度降低40%左右。（8）陶釉玻璃§2.1玻璃面板（9）弯曲玻璃①热弯玻璃热弯玻璃的弯曲曲是建立在将玻玻璃的加热控制制在玻璃软化的的温度点上的，，即玻璃从固体体转化为“软化化”状态的温度度点640oC左右。通过放置置或压制“面团团”状态的玻璃璃可以形成不同同形状的弯曲玻玻璃，弯曲后的的玻璃可以正常常冷却或通过其其他工艺产生预预应力。建筑和和结构上采用的的许多玻璃可以以被弯曲，最大大可弯曲的玻璃璃厚度可达10mm，最小弯曲半径径可至150mm（与玻璃厚度有有关）。夹层玻玻璃的弯曲需要要特殊工艺。②冷弯玻璃冷弯玻璃是指在在环境温度下通通过固定架和外外力作用被弯曲曲并最终固定在在结构物上的单单片或夹层钢化化玻璃。由于钢钢化过程使玻璃璃存在预应力，，完全有可能在在钢化玻璃的冷冷弯曲过程结束束后在玻璃表面面不产生拉应力力。玻璃片越薄薄，可达到的弯弯曲半径越小。。由于冷弯改变变了玻璃的初始始应力分布，使使玻璃的承载能能力明显减小。。克服这一问题题的方法是采用用多于一片的夹夹层玻璃来承受受§2.1玻璃面板单片玻璃的荷载载。夹层玻璃中中内夹层PVB的特殊性能使得得其既能牢固连连接两个单片玻玻璃来承受外部部荷载作用，其其柔度又足以容容许连接其上的的各单片玻璃被被冷弯曲。§2.1玻璃面板§2.1玻璃面板§2.2铝合金型材§2.3建筑钢材（与钢钢结构一致）§2.4不锈钢§2.5胶§2.2铝合金材料1、铝合金材料的的基础状态定义义铝合金是玻璃幕幕墙的主要材料料，尤其是在明明框玻璃幕墙、、隐框玻璃幕墙墙、单元式幕墙墙中。目前使用用的主要是30号锻铝（6061）和31号锻铝（6063、6063A）经高温挤压成成型、快速冷却却并人工时效（（T5）[或经固溶热处理理（T6）]状态的型材，经经阳极氧化或涂涂漆、粉末喷涂涂、氟碳化喷涂涂表面处理。代号名称说明与应用F自由加工状态适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定O退火状态适用于经完全退火获得最低强度的加工产品H加工硬化状态适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理T热处理状态（不同于F、O、H状态）适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态的产品2、铝合金材料的的物理性能下表列出了室温温条件下铝材的的主要物理性能能与钢材和不锈锈钢的比较。材料物理性能铝钢不锈钢平均密度（kg/m3）270078507900熔点（0C）6581450-15301450线膨胀系数（0C-1）24e-612e-617.3e-6弹性模量（Nmm-2）65800206000206000由上表可以看出出：①铝的密度近似地地为钢密度的1/3（在不同的合金金中，其密度在在2600～2800kg/m3之间变化）。②铝的弹性模量也也近似地为钢的的1/3（在不同的合金金中，其弹性模模量在68500～74500N/mm2之间变化化），因因而，变变形和稳稳定问题题显得更更为重要要。③铝的热胀胀系数是是钢的2倍，对温温度变化化更敏感感，因而而当它不不受约束束时，会会有较大的变形形。§2.2铝合金材材料3、铝合金金材料的的力学性性能铝合金的的主要力力学性能能可以由由拉力试试验得出出。拉伸伸过程的的应力—应变曲线线没有明明显的屈屈服点，，大致可可以划分分成：①线弹性部部分直至至比例极极限应力力σp（σp为拉伸过过程中应应力与应应变保持持正比例例关系的的最大应应力，一一般为与与0.01%残余应变变相对应应的应力力）；②非线性部部分；③应变硬化化部分三三个区域域。通常常把与0.2%残余应变变相对应应的应力力σ0.2假设为超超出材料料弹性阶阶段的应应力。在在结构计计算中，，与钢材材的屈服服应力具具有同样样的意义义。铝合金型型材6063的曲曲线§2.2铝合金材材料§2.1玻璃面板板§2.2铝合金型型材§2.3建筑钢材材（与钢钢结构一一致）§2.4不锈钢§2.5胶§2.4不锈钢材材料不锈钢是是在钢中中加入了了一定比比例的铬铬、镍等等。由于于铬的化化学性质质比较活活泼，铬铬首先与与环境中中的氧化化合，生生成一层层与钢基基体牢固固结合的的紧密的的氧化膜膜层，使使内部的的钢不致致生锈。。我国不锈锈钢国家家标准如如《不锈钢棒棒》（GB/T1220）、《不锈钢冷冷轧钢板板》（GB/T3280）等都列列出了各各种牌号号不锈钢钢的化学学成分和和力学性性能（包包括屈服服强度、、抗拉强强度、伸伸长率和和收缩率率等）。。从所列列的力学学性能指指标，可可以看出出不锈钢钢具有较高的强强度和较较好的塑塑性变形形能力，，可以用用于点支支式玻璃璃中的拉拉杆、拉拉索、支支承结构构和连接接件。由于我国国尚未制制订不锈锈钢结构构设计规规范，关关于受力力构件中中不锈钢钢材料强强度设计计值的研研究很少少，在一一定程度度上影响响了不锈锈钢的使使用。《玻璃幕墙墙工程技技术规范范》规定不锈钢材材料的抗抗拉、抗抗压强度度设计值值应按其屈屈服强度度标准值值除以系系数1.15采用，其其抗剪强强度设计计值可按按其抗拉拉强度设设计值的的0.58倍采用。。§2.1玻璃面板板§2.2铝合金型型材§2.3建筑钢材材（与钢钢结构一一致）§2.4不锈钢§2.5胶§2.5胶玻璃幕墙墙结构中中使用的的密封胶胶有结构构密封胶胶、建筑筑密封胶胶（耐候候胶）、、防火密密封胶等等。密封封胶的主主要成分分是二氧氧化硅。。硅酮密密封胶的的主要原原料——硅油是用