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1 前言
全玻幕墻是應(yīng)用非常廣泛的傳統(tǒng)幕墻，在建筑物首層大堂、頂層和旋轉(zhuǎn)餐廳多有應(yīng)用。為增加玻璃幕墻的通透性，不僅僅玻璃板，包括支撐結(jié)構(gòu)都采用玻璃肋，這類幕墻稱之為全玻幕墻。根據(jù)玻璃肋與玻璃面板的相對(duì)位置，全玻幕墻可分為后置式、騎縫式、平齊式和突出式四種。分別見圖1、圖2、圖3和圖4。
圖1 后置式
圖2騎縫式
圖3平齊式
圖4突出式
全玻幕墻一般只用于一個(gè)樓層，如首層、頂層等，如今也有跨層使用的。如用于一個(gè)樓層，玻璃面板和玻璃肋上下端用鑲嵌槽夾持。如樓層較低，例如4~5m，玻璃面板和玻璃肋可由下端支撐，其上部與鑲嵌槽底留有足夠的伸縮間隙。當(dāng)玻璃高度超過(guò)5m，由于自重，玻璃會(huì)發(fā)生變形，壓應(yīng)力增加，危險(xiǎn)性很大，而且施工中位置調(diào)整也很困難。若采用上端懸掛，則上述缺點(diǎn)可消除。玻璃板下端與鑲嵌槽之間留有足夠的伸縮間隙。安裝方式最好不采用干式安裝，而采用濕式或混合式安裝。玻璃外側(cè)應(yīng)采用濕式安裝，以保證氣密性（詞條“氣密性”由行業(yè)大百科提供）和水密性（詞條“水密性”由行業(yè)大百科提供）。判斷是否需要把玻璃懸掛起來(lái)，應(yīng)根據(jù)下列原則：
厚度10mm, 高度4m以上;
厚度12mm, 高度5m以上;
厚度15mm, 高度6m以上;
厚度19mm, 高度7m以上。
目前國(guó)內(nèi)工程中，許多單片玻璃肋的跨度多達(dá)8m，鋼板連接玻璃肋的跨度甚至達(dá)到26m。由于玻璃肋在平面外的剛度（詞條“剛度”由行業(yè)大百科提供）較小，有發(fā)生橫向屈曲的可能性。當(dāng)正向風(fēng)壓（詞條“風(fēng)壓”由行業(yè)大百科提供）作用使玻璃肋產(chǎn)生彎曲時(shí)，玻璃肋的受壓部位有面板作為平面外的支撐;當(dāng)負(fù)風(fēng)壓作用時(shí)，受壓部位在玻璃肋的自由邊，就可能產(chǎn)生平面外受彎屈曲。所以，跨度大于8米的玻璃肋在設(shè)計(jì)時(shí)宜考慮其側(cè)向穩(wěn)定性要求，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算;跨度大于12米的玻璃肋在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其側(cè)向穩(wěn)定性要求，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，必要時(shí)采取橫向支撐或拉結(jié)等措施。全玻幕墻見圖5。
圖5全玻幕墻
由上述內(nèi)容可見，原本簡(jiǎn)潔通透的全玻幕墻其構(gòu)造極為復(fù)雜，有些大跨度的全玻幕墻其玻璃肋寬度達(dá)幾十厘米，不僅應(yīng)用不便，也占據(jù)了室內(nèi)大量空間。究其原因是面板玻璃太薄，品質(zhì)較差，其自身無(wú)法承受水平風(fēng)荷載和自重荷載，必須要依靠玻璃肋的支承。
如果全玻幕墻的玻璃面板足夠厚、承載力足夠大、剛度足夠強(qiáng)，其自身能夠承受水平風(fēng)荷載和垂直重力荷載，就可以構(gòu)造出無(wú)肋全玻幕墻，見圖6和圖7。
圖6廣州凱華國(guó)際大廈2.3*10.8米無(wú)肋全玻幕墻
廣州凱華大廈的玻璃配置為：12超白鋼化均質(zhì)+2.28SGP+12超白鋼化均質(zhì)+2.28SGP+12超白鋼化均質(zhì)+2.28SGP+12超白鋼化均質(zhì)+2.28SGP+12超白鋼化均質(zhì)，對(duì)玻璃加工工藝和質(zhì)量要求極為嚴(yán)格。
圖7廣州蘋果店無(wú)肋全玻幕墻
由圖6和圖7可見，無(wú)肋全玻幕墻構(gòu)造極為簡(jiǎn)單，視野通透，沒(méi)有幕墻構(gòu)造占據(jù)室內(nèi)外空間的問(wèn)題，是近幾年開發(fā)出的最新類型幕墻。
2 無(wú)肋全玻幕墻的構(gòu)造
無(wú)肋全玻幕墻的構(gòu)造極為簡(jiǎn)單，主要形式為玻璃面板由下端支撐，其上部與鑲嵌槽底留有足夠的伸縮間隙，這也是無(wú)肋全玻幕墻的特點(diǎn)之一，當(dāng)然無(wú)肋全玻幕墻也可采用將玻璃面板吊掛的方式。無(wú)論是玻璃面板下端支承還是上端吊掛，只要不設(shè)置玻璃肋就屬于無(wú)肋全玻幕墻。
3 無(wú)肋全玻幕墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算
無(wú)肋全玻幕墻的玻璃寬度一般為2—3米，高度可達(dá)十幾米，甚至更高。由于構(gòu)造上沒(méi)有玻璃肋，實(shí)際上無(wú)肋全玻幕墻的玻璃在水平風(fēng)荷載作用下是支撐在玻璃板的兩個(gè)短邊上，屬于支撐條件不利。無(wú)肋全玻幕墻的玻璃在垂直重力荷載作用下是支撐在玻璃板的一個(gè)短邊上，也屬于支撐條件不利。這就是為什么這么多年來(lái)全玻幕墻都設(shè)有玻璃肋和把玻璃面板吊掛的原因。
無(wú)肋全玻幕墻與傳統(tǒng)全玻幕墻相比在抗風(fēng)壓結(jié)構(gòu)計(jì)算方面是有區(qū)別的，雖然兩者玻璃面板都是兩對(duì)邊支撐，傳統(tǒng)全玻幕墻是靠玻璃肋支撐在面板玻璃的長(zhǎng)邊，而無(wú)肋全玻幕墻是靠上下槽口支撐在面部玻璃的短邊，這一改變對(duì)面板玻璃的承載力和剛度的要求增加巨大。因此盡管無(wú)肋全玻幕墻在構(gòu)造和結(jié)構(gòu)上都成立，但多年來(lái)一直沒(méi)有應(yīng)用主要是因?yàn)闊o(wú)法生產(chǎn)出承載力和剛度巨大的玻璃。
無(wú)肋全玻幕墻的玻璃既可以采用夾層玻璃也可以采用夾層中空玻璃。無(wú)肋全玻幕墻在風(fēng)荷載作用下的彎曲應(yīng)力和撓度（詞條“撓度”由行業(yè)大百科提供）計(jì)算公式與傳統(tǒng)全玻幕墻是一樣的，以?shī)A層玻璃為例，主要步驟為：
夾層玻璃強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，應(yīng)取夾層玻璃的單片玻璃計(jì)算。作用在夾層玻璃單片上的荷載可按下式計(jì)算：
夾層玻璃中的單片玻璃最大應(yīng)力可用考慮幾何非線性的有限元方法計(jì)算，也可按下式計(jì)算：
計(jì)算無(wú)肋全玻幕墻用夾層玻璃的最大撓度可按等效單片玻璃計(jì)算。計(jì)算無(wú)肋全玻幕墻用夾層玻璃的剛度時(shí)，應(yīng)采用夾層玻璃的等效厚度。
在垂直于玻璃平面的荷載作用下，無(wú)肋全玻幕墻用單片玻璃的最大撓度，可用考慮幾何非線性的有限元方法計(jì)算，也可按下列公式計(jì)算：
如果無(wú)肋全玻幕墻采用的是夾層中空玻璃，荷載可先按中空玻璃進(jìn)行荷載分配，然后按上述方法計(jì)算。
4 無(wú)肋全玻幕墻的玻璃技術(shù)要求
無(wú)肋全玻幕墻無(wú)論其構(gòu)造還是結(jié)構(gòu)計(jì)算均與傳統(tǒng)全玻幕墻相似，惟其玻璃品質(zhì)和質(zhì)量相差極大。無(wú)肋全玻幕墻玻璃由于支撐在玻璃板的短邊上，因此在荷載作用下的應(yīng)力和變形也非常大。為滿足結(jié)構(gòu)計(jì)算要求，玻璃板必須增厚，對(duì)玻璃的品質(zhì)和質(zhì)量要求極高，隨之而來(lái)會(huì)對(duì)無(wú)肋全玻幕墻玻璃提出一系列特殊的技術(shù)條件。
4.1 玻璃加工要求
首先應(yīng)選用超白浮法玻璃中的優(yōu)等品，即市場(chǎng)上能夠買到的最好的玻璃原片，因?yàn)椴Ａг焚|(zhì)的優(yōu)劣是玻璃鋼化后是否自爆的決定性因素。超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃（詞條“結(jié)構(gòu)玻璃”由行業(yè)大百科提供）對(duì)玻璃表面的缺陷要求較高，通常不允許1.0mm以上的點(diǎn)狀缺陷存在，對(duì)小于1.0mm的點(diǎn)狀缺陷允許1處/10平米，小于0.5mm的點(diǎn)狀缺陷相鄰兩個(gè)缺陷的間距必須大于300mm。玻璃表面的外觀線狀缺陷及影響玻璃性能的缺陷不允許存在。因?yàn)槌?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>鋼化玻璃必須進(jìn)行均質(zhì)處理，為了降低鋼化玻璃均質(zhì)的自爆率，所以在切割前必須對(duì)原片進(jìn)行清洗檢查，避免使用不合格的原片。嚴(yán)禁使用帶有硬傷、厚度方向結(jié)石、密集微氣泡的不合格原片。
然后對(duì)玻璃板應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)裁切和邊部加工。一般玻璃的邊長(zhǎng)允許偏差通常為
mm，對(duì)于大尺寸的玻璃，邊長(zhǎng)允許偏差通常為 mm，甚至更大。對(duì)于結(jié)構(gòu)玻璃而言，這樣的邊長(zhǎng)允許偏差太大了，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)玻璃要求精準(zhǔn)對(duì)位，邊長(zhǎng)允許偏差通常為 mm，1.5mm邊長(zhǎng)偏差太大無(wú)法滿足工程要求。結(jié)構(gòu)玻璃邊部要求倒角，且應(yīng)進(jìn)行三邊精磨和三邊拋光，因?yàn)椴ＡО逶诓们羞^(guò)程中在邊部產(chǎn)生大量裂紋，這些裂紋會(huì)極大地降低玻璃板的端面強(qiáng)度，通過(guò)三邊精磨、拋光，可將玻璃板邊部的裂紋清除，達(dá)到提高玻璃強(qiáng)度的目的。結(jié)構(gòu)玻璃通常需要在玻璃板上鉆孔。一般玻璃的圓孔直徑允許偏差通常為 mm，對(duì)于大孔徑的玻璃，直徑允許偏差更大。對(duì)于結(jié)構(gòu)玻璃而言，這樣的邊長(zhǎng)允許偏差太大了，結(jié)構(gòu)玻璃要求的直徑允許偏差通常為 mm。結(jié)構(gòu)玻璃的孔徑偏差要求不但高，而且孔邊應(yīng)進(jìn)行精磨、拋光處理，因?yàn)椴ＡО蹇走厬?yīng)力集中，孔徑尺寸偏差過(guò)大和孔邊加工低，極易造成玻璃板在使用中由于孔邊受力不均而自孔邊開裂。
結(jié)構(gòu)玻璃應(yīng)進(jìn)行鋼化處理。如果認(rèn)為鋼化玻璃有自爆問(wèn)題而采用半鋼化處理是不合適的，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)玻璃通常需要在玻璃板上打孔，半鋼化玻璃是無(wú)法滿足開孔要求的。即便不開孔，結(jié)構(gòu)玻璃也應(yīng)采用鋼化處理，因?yàn)椴Ａ堑湫偷?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>脆性材料，鋼化處理后，玻璃的脆性得到極大的改善，即玻璃的斷裂韌度提高了。盡管目前還沒(méi)有測(cè)量玻璃斷裂韌度的方法，也沒(méi)有規(guī)范采用斷裂韌度來(lái)表征玻璃的力學(xué)性能，但玻璃的斷裂韌度是客觀存在的，作為結(jié)構(gòu)玻璃，其斷裂韌度的提高無(wú)疑是極為有利的。半鋼化處理的玻璃，其斷裂韌度比鋼化處理玻璃斷裂韌度低得多，因此結(jié)構(gòu)玻璃應(yīng)進(jìn)行鋼化處理。至于鋼化玻璃的自爆問(wèn)題可通過(guò)以下途徑解決：其一是結(jié)構(gòu)玻璃原片必須采用超白浮法玻璃中的優(yōu)等品。其二是適度鋼化，即鋼化玻璃允許碎片數(shù)應(yīng)在30—90粒之間。其三是鋼化玻璃表面壓應(yīng)力應(yīng)均勻，即表面壓應(yīng)力最大值和最小值之差不應(yīng)超過(guò)12MPa。其四是結(jié)構(gòu)玻璃鋼化后必須進(jìn)行均質(zhì)處理。其五是玻璃板邊部精磨拋光。采用這些措施，結(jié)構(gòu)玻璃的自爆率應(yīng)當(dāng)極低。
結(jié)構(gòu)玻璃應(yīng)采用夾層玻璃。一般夾層玻璃可采用PVB膠片，但是結(jié)構(gòu)玻璃必須采用SGP膠片，因?yàn)镾GP的粘接性更強(qiáng)，且均有一定的殘余強(qiáng)度，由SGP膠片構(gòu)成的夾層玻璃的剛度更大。夾層玻璃都有疊差，一般夾層玻璃的疊差較大，對(duì)于大板面夾層玻璃，最大疊差可達(dá)6mm。作為結(jié)構(gòu)玻璃，夾層玻璃的疊差非常小，不得超過(guò)1.0mm，特別是孔邊的疊差更是嚴(yán)格限制，因?yàn)橐ＷC組成夾層玻璃的多片玻璃共同工作，同時(shí)受力，玻璃板孔邊必須保證疊差極小。結(jié)構(gòu)玻璃的孔必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，保證孔周受力均勻。
4.2 加工設(shè)備要求
(1)裁切、磨邊拋光
目前沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定多大的玻璃板為超大尺寸，一般認(rèn)為玻璃板一邊邊長(zhǎng)超過(guò)8m即為超大尺寸玻璃。如此大的板面，邊長(zhǎng)偏差要求小于1.0mm，采用一般裁切設(shè)備根本做不到，必須采用加工中心進(jìn)行加工，因?yàn)榧庸ぶ行牡脑O(shè)備精度達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后第八位。
超大尺寸玻璃板的精磨邊和拋光對(duì)磨邊機(jī)的要求也比通常的磨邊機(jī)要求。超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃磨邊時(shí)不但要控制好尺寸公差，還要嚴(yán)格控制磨邊質(zhì)量。寬度邊尺寸控制在±1.0mm,高度邊的尺寸公差控制在±2.0mm，對(duì)角線控制在對(duì)角線長(zhǎng)度的0.05%，倒棱寬度控制在2.0mm±0.5mm。必須倒安全角，超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃必須進(jìn)行精磨邊處理，端面須精磨光亮，多片玻璃的疊差控制在1.0mm以內(nèi)。
(2)鋼化
目前鋼化設(shè)備最大的加工能力為3660mm*18000mm，超大尺寸鋼化玻璃不但要控制好鋼化玻璃的表面應(yīng)力，還要控制好鋼化玻璃的平整度（詞條“平整度”由行業(yè)大百科提供）和外觀視覺(jué)效果。
超大尺寸鋼化設(shè)備要求鋼化玻璃的外觀質(zhì)量和視覺(jué)效果，即必須保證鋼化玻璃的碎片數(shù)為30—90之間，鋼化玻璃的表面應(yīng)力必須大于90MPa，且鋼化玻璃表面應(yīng)力的最大值和最小值之差小于12MPa。對(duì)鋼化爐內(nèi)各點(diǎn)的溫度差不得超過(guò)5度，并且要求快速均勻加熱，迅速冷卻（詞條“冷卻”由行業(yè)大百科提供），風(fēng)壓偏差不得超過(guò)2MPa，需要快速出爐從而形成鋼化玻璃的表面應(yīng)力。超大尺寸鋼化玻璃的平整度控制在0.005%以內(nèi)，同時(shí)要求超大尺寸玻璃的外觀視覺(jué)效果，不得存在明顯的變形和風(fēng)斑不均現(xiàn)象。滾波紋的變形邊部控制在0.08mm/300mm，中部波形控制在0.04mm/300mm，并要求輥波紋平行于底邊。外觀質(zhì)量：距600mm處目視觀察不得出現(xiàn)明顯的麻點(diǎn)和局部片狀或團(tuán)裝的應(yīng)力斑，鋼化后的玻璃不得出現(xiàn)白霧缺陷。
超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃必須采用均質(zhì)鋼化玻璃，均質(zhì)過(guò)程中的溫度必須達(dá)到290度±10度，在此條件下保溫（詞條“保溫”由行業(yè)大百科提供）至少2小時(shí)(建議保溫150分鐘，因?yàn)槌蟪叽绮Ａ娣e大，受熱不均勻，超大版玻璃自身重，為了保證恒溫均勻)，在保溫過(guò)程中時(shí)刻監(jiān)控記錄保溫時(shí)的溫度變化情況，降溫時(shí)達(dá)到70度以下，均質(zhì)采用的熱電偶必須經(jīng)過(guò)專業(yè)校準(zhǔn)，并要求每年校準(zhǔn)一次，超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃均質(zhì)時(shí)必須在玻璃表面貼熱電偶，并按照均質(zhì)要求的位置和數(shù)量進(jìn)行張貼。均質(zhì)完成后要對(duì)均質(zhì)的玻璃提供完整的均質(zhì)報(bào)告，否則判定均質(zhì)處理不合格。
(3)夾層合片
超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃必須采用離子型中間層做為夾層玻璃的中間層，在加工中必須采用高溫高壓并進(jìn)行封邊處理，具有高強(qiáng)度的抗彎性能和超強(qiáng)的撞擊性能，同時(shí)具有破碎后不倒塌的優(yōu)點(diǎn)。
超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃必須有一層離子型中間層或多次離子型中間層構(gòu)成，需具備結(jié)構(gòu)玻璃的設(shè)計(jì)要求。夾層必須在十萬(wàn)級(jí)以上的凈化室內(nèi)進(jìn)行合片，合片室須有溫濕度控制裝置，并保持正壓，光線充足良好。結(jié)構(gòu)玻璃表面必須進(jìn)行清洗，并且不殘留其它異物，合片前對(duì)玻璃表面和離子型中間層進(jìn)行目視檢查，對(duì)異物及時(shí)清除。
合片時(shí)保證結(jié)構(gòu)玻璃的底邊和可見邊的疊差，對(duì)多層玻璃合片時(shí)需保證夾層玻璃的厚度方向與玻璃表面垂直，合片后預(yù)留1-2mm的中間層，由于玻璃板面較大，合片后需對(duì)玻璃邊緣進(jìn)行簡(jiǎn)單的固定。超大尺寸結(jié)構(gòu)玻璃必須在真空狀態(tài)下進(jìn)行加工，保證夾層玻璃的中間層充分融化并粘接。對(duì)夾層結(jié)構(gòu)玻璃進(jìn)行涂刷封邊劑處理，減少夾層玻璃因中夾層吸收空氣中的水分而影響玻璃的使用壽命。
超大尺寸要在恒溫、恒濕、正壓、10萬(wàn)級(jí)潔凈合片室進(jìn)行合片，對(duì)于厚度100mm的玻璃，在SGP夾層拼接技術(shù)上，視覺(jué)無(wú)缺陷，拼接縫肉眼達(dá)到不可視。圖8為夾層玻璃邊部質(zhì)量。
圖8夾層玻璃邊部質(zhì)量
5. 結(jié)束語(yǔ)
玻璃的品質(zhì)越來(lái)越高，設(shè)計(jì)師的視野越來(lái)越廣，傳統(tǒng)全玻幕墻已不能滿足設(shè)計(jì)師和業(yè)主的需求，無(wú)肋全玻幕墻的市場(chǎng)空間勢(shì)必越來(lái)越大。
