京深港高鐵廣州南站網(wǎng)殼屋面、上海辰山植物園采光頂也采用了超白玻璃(圖22、圖23)。
四、 離子性中間膜夾層玻璃
離子性中間層夾層玻璃是JGJ 102規(guī)范新版本增加的一個(gè)新內(nèi)容。
1. 常規(guī)的PVB 夾層玻璃
目前，玻璃幕墻夾層玻璃廣泛采用的中間膜是聚乙烯醇縮丁醛，簡(jiǎn)稱 PVB 。PVB使用已經(jīng)有多年歷史，也為幕墻行業(yè)普遍熟悉。但是，這種夾膠膜（詞條“膠膜”由行業(yè)大百科提供）最初是為汽車玻璃（詞條“汽車玻璃”由行業(yè)大百科提供）而開發(fā)的，不是針對(duì)建筑幕墻開發(fā)的，所以它富于彈性，比較柔軟，剪切模量小，兩塊玻璃間受力后會(huì)有顯著的相對(duì)滑移，承載力較小，彎曲變形較大。PVB夾層玻璃可以用于一般玻璃幕墻，不適宜用于有高性能要求的玻璃幕墻。
同時(shí)，PVB夾層玻璃的外露邊容易受潮開膠，PVB膠膜夾層玻璃使用時(shí)間長(zhǎng)以后容易發(fā)黃變色，這些都是應(yīng)該加以注意的。
理想的建筑幕墻用夾層玻璃中間膜應(yīng)能滿足以下要求：
1)對(duì)玻璃有較高的粘結(jié)能力，有較強(qiáng)的抗撕裂強(qiáng)度，能防止玻璃破碎時(shí)飛散。
2)有較強(qiáng)的防護(hù)能力，可以防止自然力和人力的破壞。對(duì)強(qiáng)風(fēng)、地震、暴力、盜竊 等有足夠的抵抗力。
3)能承受室內(nèi)人員的突然撞擊，防止玻璃飛散或整體脫出，避免室內(nèi)人員飛出墜落。
4)有足夠的剩余承載力，玻璃破碎后再發(fā)生彎曲變形時(shí)不會(huì)整塊脫落。
5)中間膜有大的剪切模量（詞條“模量”由行業(yè)大百科提供），使兩塊玻璃盡可能整截面受彎工作，從而提高玻璃的承載力和彎曲剛度，減小玻璃的厚度，減輕玻璃的自重。
6)無色透明，能耐受紫外線、水汽和外界氣候變化影響，長(zhǎng)時(shí)期使用不泛黃變色。
目前采用的PVB夾膠膜還不能完全滿足上述要求。有必要開發(fā)更高性能的幕墻夾層玻璃專用中間膜，以適應(yīng)超高層建筑幕墻、大跨度采光頂、超大尺寸夾層玻璃、全玻璃結(jié)構(gòu)等對(duì)夾層玻璃的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
2. 離子性中間膜的特性
現(xiàn)在，能滿足建筑幕墻夾層玻璃上述性能要求的夾膠膜 — 離子性中間膜已經(jīng)公司開發(fā)出來，并批量生產(chǎn)，商品名稱為 SGP 。這種夾膠膜具有許多優(yōu)良的性能。
(1) 具有高的強(qiáng)度和剪切模量，力學(xué)性能優(yōu)異
SGP 的剪切模量是 PVB 的50倍以上，撕裂強(qiáng)度比 PVB 高 5 倍。SGP 夾膠后，玻璃受力時(shí)兩片玻璃之間的膠層基本上不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，兩片玻璃如同一片等厚度的單片玻璃整體工作。這樣一來，承載力就是等厚度的 PVB 夾層玻璃承載力的2倍;同時(shí)，在相等荷載、相等厚度的情況下，SGP夾層玻璃的彎曲撓度只有 PVB 夾層玻璃的 1 / 4(圖24)。
由于承載力提高，撓度減小，玻璃厚度會(huì)相應(yīng)減小。有可能減少玻璃的用量約40% ，相應(yīng)也減輕了幕墻的自重。不僅有利于主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且節(jié)材就是節(jié)能，因?yàn)樯a(chǎn)每一標(biāo)準(zhǔn)箱浮法玻璃要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤16Kg，耗電7.5 度。如果加上鋼化、均質(zhì)化處理等，耗能就更多了。
(2) 具有良好的邊部穩(wěn)定性，可外露使用而無須封邊
邊部穩(wěn)定性指夾層玻璃邊部外露于大氣條件下的耐久性。PVB夾膠不耐潮濕，水汽作用下容易開膠、分離，要求外露邊緣進(jìn)行封邊處理。而SGP膠膜有良好的邊部穩(wěn)定性，對(duì)水分不敏感，在外露條件下使用也不會(huì)開膠、分離，可以開邊使用，不必封邊(圖25)。所以SGP夾層玻璃可以很方便地用于攔板、雨棚、外挑裝飾玻璃翅、玻璃遮陽板等外露邊緣的構(gòu)件而無須采取專門的封邊措施(圖26)。
(3) 玻璃破損后留有充分的剩余承載力，不會(huì)整塊墜落
普通PVB夾層玻璃，尤其是鋼化夾層玻璃，玻璃一旦破碎就會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲變形，有整塊脫落的危險(xiǎn)(圖27)。當(dāng)玻璃水平安裝在采光頂上時(shí)風(fēng)險(xiǎn)更大，北京香山植物園就曾發(fā)生過玻璃整塊落下的意外事故。
SGP 間膜夾層玻璃整體性好，SGP夾膠膜的撕裂強(qiáng)度是PVB夾膠膜的5倍，即使玻璃萬一破碎，SGP膜還可以粘結(jié)碎玻璃形成破壞后的一個(gè)臨時(shí)結(jié)構(gòu)，其彎曲變形小，還可以承受一定量的荷載而不會(huì)整片下墜。這就大大提高了玻璃的安全性(圖28、圖29)。
3 離子性中間膜夾層玻璃的試驗(yàn)研究
受美國(guó)杜邦公司的委托，中國(guó)建筑科學(xué)研究院于2006~2007年期間進(jìn)行了SGP 夾層玻璃性能的研究。試驗(yàn)得到了SGP中間膜和PVB中間膜自身的物理力學(xué)性能以及對(duì)比了SGP夾層玻璃、等厚PVB夾層玻璃和等厚單片玻璃受力性能。
玻璃受彎試件分四邊支承和兩邊簡(jiǎn)支兩種形式。
同厚度夾層玻璃和等厚單片玻璃的對(duì)比試驗(yàn)表明，SGP夾層玻璃的應(yīng)力和撓度與同厚度的單片玻璃基本相同;而PVB夾層玻璃由于中間層顯著的滑移，應(yīng)力與撓度要大得多。因而可以認(rèn)為：SGP夾層玻璃作為等厚度單片玻璃整體工作;PVB夾層玻璃接近于兩片單獨(dú)的玻璃疊加。
試驗(yàn)還表明，SGP 夾層玻璃破碎后，撓度并沒有顯著加大，仍保留相當(dāng)大的剩余承載力，能保證幕墻的結(jié)構(gòu)安全。
進(jìn)行了30天長(zhǎng)期荷載試驗(yàn)，PVB夾層玻璃長(zhǎng)期荷載下的彎曲變形顯著增大，而SGP夾
層玻璃如同單片玻璃一樣，長(zhǎng)期撓度增長(zhǎng)很小。
進(jìn)行了溫度升高條件下的受力性能試驗(yàn)，溫度在50攝氏度以下時(shí)，SGP夾層玻璃的承
載力不降低;而PVB夾層玻璃50攝氏度時(shí)的承載力僅為20攝氏度時(shí)的60%。
試驗(yàn)實(shí)測(cè)，在溫度為20攝氏度時(shí)，PVB夾膠膜的剪切模量G=0.84 N/m㎡;而SGP夾膠膜的剪切模量G則高達(dá) 42.7 N/m㎡。
4. 離子性中間膜夾層玻璃的力學(xué)性能
疊合在一起的幾片玻璃的工作性能取決于中間層(夾膠膜)的力學(xué)性能。
如果夾膠膜的剪切模量G和撕裂強(qiáng)度f 很小，夾層玻璃受彎時(shí)中間層就產(chǎn)生很大的滑移，玻璃之間就在相對(duì)滑動(dòng)，夾膠膜實(shí)際上沒有起將玻璃連為整體的作用。這幾片玻璃看似疊合在一起，實(shí)際上還是各自單獨(dú)工作。承載力僅僅是各片玻璃單獨(dú)承載力之和。
反之，如果夾膠膜的剪切模量G和撕裂強(qiáng)度f很高，夾層玻璃受彎時(shí)夾膠膜滑移量極小，這時(shí)候幾片玻璃就能夠共同工作，好象是一片單片玻璃一樣。
理論上，當(dāng)夾膠膜的力學(xué)性能等同于玻璃時(shí)，夾層玻璃就變成了單片玻璃。在工程上，當(dāng)夾膠層的剪切模量G大于20 N/m㎡時(shí)，就可以認(rèn)為夾層玻璃在整體狀態(tài)下工作。SGP離子性中間層的G達(dá)到42.7N/m㎡，已經(jīng)滿足了這個(gè)條件;而PVB夾膠膜的G值僅為0.84N/m㎡，與上述條件相差懸殊。它們兩者受彎時(shí)的截面應(yīng)力狀態(tài)是完全不同的(圖30)。
正是兩者的受力狀態(tài)不同，在相同厚度下兩者的承載力和變形有很大的差別(圖31、圖32)。
因此，采用SGP夾層玻璃將使得玻璃的厚度減小，更有利于合理地進(jìn)行幕墻玻璃的選用，取得更大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益(圖33、圖34)。
5. PVB中間膜在超大尺寸玻璃中的應(yīng)用
如前所述， 目前，國(guó)外生產(chǎn)的熱彎鋼化夾層玻璃最大長(zhǎng)度為6m。我國(guó)于2010年成功生產(chǎn)了世界上第一塊超大尺寸玻璃：12.8mX2.6m熱彎鋼化超白夾層，15mm+2.28 SGP+15mm(圖19)。接著，生產(chǎn)了12塊12.6mX2.6m 超大尺寸熱彎鋼化夾層玻璃，12mm+1.58 SGP+12mm+1.58 SGP+12mm，用于上海蘋果店。正是SGP離子性中間膜的應(yīng)用使得超大玻璃制造成為可能。
現(xiàn)在，美國(guó)蘋果店13.8mX3.6m 鋼化SGP夾層玻璃已經(jīng)生產(chǎn)出來，為香港蘋果店制造的18m 熱彎鋼化SGP夾層玻璃也已經(jīng)交付。
超大尺寸SGP夾層玻璃主要用于蘋果店這樣的全玻璃結(jié)構(gòu)，與大玻璃配套的是超長(zhǎng)多重夾膠玻璃梁和玻璃柱。圖36為上海蘋果店12m長(zhǎng)SGP五夾層玻璃柱。現(xiàn)在更長(zhǎng)的SGP多重夾膠玻璃柱已經(jīng)制造成功(圖37、圖38)。
6. SGP 夾層玻璃在大型公共建筑中的應(yīng)用
SGP 中間層夾層玻璃已經(jīng)在許多大型公共建筑中應(yīng)用。圖39 為上海東方藝術(shù)中心，幕墻玻璃采用兩塊玻璃夾一層多孔金屬板(圖40)，只有SGP 強(qiáng)力粘接才能完成金屬板夾膠玻璃的制造。
27 SGP夾層玻璃在公共建筑中應(yīng)用，提高了幕墻的安全性，減輕了玻璃的自重，而且使幕墻更為通透。
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