玻璃幕墻材料（PPT33頁(yè)）

1、第二章 玻璃幕墻材料worse 2.1 玻璃面板 2.2 鋁合金型材 2.3 建筑鋼材（與鋼結(jié)構(gòu)用鋼一致） 2.4 不銹鋼 2.5 膠本章主要內(nèi)容2.1 玻璃面板 2.2 鋁合金型材 2.3 建筑鋼材（與鋼結(jié)構(gòu)一致） 2.4 不銹鋼2.5 膠20世紀(jì)初：高質(zhì)量的玻璃薄板。融化的玻璃穿過(guò)輥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、玻璃板材的制作工藝 標(biāo)準(zhǔn)純浮法玻璃原材料： 硅沙晶（72%）；氧化鈣、堿、鋁、碳酸鉀、氧化鎂、氧化鐵、白云石、碎玻璃。 熔化罐： 加熱至1500-1600度。再通過(guò)冷空氣冷卻至1100度。 浮法池： 玻璃在熔化錫上以帶狀

2、流動(dòng)，穩(wěn)定厚度在6mm7mm之間。 輥筒將玻璃帶快速倒下，得到較薄或較厚的玻璃板材。 退火韌化爐： 密封箱，可逐漸加熱和逐漸冷卻。玻璃在輥筒上傳輸，經(jīng)過(guò)特殊熱處理以釋放玻璃中的應(yīng)力。送出退火韌化爐時(shí)，玻璃的溫度被冷卻到100度。 自動(dòng)切割和倉(cāng)儲(chǔ)： 玻璃被自動(dòng)切割為具有標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度6m的3210mm6000mm的板材，更長(zhǎng)的玻璃可定制。玻璃板料被撿起并堆放到倉(cāng)儲(chǔ)間的一側(cè)。2.1 玻璃面板3、玻璃的微觀結(jié)構(gòu)和斷裂特性 具有原始微觀結(jié)構(gòu)和完備表面的玻璃具有極高的理論機(jī)械強(qiáng)度。但玻璃體內(nèi)及表面缺陷在外荷載作用下會(huì)產(chǎn)生極高的應(yīng)力集中，導(dǎo)致脆性破壞。所以玻璃的實(shí)際破壞強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其理論強(qiáng)度。項(xiàng)目含量(%)二

3、氧化硅（SiO2）6974氧化鈣（CaO）512氧化鈉（Na2O）1216氧化鎂（MgO）06氧化鋁（Al2O3）03玻璃的硬度為56 Mohs單位, 尖銳的硬物或水中的微小沙粒都有可能在玻璃表面產(chǎn)生刮痕。如果一個(gè)水膜長(zhǎng)時(shí)間地附著在玻璃表面就會(huì)形成浸析，導(dǎo)致玻璃表面的腐蝕。水泥礦物質(zhì)、濕混凝土或強(qiáng)堿清潔劑也會(huì)導(dǎo)致玻璃的浸析。2.1 玻璃面板2、玻璃的化學(xué)成分和抗腐蝕性2.1 玻璃面板短期荷載下玻璃的強(qiáng)度高于長(zhǎng)期荷載下值。玻璃強(qiáng)度和裂紋深度及荷載作用時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)下圖所示。2.1 玻璃面板4、玻璃的表面結(jié)構(gòu) 玻璃表面會(huì)因不同的機(jī)械原因（如刮擦、清洗、風(fēng)蝕等）而損傷。機(jī)械和化學(xué)處理也會(huì)影響玻璃的表面

4、結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。更嚴(yán)重的內(nèi)在損傷是玻璃邊緣特別是鉆孔周邊引起的，這樣的損傷很難通過(guò)拋光處理予以消除。玻璃邊緣的強(qiáng)度通常在設(shè)計(jì)中是起控制作用的。2.1 玻璃面板5、玻璃的強(qiáng)度和應(yīng)力-應(yīng)變曲線（1）玻璃的強(qiáng)度 大片玻璃強(qiáng)度低于小片玻璃，長(zhǎng)期荷載下玻璃強(qiáng)度低于短期荷載下。2.1 玻璃面板項(xiàng)目數(shù)值玻璃鋼材鋁合金自重(kN/m3)2578.527.0彈性模量(MPa)7000020600065800剪切模量(MPa)280008000027000泊松比0.20.260.3抗拉強(qiáng)度(MPa)288423534590265抗壓強(qiáng)度(MPa)80023534590265熔點(diǎn)(oC)60014501430658熱膨

5、脹系數(shù)(K-1)910-61210-62410-6玻璃與其他材料的物理力學(xué)參數(shù)比較2.1 玻璃面板（2）玻璃的物理力學(xué)參數(shù)以及應(yīng)力-應(yīng)變曲線玻璃與其他材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線比較6、玻璃的類(lèi)型（1）退火玻璃 按浮法玻璃加工工藝生產(chǎn)的退火玻璃是目前應(yīng)用最為廣泛的玻璃類(lèi)型，厚度在219mm。在加工過(guò)程中可以對(duì)退火玻璃著色制造有色玻璃，或去色制造白色玻璃。退火玻璃的熱疲勞抗力約為30（最大40），即：如果在玻璃的兩個(gè)表面存在這一溫差，玻璃將碎裂。退火玻璃的碎裂圖樣如圖所示。2.1 玻璃面板（2）鋼化玻璃 回火鋼化工藝的主要目的是將預(yù)壓應(yīng)力導(dǎo)入玻璃表面，以提高玻璃抵抗外部效應(yīng)的強(qiáng)度。鋼化玻璃也稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力

6、玻璃。熱回火是最常用的鋼化方法。將玻璃加熱到約650，然后通過(guò)空氣噴射以淬火使玻璃表面比其內(nèi)部更快冷卻。在玻璃表面冷卻后，內(nèi)部繼續(xù)冷卻收縮使表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，而內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力以與表面壓應(yīng)力相平衡。最終沿玻璃厚度方向產(chǎn)生了二次函數(shù)形的應(yīng)力分布，如圖所示。退火玻璃的碎裂后狀態(tài) 鋼化玻璃中的預(yù)應(yīng)力分布2.1 玻璃面板 經(jīng)過(guò)熱處理的鋼化玻璃的機(jī)械性能得到了明顯提高。它對(duì)均勻荷載、熱應(yīng)力和大多數(shù)沖擊荷載的效應(yīng)，大約是退火玻璃的4倍。鋼化玻璃的抗彎強(qiáng)度比普通平板玻璃大45倍。鋼化玻璃的厚度最大可加工至19mm。一旦玻璃中有裂紋擴(kuò)展到受拉區(qū)，因玻璃所固有的應(yīng)變能的迅速釋放，整面鋼化玻璃會(huì)立即碎裂。玻璃的破壞會(huì)

7、形成許多碎小玻璃粒。所以，同玻璃裂成尖銳片相比，鋼化玻璃造成人員傷害的幾率會(huì)大大降低。正因?yàn)槿绱?，在我?guó)鋼化玻璃也稱(chēng)安全玻璃。鋼化玻璃的碎裂后狀態(tài) 鋼化玻璃不能被切割，因此板材的切割和鉆孔必須在回火鋼化工藝前完成。在回火鋼化后，玻璃必須經(jīng)歷一個(gè)熱浸試驗(yàn)。玻璃被加熱到290后，在此溫度下放置數(shù)小時(shí)以檢查硫化鎳（NiS）的存在，硫化鎳能夠?qū)е虏Ａг诒┞队诟邷叵碌牧驯?，即所謂的“自爆”。 2.1 玻璃面板（3）半鋼化玻璃 半鋼化玻璃的加工工藝類(lèi)似于鋼化玻璃，但其冷卻過(guò)程較慢。半鋼化玻璃強(qiáng)度的增加約為鋼化玻璃的一半，加工厚度可達(dá)12mm。與退火玻璃類(lèi)似，半鋼化玻璃的破裂塊是大片的，如圖所示。半鋼化玻璃

8、的碎裂后狀態(tài) （4）夾層玻璃 兩片或多片玻璃可以被一層或多層聚乙烯醇縮丁醛樹(shù)脂（PVB）內(nèi)夾層粘在一起，單層PVB內(nèi)夾層的厚度是0.38mm，再經(jīng)電熱高壓器加熱到140 oC，在12Pa壓力下維持6小時(shí)，以消除玻璃與內(nèi)夾層之間的空氣。 在沖擊荷載下，玻璃層可能會(huì)破碎，但碎片會(huì)牢固粘在內(nèi)夾層里。所以，夾層玻璃是真正的安全玻璃。多層組合的玻璃可以提供對(duì)于包括高速子彈在內(nèi)的任何射擊作用的抵抗力。夾層玻璃中的玻璃碎片可以留至方便時(shí)再行更換。 2.1 玻璃面板 國(guó)內(nèi)常用夾層玻璃的中間層一般為兩層PVB，厚度為0.76mm；常用玻璃板材的厚度有3mm、5mm、6mm、8mm等。夾層玻璃的厚度和面積可根據(jù)用

9、戶的需要而定。2.1 玻璃面板 中空玻璃由兩片，有時(shí)三片玻璃，通過(guò)邊緣處的間隔條和密封膠相互連接而成。第一層的密封位于間隔條和玻璃面板之間，以防止潮氣進(jìn)入面板之間的空間；第二層的密封設(shè)置在間隔條之后和玻璃面板之間，同時(shí)將間隔條和玻璃面板粘成一體，如圖所示。 2.1 玻璃面板（5）中空玻璃 密閉空間內(nèi)的空氣壓力與制作時(shí)的大氣壓力相等。密閉玻璃單元制作后，當(dāng)大氣壓力上升超過(guò)密閉空間內(nèi)的空氣壓力時(shí)，兩個(gè)玻璃面板將被向內(nèi)擠壓；當(dāng)大氣壓力降低時(shí)，面板將向外鼓出。2.1 玻璃面板（6）防火玻璃 預(yù)應(yīng)力或半鋼化的硼硅酸鹽玻璃能夠維持其完整性大于或等于2個(gè)小時(shí)。硼硅酸鹽玻璃是一種含有至少5%氧化硼的硅酸鹽玻璃

10、,它的熱膨脹系數(shù)約為碳鈣玻璃的1/3，因而具有較強(qiáng)的抵抗熱變能力。鋼化玻璃的多層層狀結(jié)構(gòu)和納硅酸鹽層，或聚合凝膠層也會(huì)導(dǎo)致極佳的抗火性能。 按結(jié)構(gòu)分類(lèi)，防火玻璃可分為復(fù)合防火玻璃（FFB）和單片防火玻璃（DFB）。FFB是由兩層或兩層以上玻璃復(fù)合而成,或由一層玻璃和有機(jī)材料復(fù)合而成，并滿足相應(yīng)耐火等級(jí)要求的特種玻璃。DFB是由單層玻璃構(gòu)成，并滿足相應(yīng)耐火等級(jí)要求的特種玻璃。 按其耐火性能，防火玻璃可分為A、B、C三類(lèi)： A類(lèi)防火玻璃：同時(shí)滿足耐火完整性、耐火隔熱性要求的防火玻璃； B類(lèi)防火玻璃：同時(shí)滿足耐火完整性、熱輻射強(qiáng)度要求的防火玻璃； C類(lèi)防火玻璃：滿足耐火完整性要求的防火玻璃。2.1

11、玻璃面板 A、B、C三類(lèi)防火玻璃按耐火等級(jí)可分別分為級(jí)、級(jí)、級(jí)、級(jí)，其耐火性能應(yīng)分別符合下表的規(guī)定。 A類(lèi)防火玻璃的耐火性能（耐火完整性、耐火隔熱性）耐火等級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)耐火時(shí)間，1min90604530B類(lèi)防火玻璃的耐火性能（耐火完整性、熱輻射強(qiáng)度）耐火等級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)耐火時(shí)間，1min906045302.1 玻璃面板 C類(lèi)防火玻璃的耐火性能（耐火完整性）耐火等級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)級(jí)耐火時(shí)間，1min90604530 制造防火玻璃可選用普通平板玻璃、浮法玻璃、鋼化玻璃等材料作原片，復(fù)合防火玻璃也可選用單片防火玻璃作原片。 磨沙是在玻璃表面紋刻的另一種方法。玻璃表面的打磨通過(guò)由蒸汽、空氣或水噴射沙流實(shí)現(xiàn)。磨沙玻璃

12、通常用作為需要在表面采取防滑措施的路面樓面等的玻璃鋪板。磨沙工藝一般會(huì)使玻璃強(qiáng)度降低40%左右。（7）磨沙玻璃 上釉的關(guān)鍵是在620650的溫度將陶瓷墨水融化在玻璃表面。玻璃的輕微軟化產(chǎn)生了一個(gè)融化結(jié)合層，冷卻后可形成非常堅(jiān)硬的釉面。陶釉玻璃產(chǎn)品是鋼化玻璃。然而，上釉工藝大約使玻璃的強(qiáng)度降低40%左右。（8）陶釉玻璃2.1 玻璃面板（9）彎曲玻璃 熱彎玻璃 熱彎玻璃的彎曲是建立在將玻璃的加熱控制在玻璃軟化的溫度點(diǎn)上的，即玻璃從固體轉(zhuǎn)化為“軟化”狀態(tài)的溫度點(diǎn)640oC左右。通過(guò)放置或壓制“面團(tuán)”狀態(tài)的玻璃可以形成不同形狀的彎曲玻璃，彎曲后的玻璃可以正常冷卻或通過(guò)其他工藝產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。建筑和結(jié)構(gòu)上采

13、用的許多玻璃可以被彎曲，最大可彎曲的玻璃厚度可達(dá)10mm，最小彎曲半徑可至150mm（與玻璃厚度有關(guān)）。夾層玻璃的彎曲需要特殊工藝。 冷彎玻璃 冷彎玻璃是指在環(huán)境溫度下通過(guò)固定架和外力作用被彎曲并最終固定在結(jié)構(gòu)物上的單片或夾層鋼化玻璃。由于鋼化過(guò)程使玻璃存在預(yù)應(yīng)力，完全有可能在鋼化玻璃的冷彎曲過(guò)程結(jié)束后在玻璃表面不產(chǎn)生拉應(yīng)力。玻璃片越薄，可達(dá)到的彎曲半徑越小。由于冷彎改變了玻璃的初始應(yīng)力分布，使玻璃的承載能力明顯減小?？朔@一問(wèn)題的方法是采用多于一片的夾層玻璃來(lái)承受2.1 玻璃面板 單片玻璃的荷載。夾層玻璃中內(nèi)夾層PVB的特殊性能使得其既能牢固連接兩個(gè)單片玻璃來(lái)承受外部荷載作用，其柔度又足以容

14、許連接其上的各單片玻璃被冷彎曲。2.1 玻璃面板2.1 玻璃面板 2.2 鋁合金型材 2.3 建筑鋼材（與鋼結(jié)構(gòu)一致） 2.4 不銹鋼2.5 膠2.2 鋁合金材料1、鋁合金材料的基礎(chǔ)狀態(tài)定義 鋁合金是玻璃幕墻的主要材料，尤其是在明框玻璃幕墻、隱框玻璃幕墻、單元式幕墻中。目前使用的主要是30號(hào)鍛鋁（6061）和31號(hào)鍛鋁（6063、6063A）經(jīng)高溫?cái)D壓成型、快速冷卻并人工時(shí)效（T5）或經(jīng)固溶熱處理（T6）狀態(tài)的型材，經(jīng)陽(yáng)極氧化或涂漆、粉末噴涂、氟碳化噴涂表面處理。代號(hào)名稱(chēng)說(shuō)明與應(yīng)用F自由加工狀態(tài)適用于在成型過(guò)程中，對(duì)于加工硬化和熱處理?xiàng)l件無(wú)特殊要求的產(chǎn)品，該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能不作規(guī)定O退火狀態(tài)

15、適用于經(jīng)完全退火獲得最低強(qiáng)度的加工產(chǎn)品H加工硬化狀態(tài)適用于通過(guò)加工硬化提高強(qiáng)度的產(chǎn)品，產(chǎn)品在加工硬化后可經(jīng)過(guò)（也可不經(jīng)過(guò)）使強(qiáng)度有所降低的附加熱處理T熱處理狀態(tài)（不同于F、O、H狀態(tài)）適用于熱處理后，經(jīng)過(guò)（或不經(jīng)過(guò)）加工硬化達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的產(chǎn)品2、鋁合金材料的物理性能下表列出了室溫條件下鋁材的主要物理性能與鋼材和不銹鋼的比較。材料物理性能鋁鋼不銹鋼平均密度（kg/m3）270078507900熔點(diǎn)（0C）6581450-15301450線膨脹系數(shù)（0C-1）24e-612e-617.3e-6彈性模量（Nmm-2）65800206000206000由上表可以看出： 鋁的密度近似地為鋼密度的1/3（

16、在不同的合金中，其密度在26002800kg/m3 之間變化）。 鋁的彈性模量也近似地為鋼的1/3（在不同的合金中，其彈性模量在68500 74500N/mm2之間變化），因而，變形和穩(wěn)定問(wèn)題顯得更為重要。 鋁的熱脹系數(shù)是鋼的2倍，對(duì)溫度變化更敏感，因而當(dāng)它不受約束時(shí)，會(huì)有 較大的變形。2.2 鋁合金材料3、鋁合金材料的力學(xué)性能鋁合金的主要力學(xué)性能可以由拉力試驗(yàn)得出。拉伸過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變曲線沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，大致可以劃分成：線彈性部分直至比例極限應(yīng)力p（ p為拉伸過(guò)程中應(yīng)力與應(yīng)變保持正比例關(guān)系的最大應(yīng)力，一般為與0.01%殘余應(yīng)變相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力）；非線性部分；應(yīng)變硬化部分三個(gè)區(qū)域。通常把與0.2%

17、殘余應(yīng)變相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力0.2假設(shè)為超出材料彈性階段的應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，與鋼材的屈服應(yīng)力具有同樣的意義。 鋁合金型材6063的 曲線2.2 鋁合金材料2.1 玻璃面板 2.2 鋁合金型材 2.3 建筑鋼材（與鋼結(jié)構(gòu)一致） 2.4 不銹鋼2.5 膠2.4 不銹鋼材料 不銹鋼是在鋼中加入了一定比例的鉻、鎳等。由于鉻的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，鉻首先與環(huán)境中的氧化合，生成一層與鋼基體牢固結(jié)合的緊密的氧化膜層，使內(nèi)部的鋼不致生銹。 我國(guó)不銹鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如不銹鋼棒（GB/T1220）、不銹鋼冷軋鋼板（GB/T3280）等都列出了各種牌號(hào)不銹鋼的化學(xué)成分和力學(xué)性能（包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和收縮率等）。從所列的

18、力學(xué)性能指標(biāo)，可以看出不銹鋼具有較高的強(qiáng)度和較好的塑性變形能力，可以用于點(diǎn)支式玻璃中的拉桿、拉索、支承結(jié)構(gòu)和連接件。 由于我國(guó)尚未制訂不銹鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，關(guān)于受力構(gòu)件中不銹鋼材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的研究很少，在一定程度上影響了不銹鋼的使用。玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定不銹鋼材料的抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以系數(shù)1.15采用，其抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可按其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的0.58倍采用。2.1 玻璃面板 2.2 鋁合金型材 2.3 建筑鋼材（與鋼結(jié)構(gòu)一致） 2.4 不銹鋼2.5 膠2.5 膠 玻璃幕墻結(jié)構(gòu)中使用的密封膠有結(jié)構(gòu)密封膠、建筑密封膠（耐候膠）、防火密封膠等。密封膠的主要成分是二氧化硅。硅酮密封膠的主要原料硅油是用河沙經(jīng)過(guò)多道工序加工后得到的，其分子式中含有6個(gè)硅氧鍵。由于紫外線不能破壞硅氧鍵，所以硅酮密封膠具有良好的抗紫外線性能，其物理性能很穩(wěn)定。1、工作原理 膠接原理 結(jié)構(gòu)膠接是指能傳遞較大靜、動(dòng)荷載，并在使用環(huán)境中長(zhǎng)期可靠工作的結(jié)構(gòu)件的膠接技術(shù)。 在膠接面上，結(jié)構(gòu)膠主要是依靠表面的化學(xué)力和機(jī)械咬合力將兩個(gè)被粘結(jié)物 膠接在一起的。 (a)化學(xué)力主要是依靠膠粘劑對(duì)被粘物表面的濕潤(rùn)，并且取代