從鋼化玻璃誕生開(kāi)始，就伴隨著自爆問(wèn)題。鋼化玻璃自爆可以表述為鋼化玻璃在無(wú)外部直接作用的情況下而自動(dòng)發(fā)生破碎的現(xiàn)象。在鋼化加工、貯存、運(yùn)輸、安裝、使用等過(guò)程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同可分為兩種： 一是由玻璃中可見(jiàn)缺陷引起的自爆，例如結(jié)石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等； 二是由玻璃中硫化鎳（NIS）雜質(zhì)和異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。這是兩種不同類型的自爆，應(yīng)明確分類，區(qū)別對(duì)待，采用不同方法來(lái)應(yīng)對(duì)和處理。前者一般目視可見(jiàn)，檢測(cè)相對(duì)容易，故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā)，無(wú)法目測(cè)檢驗(yàn)，故不可控。而上海美特幕墻有限公司的蕭愉、朱齊飛、盧少龍等專家，通過(guò)多年來(lái)豐富的臨場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)和案例匯總分析，推出“幕墻玻璃破損概率的估算探討”一文，希望能夠?yàn)閺V大幕墻、門窗的工程施工單位，以及玻璃深加工企業(yè)、材料廠商，帶來(lái)更多的啟迪與指導(dǎo)！

　　摘要：對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，用正交表判別影響強(qiáng)度分布因子的顯著相關(guān)因素，采用回歸經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算玻璃破損率，以此為基礎(chǔ)計(jì)算玻璃面板許可應(yīng)力和跨中撓度，較為符合實(shí)際。

　　關(guān)鍵詞：幕墻玻璃面板;強(qiáng)度分布因子;玻璃破損率;許可應(yīng)力;跨中撓度;回歸經(jīng)驗(yàn)公式;脆性材料微裂縫擴(kuò)展。

　　一、試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

　　1. 上海交銀金融大廈1999年9月20日由上海建科檢測(cè)。玻璃面板為8mm鋼化+12A+6mm浮法貼膜中空玻璃，等效厚度te=8.55mm，面積A=a×b=1471×2950mm=4.34㎡?？缰袚隙葘?shí)測(cè)數(shù)據(jù)及與規(guī)范JGJ102公式計(jì)算、幾何非線性有限元方法計(jì)算結(jié)果對(duì)比，見(jiàn)表一。發(fā)現(xiàn)：

　　1) 規(guī)范JGJ102公式計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)值比較，誤差很大為57.34~82.15%，平均為66.61%;

　　2) 幾何非線性方法計(jì)算結(jié)果值比規(guī)范公式計(jì)算值小，但和實(shí)測(cè)值比較，誤差仍大為49.18~22.88%，平均為31.49%。

　　2. 上海久事大廈1998年8月26日，上海美特幕墻有限公司采用“水壓法”檢測(cè)并由上海建科檢測(cè)中心監(jiān)察。玻璃面板為10mm鋼化+12A+8mm浮法中空玻璃，等效厚度te=10.90mm，面積A=a×b=1572×3965=6.233㎡。跨中撓度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及水壓W水與撓度df二元一次回歸方程(相關(guān)系數(shù)r=0.9929)計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表四。發(fā)現(xiàn)回歸方程計(jì)算值與實(shí)例值誤差較小，平均為3.38%。

　　二、對(duì)幕墻玻璃面板應(yīng)力、撓度計(jì)算問(wèn)題的疑惑與矛盾

　　1. 玻璃是沒(méi)有預(yù)兆的突然脆性斷裂的脆性材料，不是彈性材料，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈直線，但采用彈性力學(xué)方法計(jì)算，雖然是在直線階段取值，不同玻璃的應(yīng)力-應(yīng)變線并不完全相同。

　　2. 所有的玻璃都是由于表面裂紋擴(kuò)展而破碎，應(yīng)采用材料斷裂力學(xué)表面裂紋理論來(lái)分析。在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1300有玻璃破損概率近似估算公式，包含了由表面微裂紋確定的參數(shù)。

　　3. 玻璃的實(shí)際強(qiáng)度取決于其表面隨機(jī)微觀和宏觀裂紋的存在及其損傷程度與完備性。因此，玻璃破壞強(qiáng)度有非常大的離散性。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法表征玻璃力學(xué)性能的這一特征，規(guī)定其離散度、許可臨界值、保證率等。不同玻璃強(qiáng)度的正態(tài)分布都不相同。玻璃的破壞是由強(qiáng)度控制的。

　　4. 玻璃生產(chǎn)的原材料、配方、工藝參數(shù)、管理控制水平都有較大差異。玻璃產(chǎn)品的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等，應(yīng)由供應(yīng)玻璃的生產(chǎn)廠家提供的個(gè)性批量測(cè)試數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，而不是采用普遍適用的一般性的常數(shù)值。各不同玻璃產(chǎn)品，性能指標(biāo)有不同，強(qiáng)度更不一。

　　5. 規(guī)范中規(guī)定的最大應(yīng)力σ、跨中撓度df的計(jì)算公式是在彈性小撓度情況下推導(dǎo)出來(lái)的，況且不論材料的不同，如玻璃面板、石材面板、金屬面板等，都取同一計(jì)算公式，其計(jì)算結(jié)果不能反映實(shí)際受力和變形狀態(tài)，偏大較多約30%-50%。此彈性小撓度計(jì)算公式再加大撓度方程折減系數(shù)的結(jié)果已超出了“撓度不大于玻璃板厚度的適用范圍” 。

　　6. 關(guān)于玻璃面板的最大許用面積，幾本規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定數(shù)據(jù)不一致。所規(guī)定的限值依據(jù)是什么?為什么?沒(méi)有解釋、缺少分析，究竟如何確定相互有矛盾。

　　7. 玻璃的實(shí)際強(qiáng)度取決于其表面損傷程度的變量，微裂紋的尺寸和分布是關(guān)鍵因素，面積增大、荷載持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)都使臨界裂紋形成概率提高即玻璃面板的破壞概率增大。而多數(shù)玻璃力學(xué)參數(shù)都是小尺寸試件，短時(shí)間荷載試驗(yàn)的結(jié)果，誤差會(huì)很大。

　　有鑒于此，作者認(rèn)為以大量實(shí)測(cè)實(shí)量的測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，采用由試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納得出的經(jīng)驗(yàn)回歸公式較為符合實(shí)際，也使用方便、簡(jiǎn)約。

　　三、計(jì)算思路

　　其中WK：為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(KPa)

　　A：為玻璃面板面積(㎡)

　　t：為玻璃面板厚度(mm)

　　E：為玻璃材料彈性模量(N/m㎡)

　　四、計(jì)算實(shí)例

　　五、電算制表

　　六、計(jì)算驗(yàn)證

　　作者歸納的回歸經(jīng)驗(yàn)公式(XY-1、2、3、4)由于國(guó)內(nèi)尚未見(jiàn)到有關(guān)玻璃板片微裂縫擴(kuò)展斷裂力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，故拿來(lái)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1300估算玻璃無(wú)量綱強(qiáng)度因子、強(qiáng)度分布因子、玻璃破損率和表面許可最大應(yīng)力的回歸經(jīng)驗(yàn)公式，這些公式都是建立在大量試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的。同時(shí)作者又根據(jù)幾何非線性有限元方法計(jì)算的結(jié)果加以對(duì)比結(jié)合。為了證實(shí)計(jì)算結(jié)果的可用性，作者對(duì)中國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ113所列條文說(shuō)明的玻璃板片測(cè)試結(jié)果和上海建科檢測(cè)中心對(duì)上海交銀金融大廈、久事大廈玻璃面板的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)照，發(fā)現(xiàn)兩者之間符合較好，誤差較小。

　　作者這一計(jì)算有實(shí)際的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，建立在脆性材料玻璃微裂縫擴(kuò)展理論導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)回歸方程，結(jié)合了幾何非線性有限元計(jì)算結(jié)果和ASTM經(jīng)驗(yàn)公式。從對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的符合性看，介于規(guī)范公式計(jì)算值和幾何非線性有限元計(jì)算值之間相一致的。計(jì)算程序簡(jiǎn)單、快捷、實(shí)用。

　　1. 交銀金融大廈

　　1999年9月20日上海建科檢測(cè)，玻璃面板8mm鋼化+12A+6mm浮法貼膜中空玻璃，面積A=a×b=1471×2950mm=4.34㎡，等效厚度te=8.55mm。

　　2. 久事大廈

　　1998年8月26日，上海美特幕墻有限公司水壓法檢測(cè)并由上海建科監(jiān)察，玻璃面板10mm鋼化+12A+8mm浮法中空玻璃，面積A=a×b=1572×3965mm=6.233㎡，等效厚度te=10.9mm。

　　3. JGJ113-2003條文說(shuō)明P.58玻璃抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和作者提出的XY公式計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比：面積：A=axb=1500×1800mm=2.7㎡，厚度t=8mm，普通浮法玻璃大批量風(fēng)壓破壞試驗(yàn)數(shù)據(jù)表：

　　4. 26組規(guī)范公式計(jì)算、幾何非線性有限元計(jì)算和作者歸納XY程序計(jì)算結(jié)果對(duì)比，取玻璃面板厚度11mm時(shí)，15組編號(hào)NO.6~20及編號(hào)NO.21~26相應(yīng)表五NO.1~6，厚度8mm。

　　七、本文結(jié)論

　　1. 采用規(guī)范公式和幾何非線性方法計(jì)算的玻璃面板σ、df值和實(shí)測(cè)值比較，誤差較大;

　　2. 采用建立在玻璃試件微裂縫擴(kuò)展試驗(yàn)基礎(chǔ)上的經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析所得的經(jīng)驗(yàn)回歸公式計(jì)算的玻璃面板σ、df值和實(shí)測(cè)值比較，誤差較小;

　　3. 中國(guó)幕墻玻璃面板為建立自主的適用計(jì)算方法，尚應(yīng)進(jìn)行大量試驗(yàn)實(shí)測(cè)工作。