貼膜中空玻璃在既有幕墻玻璃改造中的應用

郭振黔 賀 勇 申屠文巍

（貴州省建筑材料科學研究設計院有限責任公司）

1 前言

幕墻玻璃在高層建筑的應用非常廣泛，尤其是在高層公共建筑中。由于玻璃自身的質量輕，成本低，裝飾性強，能將建筑功能與建筑美學融為一體，已成為現(xiàn)代城市的標志，成為一個城市靚麗的風景。隨著高層建筑使用幕墻越來越普遍，時有高空玻璃墜落傷人毀物的事件發(fā)生，高空玻璃幕墻被人們視為“空中炸彈”，在社會上造成很大的負面影響，引起國家和政府的高度重視，陸續(xù)出臺了一系列新規(guī)和條例，嚴格要求幕墻的使用必須安全防墜落、防飛濺。

2 既有幕墻建筑存在的能耗與安全問題

我國玻璃幕墻的使用是先有應用后有管理，先有工程后有法規(guī)；，因此玻璃幕墻的安全與節(jié)能方面存在不可忽視的隱患，尤其是早些年的幕墻建筑中很大一部分為單層玻璃結構，安全性能與節(jié)能效果都很差，其高能耗和安全性都不符合現(xiàn)行國策。

據(jù)統(tǒng)計顯示，2005年前所建設的各種幕墻建筑，其能源消耗約30～46%。必須進行節(jié)能改造的約占50%；2005～2010年期間建造的玻璃幕墻，需要改造的約占20%左右。另外，部分玻璃幕墻粘貼產品的性能及標準較低，大量既有玻璃幕墻建筑存在不同程度的安全隱患。2005～2007年間，我國幕墻協(xié)會曾組織50名幕墻專家，從南到北抽取了100座存在安全隱患的幕墻的數(shù)據(jù)，結果表明9.86%的幕墻存在傷人損物的隱患。在整個幕墻建筑中能耗及安全玻璃所占比重為80%以上。既有幕墻建筑的改造勢在必行，很有必要。

3 玻璃屬性

玻璃是一種脆性材料，玻璃之所以在建筑外窗上得到廣泛應用，原因之一就是它的耐壓強度高，硬度也高。玻璃的理論強度值大約為1010～1.5×1010Pa，而實際強度不足108Pa，比理論強度差很多，抗張強度也比抗壓強度小。

表1 不同材料的彈性模量、理論強度與實際強度

由表1可看出，塊狀玻璃的實際強度比理論強度低得多，與理論強度相差2～3個數(shù)量級。塊狀玻璃實際強度這樣低的原因，是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂紋和內部不均勻區(qū)及缺陷的存在造成應力集中所引起的。為了克服表面微裂紋的影響，提高玻璃的強度，建筑玻璃通常采用淬冷（物理鋼化）或表面離子交換（化學鋼化），以獲得壓應力層，從而強化表面，使其強度增加。

玻璃鋼化雖然增強了強度，但鋼化玻璃存在0.3%的自爆率，也同樣存在安全隱患，為此國家政策要求新建幕墻建筑必須用均質鋼化玻璃、超白玻璃或夾膠玻璃，而這些玻璃的成本都很高，給既有幕墻改造帶來不小壓力，也是幕墻改造推進較緩慢的原因之一。

4 貼膜玻璃

貼膜玻璃是在玻璃表面貼一層PET膜，增強了玻璃的強度和韌性，同時具備防墜落、防飛濺的功能。

建筑膜的基材PET，是一種多層的功能化的聚酯復合薄膜材料，抗拉伸能力、耐久性、堅固性、高韌性、耐潮和耐高低溫性極佳。PET分子結構高度對稱，屬于線性纖維樹脂，具有一定的結晶取向能力和較高的成膜性，是通過真空技術、離子技術與薄膜物理、精細化工技術對PET片進行染色、紫外線噴涂、磁控濺射、夾層合成等多種工藝處理，使其具有極高隔熱效率、高張力、高伸張度、強抗酸堿性以及具有安全功能等不同物性的膜片，可分為熱反射膜和低輻射膜。熱反射膜可以讓足夠的光線進入室內，而將大部分的太陽能的熱量反射回去，加工制造中可以通過調控遮蔽系數(shù)，在與中空玻璃配合使用時，可在炎熱的夏季保持室內溫度不會升高太多，從而降低室內空調負荷，起到節(jié)省空調費用和節(jié)能的作用。低輻射膜能透過一定量的短波太陽輻射能，使太陽輻射熱進入室內，被室內物體所吸收，同時又能將90%以上的室內物體輻射的長波紅外線反射保留于室內，在與中空玻璃配合使用時，能充分利用太陽光輻射和室內物體的長波輻射能，起到保溫和節(jié)能效果。同時，建筑窗膜具有超強韌性，可緩解玻璃抗折強度低、受沖擊易碎的缺陷，極大地提高了玻璃的抗沖擊強度，可避免因玻璃碎裂和脫落、碎片飛濺而造成人身傷害事故，達到了A類貼膜玻璃標準，即具有陽光控制和低輻射及抵御破碎飛散功能，以適應于商業(yè)大樓、住宅、商店櫥窗、銀行柜臺、汽車、船舶等不同場所的需要。

表2 PET膜主要性能指標測試對比

表3 抗風壓強度及破壞性試驗

我們篩選0.1mm、0.07mm、0.042mm三種厚度的膜片用3.3mm厚的玻璃進行試驗對比，從安全性、膜片的拉伸強度和經濟效益等方面進行對比，從表2中0.042mm厚度的膜片物理性能中縱橫向抗拉強度分別為71MPa和67MPa，滿足《貼膜玻璃》（JC 846-2007）中要求貼膜玻璃的膜片物理性能縱向抗拉強度≥55MPa，橫向抗拉強度≥50MPa的要求。抗風壓試驗，從表3中3.3mm厚的玻璃其抗風壓值達8.8kPa/m2，遠高于規(guī)范對6mm玻璃抗風壓值5.0kPa/m2的要求。

5 社會效益及經濟效益

玻璃幕墻分為隱框、半隱框、明框、單元式及點式等成本費用有很大的差別，一般安裝費用在1000～3000元/m2之間，半隱框和明框安裝費用在1200/m2左右；其中材料費比重約為75%，人工費比重約為8%，其他費用比重約為15%，拆除費用約為105元/m2。以1200元/m2為例，各項費用所占比例如表4。

從以上各表可以看出既有幕墻用安全玻璃進行替換的總費用為1350元/m2，用貼膜中空玻璃進行替換僅需260元/m2，共節(jié)約成本1090元/m2，所帶來的經濟和社會效益是巨大的，市場前景可觀。

表4 每平米各費用所占比重

表5 材料費用所占比重

表6 每平米貼膜中空玻璃各項費用

6 結束語

6.1 貼膜玻璃是破解既有玻璃幕墻改造的難題最好方法

既有建筑幕墻改造自2007年啟動后，政府主管部門先后出臺了一系列節(jié)能改造政策，但在有關設計規(guī)范、施工工藝及機械設備等缺失的情況下，既有幕墻改造推進緩慢。改造升級相對于安裝新建，綜合技術要復雜得多，具體表現(xiàn)在改造的施工組織、工作量、環(huán)境、安全、工期、質量等諸多環(huán)節(jié)上，甚至包括拆除技術、新舊之間埋件的焊接技術等。因而在當下改造設計、工藝、技術及設備等研究和推廣不足的情況下，各地幕墻改造多在低水平的維修層面徘徊。目前為止，全國僅有10余項玻璃幕墻升級改造項目，大部分城市仍處于改造空白狀況。

貼膜玻璃在既有玻璃幕墻不改變其結構的情況下，只在玻璃表面貼一層膜就能滿足安全性的要求，省去了結構重新設計、拆除構架的問題。

6.2 貼膜玻璃安裝簡單、安裝時間短

在現(xiàn)有幕墻結構不需要改變的條件下，只需要將原有的玻璃拆除換上貼膜玻璃即可，是目前幕墻改造成本最低，施工時間最短、最便捷的方案。