玻璃采光頂破壞形式及加強措施分析

楊慶宏

濟南房建公寓段 山東 濟南 250000

1 主要破壞形式及原因分析

1.1 玻璃自爆

（1）溫度變化。屋頂玻璃直接受到太陽光的照射，自身溫度升高，玻璃板中心與邊緣的溫度差形成溫度梯度。由于溫度差，引起不均勻膨脹而產生溫度應力，進而使薄弱的部位產生裂紋并擴展，使玻璃自爆。隨著玻璃板面的加大，受熱膨脹后的變形以及溫度應力越大，自爆的可能性也越大。在溫度應力作用下，玻璃自爆一般是從帶有裂紋的邊部和孔洞的周圍起始，玻璃邊部和孔洞的加工缺點也將增加玻璃的自爆。

（2）玻璃自身性能。鋼化玻璃所含的硫化鎳成分，在高溫加熱、鋼化淬冷的生產加工過程中，與原來玻璃含量成分不一致，膨脹系數不一樣，以及高溫環境到室溫環境的過程中發生緩慢相變，引起的體積膨脹，玻璃內部產生局部應力集中，使玻璃承受巨大的相變應力，從而導致鋼化玻璃自爆。

1.2 結構滲漏

（1）屋面積水。采光頂玻璃表面的板面撓度會造成積水積灰，特別是接縫處的膠縫和扣板造型處積水積垢嚴重。在風雨同時作用或積雪融化，屋面積水情況下，使玻璃采光頂易發生雨水滲漏內側的現象，以及玻璃采光頂的內側結露問題，即結露水從采光頂上向下滴落，而不是沿玻璃下泄，影響正常使用。

（2）密封材料老化。由相同材料和異質材料之間拼接和連接形成的縫隙是采光頂滲漏主要通道，而縫隙處的密封膠在復雜外力作用和強烈紫外線照射下容易老化，當采光頂直接受到陽光照射、雨雪沖擊、構件接縫變化的影響時，密封材料的老化直接影響采光頂的密封性，造成滲漏，甚至影響采光頂的受力性能，嚴重的可能發生面材脫落。

1.3 結構坍塌

（1）外力作用。玻璃采光頂承受風、雪荷載以及地震等外力作用，主支承體系，包括梁系、拱結構、桁架、網架和網殼、拉索與拉桿結構等破壞，玻璃支撐結構以及固定裝置失效，玻璃采光頂隨之遭破壞?；蛘卟ＡР晒忭斢捎诳箶D壓變形能力、玻璃采光頂和主支承體的連接可靠性等原因，在外力作用下超過自身抗力遭到破壞。

（2）溫度作用。玻璃采光頂直接接受陽光照射，在一年的不同季節和一天的不同時段，陽光的照射情況不斷發生變化，引起的溫度變化導致結構構件形成復雜應力和變形，尤其是地處寒冷地區的采光頂建筑，冬季室內外溫差高達幾十度，會令結構受損、承載力降低，甚至整體失效。

1.4 開裂破損

（1）玻璃材質。玻璃是典型的脆破壞材料，自身的變形能力小，在荷載作用下可能因承載能力不足和變形過大而發生破裂。

（2）生產工藝。連接件的布置、尺寸及連接方式如不能有效地吸收玻璃面板的變形，也將導致玻璃破裂。

（3）運輸安裝。如果玻璃面板的加工尺寸存在非常大偏差，施工時強迫安裝，將會產生非常大的裝配應力；由于連接件的尺寸問題，安裝時調整位移不一，導致玻璃面板安裝后的平面度偏差非常大，孔洞周邊也易產生過大的局部應力。這些問題均加大了玻璃破裂的可能性。玻璃運輸和吊裝過程中人為產生的損傷，也是使用后破損產生的原因。

（4）外力沖擊。建筑物樓上人為因素向玻璃采光頂投擲雜物，高空墜落的雜物對玻璃的沖擊，導致堅固的玻璃發生的破損。

1.5 型材腐蝕

玻璃采光頂的金屬型材隨時可能面臨腐蝕的危險，如受到空氣中某些成分的污染或與所接觸的化學品發生反應。盡管型材在加工制作過程中經過防腐處理，但如果處理不當或使用中涂層破損而未得到及時修復，金屬型材就會慢慢發生腐蝕。盡管構件由腐蝕導致破壞的速度可能是緩慢的，但危害程度在不斷加大，須及時修補[1]。

2 加強措施分析

（1）結構設計。設計應充分考慮玻璃采光頂承受的自重、風荷載、雨荷載、雪荷載、地震作用、施工和運營維護等荷載，保證整體結構具有足夠的強度和穩定性。采光頂結構還應具有足夠的剛度，過大的變形將影響玻璃采光頂的安全使用，可采用預應力技術等方法減小結構撓度。

對于使用過程中可能發生的特殊情況，如冰雹或高空墜物造成的沖擊，強烈溫度效應的影響等，應充分預見考慮，強化安全設計理念，在地震等嚴重自然災害發生的情況下，保證采光頂結構大震不倒，為人員疏散贏得時間。對寒冷地區的采光頂工程還須進行防脆斷設計。

（2）排水構造。玻璃采光頂需要一定的排水坡度，坡度越大，排水就越暢快。但當坡度相當大時，會給施工和結構布置造成不利條件，因此根據具體要求確定一個合適的坡度很重要。玻璃采光頂的坡度是由多方面因素決定的，其中地區降水量，玻璃采光頂的體形、尺寸和結構構造形式對玻璃采光頂坡度影響最大，玻璃采光頂內側冷凝水的排泄和玻璃采光頂的自凈也是必須考慮的重要因素，一般以不小于3%為宜。

受造型、空間等因素影響，采光頂防水處理難度較大，需對面材連接處等部位進行密封防水，對節點連接、檐溝等特殊部位進行構造防水設計，對可能的滲漏水提供排水渠道。鋁合金玻璃采光頂須通過桿件的集水槽將玻璃內側凝結的露水匯集排出。大型公共建筑中經常出現玻璃采光頂與金屬屋面組合使用的情況，應處理好兩種材料屋面的連接構造。

（3）玻璃固定。用硅酮結構膠膠縫固定玻璃，是所有固定玻璃方法中可靠度最高的方法，因此玻璃采光頂最好采用結構膠膠縫固定玻璃，當采用鑲嵌槽夾持固定玻璃時，一定要掌握好玻璃與槽口配合尺寸，并采取必要的固定措施，以防玻璃破碎后墜落。

對已建成的玻璃采光頂，一種較為經濟有效的加強措施是使用玻璃安全貼膜。根據玻璃的重量和類型選擇適當的安全貼膜，一方面可降低陽光透射的熱量，另一方面可提高玻璃的整體性，使破碎后的玻璃因貼膜的作用仍然保持固定在金屬框架或連接件上，防止散落傷人。用于鋼化玻璃的安全貼膜應保證同時與玻璃和玻璃邊框或支承件牢固黏結，以防破碎后的玻璃與安全貼膜一同整體墜落。

（4）材料質量。玻璃采光頂所選用的各類材料，應符合國家現行的有關產品標準，應選用耐氣候性的材料。采光頂可以根據功能要求選取不同性能的玻璃作為面材，其中以鋼化玻璃、夾絲玻璃等為原片玻璃合成制作的夾層玻璃安全性能較好，可有效防止玻璃破裂后瞬時墜落，便于及時采取補救措施。

當玻璃采用鋼化處理時，宜經過均化處理。使用超白玻璃基片可以大幅度降低鋼化玻璃自爆率，半鋼化玻璃作為熱處理強化玻璃的一種，不會產生自爆，在中空玻璃或者夾層玻璃結構中破碎時，玻璃整體脫落風險相對較小。

玻璃面板的面積不宜大于2.5平方米，玻璃的最大邊長不宜大于2米，通過減小玻璃的分隔尺寸，減小玻璃撓度，減小玻璃自重載荷對結構安全的影響，進一步降低鋼化玻璃、夾層玻璃和中空玻璃的失效概率，提升玻璃采光頂的壽命。

（5）施工工藝。玻璃采光頂的施工質量是安全性能的重要保證。施工過程應確保定位準確、安裝有序、拼接嚴密、連接牢固，鋪裝應平整、順直。避免玻璃與金屬框架或連接件的直接接觸，應設置墊塊等彈性材料隔離，防止玻璃或型材構件的損傷破壞。

應保證采光頂密封膠的施工質量，使面材之間、面材與構件之間黏結牢固，不發生滲漏。根據施工流程要求，黏結密封施工前須徹底清潔基材表面，避免因玻璃或構件表面存在灰塵、油污影響膠的黏結力。分層打膠時，應對下層膠體表面的灰塵及時清除后再打上層膠體，使之整體發揮良好的膠結性能。密封膠嵌填應密實、連續、飽滿，黏結牢固，不得有氣泡、干裂、脫落缺陷。密封膠膠縫應寬度均勻、光滑平整、沒有氣泡或空穴。

（6）保養維護。重點檢查采光頂外觀形態是否出現異常，整體結構及構件的撓度是否在允許范圍之內；玻璃面板是否有自爆、裂縫、脫落現象，如有損壞及時修復；各類構件、配件是否出現損壞、腐蝕、松動、脫落，如有異常應及時更換或加固；密封材料是否出現老化、裂縫、脫落，是否發生滲漏，對存在的問題采取相應的措施；采光頂表面是否得到定期清潔，如有積雪應及時清除。最重要的是，切不可對玻璃采光頂的潛在隱患視而不見或存在僥幸心理，拖延維修，對發現的問題應及時維修處理，以確保采光頂的安全使用[2]。

3 結束語

玻璃采光頂結構的整體強度、剛度和穩定性至關重要，玻璃、型材和密封材料的性能也是關鍵的影響因素。應從結構設計、材料質量、施工工藝、保養維護等方面采取有效措施，防止采光頂發生玻璃自爆、開裂破損、結構坍塌、面材構件脫落、滲漏、型材腐蝕等形式的破壞。對于一些尚未造成不良后果的隱性問題應及時發現和維修，提高安全意識，確保玻璃采光頂在使用的過程中安全可靠，提升玻璃采光頂的壽命。