极端气候对幕墙玻璃的破坏分析 目录 ⊙今年9月15日台风“莫兰蒂”登陆厦门 ⊙登陆厦门特大台风的风速与风压（词条“风压”由行业大百科提供） ⊙台风破坏玻璃面板的表现特征 ⊙上海地区气候风的统计分析 ⊙玻璃面板破坏要点的归纳 ⊙对台风灾害破坏后的态度 ⊙极端气候风对面板破坏后的善后工作 今年9月15日台风“莫兰蒂”登陆厦门
某超高层半隐框玻璃幕墙
(局部外片玻璃脱落)
厦门五缘湾某海景房，整个临海面的门窗玻璃几乎全部“吹”掉
按规范设计、施工的超高层建筑（词条“超高层建筑”由行业大百科提供）玻璃幕墙依然巍然矗立
按规范设计、施工的超高层建筑玻璃幕墙依然巍然矗立
2014年8月5日
“威马逊”台风席卷海口
大台风后玻璃幕墙
2014年8月5日，海口某大厦幕墙玻璃在超强台风“威马逊”中破损严重，存在极大的安全隐患。
2014年8月5日，海口某大厦幕墙玻璃在超强台风“威马逊”中破损严重，存在极大的安全隐患。
登陆厦门特大台风的风速与风压
2016年9月15日，“莫兰蒂”特大强台风风力:
1999年10月9日，9914号强台风登陆厦门瞬时风速46m/s。
规范基本风压取值，厦门地区10米高处10分钟平均风压值
0.80KN/m2 50年一遇;0.95 KN/m2 100年一遇。
一般规范设计取值30年一遇。
瞬时风速3秒和10分钟(600秒)的时距转换关系一般为：
V3/V600=1:1.42 。 V3=54.9m/s时，W0=1.8838KN/m2;
V60=45.1m/s时，W0=1.2713 KN/m2;V600=V10min=38.6m/s，W0=0.9312KN/m2 。
风速和风压关系一般取P=V2/1600 。
台风作用过于猛烈，风载荷变化多端。风力并非简单的正、负风压，而是非常复杂的作用，推压、吸拉、弯曲、切换、扭转、变向等,只能说尚处“无知”认识。
台风破坏玻璃面板的表现特征
2016年9月15日，14号超强台风“莫兰蒂”登陆厦门，对玻璃幕墙的袭击，所造成的破坏，大致有以下几种表现：
1.临海迎风面曲面玻璃面板破坏，面目全非;
2.开启窗扇大量脱落，局部外片玻璃脱落;
3.玻璃开孔驳爪处严重破坏;
4.底层玻璃门、塔楼裙房结合部位玻璃面板破坏;
5.自封阳台玻璃门窗成重灾区;
6.装饰部件、外遮阳构件吹落等。
玻璃幕墙遭受台风侵袭的主要部位，均是风荷载偏大部位。
1.玻璃面板破坏、碎裂、位移的部位，与风洞试验最大风压分布
区域基本对应;
2.造成损坏底部多大于上部，屋顶及檐口、转角部较普遍;
3.塔楼裙房结合部位即“Hot sport”热点部位问题较多;
4.建筑凹部玻璃、凸出装饰、遮阳构件影响较大;
5.临海阳台封闭玻璃破坏;
6.除连接关系破坏失效外，若干玻璃面板破坏明显，破损严重，表现为厚度薄，面积大。
上海地区气候风的统计分析
1、1971年~2007年风速记录
1971年~2007年风速(m/s)记录(上海崇明，B类，高度4.5m台风季节)。
第一组：n=24
14.0,14.5,11.7,10.0,17.0,12.7,10.7,12.0,17.7,13.3,
12.3,14.7,15.7,12.0,14.7,12.7,9.7,11.7,16.3,18.0,
11.7,12.0,14.0,12.7。
第二组：n=23
9.0,9.7,11.0,13.3,13.3,11.7,10.7,11.0,15.3,11.7,
14.0,12.0,7.3,10.7,14.3,13.0,8.7,12.3,12.9,9.2,
10.0,8.9,9.2。
N=24+23=47
——摘自空气动力学报第28卷第4期，武占科等专文。
数据统计分析：(表一)
2、1974年~2001年各区县各重现期最大风速
1974年~2011年上海各区县10m高度各重现期最大风速(m/s)(表二)
4、时最大风速的方向
5、不同时距、高度风速的换算
玻璃面板破坏要点的归纳
从安全性考虑，技术规范中，对下列玻璃问题应予重视，拾遗补缺。
1.钢化玻璃：
1-1，玻璃破损率 三要素：风载荷、厚度和面积。
钢化玻璃自爆率，上墙应持“零容忍”态度。对于玻璃轻质高强、典型脆性、强度离散（词条“离散”由行业大百科提供）的特点，应考虑其薄板、强度因子、强度分布因子三要素。
1-2，对玻璃面板验收时，应增加提供含铁量、表面强度和破损率三个特征数。
对产品指标应有个性化的制造商保证。对玻璃面板实际厚度有统计数据。
2.夹层玻璃 三要素:剪切强度,粘结强度和工作温度范围。
2-1，剪切强度，三要素，膜片剪切模量、粘结强度和使用温度。
对于夹层玻璃、复合面板、等效厚度、内外片共同工作的特点，应考虑其膜片种类、剪切模量，工作温度对膜片模量的影响，粘结强度问题。夹层玻璃不耐高温，随温度升高膜片弹性模量（词条“弹性模量”由行业大百科提供）、剪切模量及粘结强度极大降低。
2-2，对于玻璃面板验收时，应增加提供剪切强度、粘结强度 和工作温度范围三个特征数。
3.点支承开孔玻璃面板 三要素:大面强度、端部强度和孔边应力（词条“应力”由行业大百科提供）控制。
3-1，玻璃的脆性性质，使其存在大量微裂纹。开孔处应力集中，成为整个面板最薄弱处，这是控制玻璃面板安全性的关键所在。应力集中系数可能达2.35~3.0 。
3-2，对玻璃面板验算时应增加孔边应力主控指标一项。
4.超白低铁玻璃 三要素:含铁量、红外线反射率和低辐射膜使用年限。
4-1，超白玻璃是低铁含量玻璃，因为铁的共生矿物金属镍Ni的含量与含铁量相关，因而影响硫化镍NiS的含量，故而影响自爆率。此外，超白玻璃对可见光的高透射率的同时，热辐射、红外线亦高透射。为了保证热工性能，减低热辐射、红外线的进入，必须保证LOW-E膜对红外线的相应反射效果，必须保证LOW-E镀膜的使用年限。
4-2，对玻璃面板强调含铁量、镀膜玻璃对热辐射、红外线的反射率和LOW-E膜的使用年限，应增加这几项特征性能数据的规定。
5.弯曲玻璃 三要素:加热、弯曲和冷淬均匀性。
5-1，玻璃是高强度、高脆性材料，在非常小变形下即会突然破坏，故不宜冷弯。冷弯使保持高弯曲应力状态及存在逆向回弹作用。而热弯玻璃要经过加热、弯曲、冷淬三道工序的工艺处理，温度分布均匀性、弯曲变形均匀性、冷淬均匀性带来强度分布均匀性的较大离散。
5-2，对玻璃面板验收，应增加提供各批量、个性化的强度分布均匀性特征指标。
5-3,重视曲面玻璃安装适应性.
6.中空玻璃 三要素:合格率、外片粘结强度和气密性。
6-1，中空玻璃成品合格率普遍偏低，应予严格管控出厂、上墙质量，特别是外片玻璃粘结强度和气密性。同时，应重视中空玻璃空气间层内的工作环境，应保证对低辐射LOW-E软弱膜的有利耐用条件，防止缩短使用年限。并应有对LOW-E膜功能存在的检测。
6-2，对中空玻璃面板应提供合格率具体指标，特别是外片粘结强度、气密性，提供具体检测LOW-E膜工作条件的规定。
上述玻璃面板的破坏，来自于风载荷突破规范预料，不可抵抗风力，而玻璃偏弱无能抵抗。建议，希望玻璃制造商、幕墙工程商和材料验收检测单位取得共识，形成标准。幕墙工程，材料是基础。有了优良的玻璃面板质量，才可能有优良的幕墙工程，两者密切协调合作，才能有效预防风险，控制质量安全，担当社会责任。
超大特强台风侵袭破坏玻璃面板，暴露了弱点和不足，坏事变好事,可以促进完善进步。超大特强台风虽然百年一遇，但气候变化极端异常气象条件出现概率增大。针对此种环境，必要的适当强化抗风设计，提高玻璃面板的安全可靠性的控制，还是必要的。
对台风灾害破坏后的态度
台风、地震、异常气象等天灾，是不可抗拒的自然破坏。如何认识风险事件：
a.没有调查就没有发言权。(多闻、多问)
b.没有数据就不要乱讲。所以要慎于言，不失言，知者不言，言者不知，我们对危害、风险知之甚少、甚浅，基本上“无知也”“空空如也”。
c.一次风险事件、事故，“未见颜色而言谓之瞽”“ 道听而涂说，德之弃也”。不是哪一个工程、企业、少数人的事，应该将其视为行业、专业共同的责任，这方面的经验、预防、成果应该行业共享。
d.出了事故不要隐瞒和推卸责任，“小人之过也必文”。
e.是幕墙问题还是窗问题，要分清。
f.是材料问题还是结构，是管理还是技术?
面板破坏后的善后工作
1.宏观对比
美国波士顿汉考克大厦，20世纪70年代初期风暴、龙卷风袭击，十分之一玻璃破碎。
1-1.美国土木工程协会针对1983年阿丽西亚飓风对高层建筑（词条“高层建筑”由行业大百科提供）玻璃幕墙严重破坏，专家特别会议分析主要原因：撞击、风压、内压支承平面外屈曲,玻璃挤压（词条“挤压”由行业大百科提供）、胀缩,安装不合格。
1-2.组织专门研究试验，经20年风雨的窗玻璃，按断裂力学理论，针对玻璃典型脆性材料试验，计算玻璃破损概率。
1-3.在上述试验基础上，制定新的ASTM E1300-系列图表，经验曲线。
2.对灾情的态度
2-1，实事求是调研，没有调查就没有发言权，用数据说话。
2-2，不是哪个项目、哪个企业、哪些人的事，是整个行业、专业的事。
2-3，不隐瞒、不掩盖、不推卸责任，勇于担当，不文过饰非。
2-4，问题导向，视其所以、思其所由，亡羊补牢，预防风险。
2-5，对出现的问题辩证分析，既不绝对否定，也不绝对肯定，解决问题,技术进步。
3.中观行动
3-1，规范的拾遗补缺，重视玻璃面板的问题。
3-2，材料是基础，应用技术要内涵产品应用，发挥特长，克服特短。
3-3，玻璃面板在台风中暴露的问题：
3-3-1，热弯玻璃问题严重，加热、弯曲、冷淬均匀性，强度分布均匀性。安装精准及
变形适应性.
3-3-2，开孔玻璃多有破坏，孔边应力、应力集中，柔性接触材料、施工。
3-3-3，平板玻璃破损概率，预测概率、表面强度、问题缘由。
3-3-4，夹层玻璃粘结强度，剪切强度、膜片模量、使用温度。
3-3-5，中空玻璃合格品率，漏气密封、热反射率、使用年限。
3-3-6，超白玻璃热透射率，反射红外、镀膜环境、使用寿命。
3-4，玻璃幕墙工程和幕墙玻璃品质一体化：
3-4-1，玻璃产品出厂质量保证，现场检测实测。
3-4-2，幕墙工程上墙零容忍破损率，验收条件。
3-4-3，设计、制造、施工的责任制度，管理体制。
3-4-4，规范中应用技术和生产技术的衔接、实验、试验、经验数据。
4.微观具体
4-1，增加质量要求指标(玻璃面板)，玻璃含铁量、破损率、热反射率、红外线透射率、LOW-E膜使用寿命、检查中空玻璃合格率、夹层玻璃使用温度、抗剪强度、钢化玻璃表面强度、夹层玻璃使用温度、热弯玻璃强度分布……
4-2，补充设计计算施工规定：等效厚度计算、使用面积、长宽比、风荷载偏大区域选用(热点)、驳爪柔性处置、样品抽查、统计分析、玻璃供应商个性指标,热弯板片安装要求、膜片选择。
4-3，当下切入点几件事，能否提出技术条件?
4-3-1，列出增补对玻璃面板性能补充要求指标及个性化统计分析。
4-3-2，夹层玻璃等效厚度计算、膜片剪切模量取值、使用温度规定。
4-3-3，玻璃面板打孔的孔边应力取值，减少采用比例。
4-3-4，平板玻璃四边支承时，玻璃破损率估算及表面强度检测。
4-3-5，热弯玻璃均匀性工艺参数检查核定及安装要求，普查。
4-3-6，中空玻璃合格率抽查及出厂质量保证，工作环境温度、紫外线、温度、密封性。
4-3-7，低辐射镀膜温度LOW-E使用寿命的行业共识。
4-3-8，降低钢化玻璃表面强度要求，提高半钢化玻璃使用比例。
4-4，中、长期研究实验工作，建立统计相关关系和经验方程，规范建立在数据基础上。
结束语
认识“极端气候风---玻璃表皮”矛盾对立统一体.
(1), 上海风环境
沿海,台风,极端异常气候风,最大时风速方向,年平均风速,时最大风速,瞬时风速,横向风.
(1949~2005年,大于等于6~8级风84次)
(2),上海风荷载
负风压,基本风压,建筑表皮风压分布,热点部位,群体效应,风洞试验,计算风工程,重现期,
(风压分布,正负风压,持续时间)
(3),幕墙抗风设计
基本风压重现期取值,建筑表皮不同方向、部位、时间,不同玻璃构件,控制风荷载,玻璃破损概率,安全与经济平衡,开窗问题
(风荷载、表皮构件、支承构件三要素;主体、维护、附属三结构.维护墙面、屋面、装饰遮阳构件三系统)
关于本文作者萧愉先生
如果你还不认识萧愉，那小编得赶紧先帮你补补课了，在幕墙行业，这可是知名度相当高的大咖哦!
萧愉说
极端风气候对幕墙玻璃的破坏”这个题目，是我近年来重点思考的一个问题。幕墙专业人要多一些、深一些学习和了解风气候特别是极端风气候的常识，覆面材料特别是玻璃面板的知识。要重视分析“风—玻璃”这一对矛盾统一体。对风的作用下，玻璃面板的表现，覆面抗风设计应有更大的关注和改善。
1.既有幕墙的现场检查，可考虑重点为弯曲玻璃、开启着连接、塔楼和裙房结合部、点支承、玻璃面板开孔驳爪、底层玻璃门、顶部女儿墙及檐口、转角部位、立面装饰构件和遮阳构件以及自封阳台建筑玻璃等。
2.对玻璃面板材料定货验收，应重点强调热弯玻璃加工温度、弯曲、冷淬均匀性和强度均匀性指标记录;夹层玻璃两片玻璃间粘结强度、工作温度范围、膜片剪切模量;中空玻璃合格率、气密性、内外片粘结强度、结露状况;开孔玻璃板片，除大面、端部强度外，更应重视孔边应力、应力集中系数;钢化玻璃表面应力强度、破损率、含铁量;超白玻璃低辐射镀膜的使用年限、红外线反射、透射率等。
3.上海地区有台风侵袭、热带风暴大雨亦时卷来。因此幕墙覆面板片抗风设计，应予特别关注;此外，极端风气候的气象条件，也不容忽视。例如，四川成都虽无台风但异常气象，但2016年8月7日狂风暴雨加冰雹的破坏是严重的。上海亦有过事件案例。对于风荷载的认识有些新的表现，一是强台风袭来时瞬时风速大,基本风压值可能较大超过规范取值;二是负风压在底层较大,似不同于正风压的规律;三是上海地区城市中心年最大风速因建筑密度、台风路径、寒潮强度变化，似有减少趋势;但应关注高层建筑群体横向风引起相互干扰、风致振动、扭转响应等作用。
问题导向,目标导向,一家之言,信言不美——萧愉
编者按
看完萧总的通篇解读，令人肃然起敬，小编忍不住扪心自问，我们从事幕墙这份工作的初衷是什么?是为了赚一点钱，还是为了回馈社会造福大众，当我们掌握大量技术，并且拥有更多信息的时候，不能再仅仅只思考个人的问题，更应该像萧总那样，在一个合适的场合，去普及、去呼吁，让这个行业的发展之路走得更夯实，让人民大众因为我们这个行业而得到便利!
