贴膜中空玻璃在既有幕墙玻璃改造中的应用

郭振黔 贺 勇 申屠文巍

（贵州省建筑材料科学研究设计院有限责任公司）

1 前言

幕墙玻璃在高层建筑的应用非常广泛，尤其是在高层公共建筑中。由于玻璃自身的质量轻，成本低，装饰性强，能将建筑功能与建筑美学融为一体，已成为现代城市的标志，成为一个城市靓丽的风景。随着高层建筑使用幕墙越来越普遍，时有高空玻璃坠落伤人毁物的事件发生，高空玻璃幕墙被人们视为“空中炸弹”，在社会上造成很大的负面影响，引起国家和政府的高度重视，陆续出台了一系列新规和条例，严格要求幕墙的使用必须安全防坠落、防飞溅。

2 既有幕墙建筑存在的能耗与安全问题

我国玻璃幕墙的使用是先有应用后有管理，先有工程后有法规；，因此玻璃幕墙的安全与节能方面存在不可忽视的隐患，尤其是早些年的幕墙建筑中很大一部分为单层玻璃结构，安全性能与节能效果都很差，其高能耗和安全性都不符合现行国策。

据统计显示，2005年前所建设的各种幕墙建筑，其能源消耗约30～46%。必须进行节能改造的约占50%；2005～2010年期间建造的玻璃幕墙，需要改造的约占20%左右。另外，部分玻璃幕墙粘贴产品的性能及标准较低，大量既有玻璃幕墙建筑存在不同程度的安全隐患。2005～2007年间，我国幕墙协会曾组织50名幕墙专家，从南到北抽取了100座存在安全隐患的幕墙的数据，结果表明9.86%的幕墙存在伤人损物的隐患。在整个幕墙建筑中能耗及安全玻璃所占比重为80%以上。既有幕墙建筑的改造势在必行，很有必要。

3 玻璃属性

玻璃是一种脆性材料，玻璃之所以在建筑外窗上得到广泛应用，原因之一就是它的耐压强度高，硬度也高。玻璃的理论强度值大约为1010～1.5×1010Pa，而实际强度不足108Pa，比理论强度差很多，抗张强度也比抗压强度小。

表1 不同材料的弹性模量、理论强度与实际强度

由表1可看出，块状玻璃的实际强度比理论强度低得多，与理论强度相差2～3个数量级。块状玻璃实际强度这样低的原因，是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂纹和内部不均匀区及缺陷的存在造成应力集中所引起的。为了克服表面微裂纹的影响，提高玻璃的强度，建筑玻璃通常采用淬冷（物理钢化）或表面离子交换（化学钢化），以获得压应力层，从而强化表面，使其强度增加。

玻璃钢化虽然增强了强度，但钢化玻璃存在0.3%的自爆率，也同样存在安全隐患，为此国家政策要求新建幕墙建筑必须用均质钢化玻璃、超白玻璃或夹胶玻璃，而这些玻璃的成本都很高，给既有幕墙改造带来不小压力，也是幕墙改造推进较缓慢的原因之一。

4 贴膜玻璃

贴膜玻璃是在玻璃表面贴一层PET膜，增强了玻璃的强度和韧性，同时具备防坠落、防飞溅的功能。

建筑膜的基材PET，是一种多层的功能化的聚酯复合薄膜材料，抗拉伸能力、耐久性、坚固性、高韧性、耐潮和耐高低温性极佳。PET分子结构高度对称，属于线性纤维树脂，具有一定的结晶取向能力和较高的成膜性，是通过真空技术、离子技术与薄膜物理、精细化工技术对PET片进行染色、紫外线喷涂、磁控溅射、夹层合成等多种工艺处理，使其具有极高隔热效率、高张力、高伸张度、强抗酸碱性以及具有安全功能等不同物性的膜片，可分为热反射膜和低辐射膜。热反射膜可以让足够的光线进入室内，而将大部分的太阳能的热量反射回去，加工制造中可以通过调控遮蔽系数，在与中空玻璃配合使用时，可在炎热的夏季保持室内温度不会升高太多，从而降低室内空调负荷，起到节省空调费用和节能的作用。低辐射膜能透过一定量的短波太阳辐射能，使太阳辐射热进入室内，被室内物体所吸收，同时又能将90%以上的室内物体辐射的长波红外线反射保留于室内，在与中空玻璃配合使用时，能充分利用太阳光辐射和室内物体的长波辐射能，起到保温和节能效果。同时，建筑窗膜具有超强韧性，可缓解玻璃抗折强度低、受冲击易碎的缺陷，极大地提高了玻璃的抗冲击强度，可避免因玻璃碎裂和脱落、碎片飞溅而造成人身伤害事故，达到了A类贴膜玻璃标准，即具有阳光控制和低辐射及抵御破碎飞散功能，以适应于商业大楼、住宅、商店橱窗、银行柜台、汽车、船舶等不同场所的需要。

表2 PET膜主要性能指标测试对比

表3 抗风压强度及破坏性试验

我们筛选0.1mm、0.07mm、0.042mm三种厚度的膜片用3.3mm厚的玻璃进行试验对比，从安全性、膜片的拉伸强度和经济效益等方面进行对比，从表2中0.042mm厚度的膜片物理性能中纵横向抗拉强度分别为71MPa和67MPa，满足《贴膜玻璃》（JC 846-2007）中要求贴膜玻璃的膜片物理性能纵向抗拉强度≥55MPa，横向抗拉强度≥50MPa的要求。抗风压试验，从表3中3.3mm厚的玻璃其抗风压值达8.8kPa/m2，远高于规范对6mm玻璃抗风压值5.0kPa/m2的要求。

5 社会效益及经济效益

玻璃幕墙分为隐框、半隐框、明框、单元式及点式等成本费用有很大的差别，一般安装费用在1000～3000元/m2之间，半隐框和明框安装费用在1200/m2左右；其中材料费比重约为75%，人工费比重约为8%，其他费用比重约为15%，拆除费用约为105元/m2。以1200元/m2为例，各项费用所占比例如表4。

从以上各表可以看出既有幕墙用安全玻璃进行替换的总费用为1350元/m2，用贴膜中空玻璃进行替换仅需260元/m2，共节约成本1090元/m2，所带来的经济和社会效益是巨大的，市场前景可观。

表4 每平米各费用所占比重

表5 材料费用所占比重

表6 每平米贴膜中空玻璃各项费用

6 结束语

6.1 贴膜玻璃是破解既有玻璃幕墙改造的难题最好方法

既有建筑幕墙改造自2007年启动后，政府主管部门先后出台了一系列节能改造政策，但在有关设计规范、施工工艺及机械设备等缺失的情况下，既有幕墙改造推进缓慢。改造升级相对于安装新建，综合技术要复杂得多，具体表现在改造的施工组织、工作量、环境、安全、工期、质量等诸多环节上，甚至包括拆除技术、新旧之间埋件的焊接技术等。因而在当下改造设计、工艺、技术及设备等研究和推广不足的情况下，各地幕墙改造多在低水平的维修层面徘徊。目前为止，全国仅有10余项玻璃幕墙升级改造项目，大部分城市仍处于改造空白状况。

贴膜玻璃在既有玻璃幕墙不改变其结构的情况下，只在玻璃表面贴一层膜就能满足安全性的要求，省去了结构重新设计、拆除构架的问题。

6.2 贴膜玻璃安装简单、安装时间短

在现有幕墙结构不需要改变的条件下，只需要将原有的玻璃拆除换上贴膜玻璃即可，是目前幕墙改造成本最低，施工时间最短、最便捷的方案。