何去何从的玻璃幕墙

阮小林

何去何从的玻璃幕墙

阮小林

玻璃幕墙的困扰

近年来各地不断有玻璃幕墙自爆的安全事故发生，“玻璃雨”引发了全社会对于玻璃幕墙安全性的讨论。而在今年的3月，住房和城乡建设部下发了“进一步加强玻璃幕墙安全防护工作”的通知，进一步引发了全社会的高度关注，各地媒体的集中报道更是将玻璃幕墙推到了风口浪尖。然而，玻璃幕墙的问题出在哪？既然玻璃幕墙被广泛使用，那么如何应对这些问题则是需要我们思考的。——编者按

在2015年春节休假结束不久，住房城乡建设部在3月4日下达了一份名为“进一步加强玻璃幕墙安全防护工作”的通知（以下简称通知），在通知中明确规定：“新建住宅、党政机关办公楼、医院门诊急诊楼和病房楼、中小学校、托儿所、幼儿园、老年人建筑，不得在二层及以上采用玻璃幕墙。”

随后这条通知被各大媒体以“七类建筑二层以上禁用玻璃幕墙”为题先后转载，一时间让人感觉好像玻璃幕墙的使用将受到了严格的限制。

玻璃幕墙的困惑

近年来，在个别城市偶发的因幕墙玻璃自爆或脱落造成的损物、伤人事件，危害了人民生命财产安全，引发社会关注。

玻璃幕墙“空中炸弹”的名头也早在社会中形成了许多负面影响，媒体关于此类的报道也早屡见不鲜：

2003年，一位天津的音乐教师被从天而降的“玻璃子弹”击中左手，永远丧失了弹奏音乐的能力。

2004年6月北京海淀剧院大厅玻璃幕墙的一块2平方米大的玻璃从10米高处摔落，10多名正在大厅买票的观众尖叫着跑出剧院。所幸，没有人员受伤。

2005年投入使用的南宁国际会展中心竣工后的几个月内，先后有50多块玻璃破碎，其中导致一位女工被砸伤。

2006年，首都博物馆新馆刚刚修建完成、开馆运营。一天闭馆之后一块玻璃毫无预警地发生了爆炸。小小的碎片从30米高空坠落，将一楼咖啡厅的一张餐桌砸得粉碎。

2010年3月1日，广东省广州市越秀区某商业广场二楼，一块长4米、宽1.5米的橱窗玻璃突然爆裂，碎片凌空飞落，楼下一路过的老太太被碎片划伤，送医院接受治疗。

2011年4月25日，国定路四平路口的富庆国定大厦，1103室靠南侧一面玻璃幕墙玻璃突然整块下坠，砸落至四楼女儿墙平台。玻璃成颗粒状散落，其实部分砸至楼下丰收日大酒店门口，砸中了两辆车辆。

2011年5月18日，上海一天之内发生3起高楼玻璃幕墙坠落事件。

2014年8月26日中午，玉林市人民中路国际购物中心商业街一块玻璃自6楼天顶掉落，幸好未伤及过往市民。

2014年11月22日，广州天河区太古汇商场一座大厦还发生幕墙玻璃碎裂事故，十多辆汽车被坠落的玻璃砸中。据媒体报道，这已是太古汇自建成后发生的第3次玻璃幕墙爆裂掉落事件。

由于幕墙问题引起了政府部门的重视，媒体的相关报道也多了起来，仅在今年，就发生了多起玻璃幕墙导致的安全事故：

3月3日滕州汇龙和谐康城B座北侧十几层高的位置一块玻璃脱落，砸坏汽车。

4月5日福州台江区红星美凯龙商场玻璃幕墙脱落砸破汽车的后挡风玻璃。

5月30日西安位于朱雀路南二环附近的朱雀酒店，玻璃幕墙脱落，多辆汽车被砸。

6月2日大连火车站写字楼的窗户和建筑玻璃幕墙被大风吹倒，幸好未造成人员和财产损失。

6月6日，宝鸡一座大厦27层一块玻璃幕墙自爆坠落，楼下几辆车被轻微砸伤。

6月10日，停靠在邢台市区天一城A座南侧的一辆宝马轿车，不幸被一块从20米高处落下的钢化玻璃砸坏。

7月15日太仓受台风“灿鸿”影响，市区财富大厦一户业主的窗户玻璃被大风吹落，连带大厦的一块玻璃幕墙一起坠落，将停在下面的4辆汽车砸坏。

安全事故频发，使得民众谈“幕”色变，如今的城市万千大厦耸立，人们和车辆行走在其中，谁也不想天下横祸。由此可见“通知”是十分有必要的。

早在1958年，著名建筑师密斯·凡·德·罗和菲利普·约翰逊合作设计，建筑设计了第一个全玻璃幕墙建筑。该建筑位于美国纽约市的西格拉姆大厦，高158米，40层，使用了琥珀色着色玻璃，用铜合金做门窗型材。因玻璃幕墙造型简洁、豪华、现代感强，具有很好的装饰效果，当时引起了很大的轰动。特别是用幕墙代替了墙体，自重轻，相当于砖砌体墙体的1/12，混凝土墙体的1/10；施工周期大大缩短，仅用一般建筑墙体施工周期1/3时间;所以，一时间建筑幕墙在全世界范围内迅猛发展，形成一种流行建筑风格。这座建筑被后人誉为20世纪建筑的丰碑。建筑被称为空间的艺术，而幕墙的使用解放了建筑的立面，使得室外景观以前所未有的视角引入到室内空间，不再受制于传统立面设计的束缚。

幕墙是建筑的外墙围护，不承重，像幕布一样挂上去，故又称为“帷幕墙”，是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的轻质墙体。如果没有幕墙，将很难形成奇异美观的建筑外形，特别是一些超高层建筑，比如轰动世界的迪拜塔，再比如落成不久的上海中心大厦，螺旋上升的外型，如果没有幕墙，几乎无法完成。

而实际上，“进一步加强玻璃幕墙安全防护工作的通知”也肯定了幕墙的作用，通知中写到 “玻璃幕墙因美观、自重轻、采光好及标准化、工业化程度高等优点，自20世纪80年代起，在商场、写字楼、酒店、机场、车站等大型和高层建筑的外装饰上得到广泛应用。”自1981年，北京长城饭店开工，兴建了我国第一个大型建筑幕墙工程，从此以后，幕墙在我国得到了飞速的发展。据不完全统计，在近20年的时间里，玻璃幕墙在中国已突破5亿平方米，玻璃幕墙的市场使用量以年均500万平方米的速度增长，截至2012年，中国已有的玻璃幕墙已占全球总量的85%。

姑且不论玻璃幕墙作为高层建筑和超高层建筑的外围护结构具有自重轻和外型美观的优势，中国建筑科学研究院研究员赵西安曾表示，500米以上的建筑只能选择玻璃幕墙，玻璃因而成为一种无可替代的幕墙材料。仅玻璃幕墙现有如此大的体量，其实问题不仅是限制使用可以解决的。

产品的升级与发展

据住建部的“通知”显示，造成玻璃幕墙安全危害的原因，除早期玻璃幕墙工程技术缺陷、材料缺陷等因素外，对人员密集、流动性大等特定环境、特定建筑的安全防护工作重视不够，玻璃幕墙维护管理责任落实不到位，也是重要原因。任何产品和技术都是在不断进步和发展的，玻璃幕墙也不例外。

玻璃幕墙的缺陷主要体现在玻璃和结构胶上。首先是玻璃，早期的玻璃幕墙大多采用的是钢化玻璃，由于玻璃中杂质的体积膨胀，钢化玻璃存在着“自爆”的风险。根据业内的统计数据，1%～3%的钢化玻璃会在毫无征兆的情况下突然粉碎。即使人们用第二次“淬火”的方法进行再次处理，将一批不稳定的玻璃提前“引爆”，钢化玻璃的自爆率也只能降到0.1%～0.3%，而不可能降到0。因为难以处理，这种令建筑师头疼的特性一度被称为“玻璃癌症”。2009年，深圳市公安局发布了一份《严禁高楼落物》的公告，里面介绍，从25楼落下“指甲大小”的物体，到达地面时所形成的冲力已经足以击穿人类的头骨。如果玻璃从300米高空坠下，那到达地面时的速度“不亚于撞上飞机的小鸟”。

其次是结构胶，玻璃幕墙是通过结构胶将玻璃固定在附框上的，而结构胶会出现老化现象，老化的表现主要是粘接力和拉伸强度、断裂伸长率、弹性恢复率等性能的明显变差，严重时胶体会变得很硬，失去弹性。老化的表现也有初期和长期，高分子在初期的老化降解过程中首先是核心交联点发生降解，这样胶的交联密度是下降了，强度下降了，但是高分子基本的链还在，所以虽然他的伸长率增加了，但是回弹率下降了，老化已经开始了。但是如果深度老化，高分子已经慢慢分解了，甚至挥发掉，剩下更多的是填料，所以弹性很差，就会粉化、硬化。一旦密封胶老化，玻璃很可能会脱落。目前国内结构胶一般寿命只有10年，但大多数情况都达不到的，因为紫外线的照射、酸腐蚀、油污的原因使得寿命大大降低，如果外部环境恶劣，可能寿命只有一半。

以上两个部分体现出玻璃幕墙需要注意两方面的问题，一方面是材料问题，一方面是维护问题。

玻璃幕墙之所以成为“空中杀手”其原因无外乎玻璃的自爆和脱落，其实只要解决好这个问题，玻璃幕墙所存在的风险并不高于其它外围护结构。

针对玻璃自爆的问题，住建部“通知”给出了指导意见：“玻璃幕墙宜采用夹层玻璃、均质钢化玻璃或超白玻璃。”

夹层玻璃：夹层玻璃是由两片或多片玻璃，之间夹了一层或多层有机聚合物中间膜，经过特殊的高温预压（或抽真空）及高温高压工艺处理后，使玻璃和中间膜永久粘合为一体的复合玻璃产品。玻璃即使碎裂，碎片也会被粘在薄膜上，破碎的玻璃表面仍保持整洁光滑。这就有效防止了碎片扎伤和穿透坠落事件的发生，确保了人身安全。在欧美，大部分建筑玻璃都采用夹层玻璃，这不仅为了避免伤害事故，还因为夹层玻璃有极好的抗震入侵能力。中间膜能抵御锤子、劈柴刀等凶器的连续攻击，还能在相当长时间内抵御子弹穿透，其安全防范程度可谓极高。

均质钢化玻璃：均质钢化玻璃是指经过特定工艺条件处理过的钠钙硅钢化玻璃。通过均质炉（热浸炉）采用对流方式加热。令热空气流平行于玻璃表面并通畅地流通于每片玻璃之间，且不应由于玻璃的破碎而受到阻碍。在对曲面钢化玻璃进行均质处理过程，应采取措施防止由于玻璃的形状的不规则而导致的气流流通不通畅。空气的进口与出口也不得由于玻璃的破碎而受到阻碍。钢化玻璃自爆原因是玻璃制造过程中混入硫与镍杂质，在高温下生成硫化镍。硫化镍有二种结晶，高温时（t＞380℃）是α相、低温时是β相。在钢化时由于急速冷却，α相来不及转变成β相。在使用过程中，常温亚稳的α相慢慢转变成稳定的β相，伴随约4%的体积膨胀才引起钢化玻璃自爆的。均质炉的作用是使硫化镍α相彻底转变为低温稳定的β相，出炉的玻璃均不可能再自爆（引爆）。

超白玻璃：超白玻璃是一种超透明低铁玻璃，也称低铁玻璃、高透明玻璃。它是一种高品质、多功能的新型高档玻璃品种，透光率可达91.5%以上，具有晶莹剔透、高档典雅的特性，有玻璃家族 “水晶王子”之称。超白玻璃同时具备优质浮法玻璃所具有的一切可加工性能，具有优越的物理、机械及光学性能，可像其它优质浮法玻璃一样进行各种深加工。无与伦比的优越质量和产品性能使超白玻璃拥有广阔的应用空间和光明的市场前景。由于超白玻璃原材料中一般含有的硫化镍等杂质较少，在原料熔化过程中控制的精细，使得超白玻璃相对普通玻璃具有更加均一的成分，其内部杂质更少，从而大大降低了钢化后可能自爆的几率。

幕墙作为一种产品，已有半个世纪的历史，任何产品都很难做到在诞生之时便是完美的，玻璃幕墙亦是如此，半个多世纪来，玻璃幕墙不论从材料、设计、施工上都有了长足的发展，很多遭人诟病的问题其实已经从技术上得到解决。

很多媒体报道欧美发达国家限制幕墙的使用，但其限制原因主要是在节能方面，比如美国的对玻璃玻璃使用限制是在《节约能源法》中提出的，德国也是如此。而幕墙的节能问题早已有了很大改善，比如充氩双层低铁Low-e玻璃、变色玻璃窗，就在不久前，海宁白领氏集团与南玻集团三银Low-E玻璃签约，白领氏大厦幕墙将全部采用南玻集团生产的世界建筑领域最尖端的三银Low-E玻璃，此产品是国内全新概念的红外线屏蔽玻璃（全新三银Low-E玻璃），是当前世界建筑领域公认最节能、最符合人性需求的建筑玻璃。在玻璃幕墙的节能问题上，我国已然十分先进。

随着国家对于建筑节能的要求，针对既有幕墙的节能问题，节能玻璃贴膜产品国内已有多家企业研发成功，此外，使用玻璃贴膜不旦使得节能效果有显著的提高，更可以有效的防止玻璃自爆带来的危害，对既有玻璃幕墙的自爆防范是最佳的选择。

幕墙产品需要维护

由于结构胶有一定的使用年限，纵然符合欧标结构胶寿命可以长达25年，定期的维护仍然是必不可少的。幕墙虽然是建筑外围护结构，但并不能像砖墙一样对待，反而更像是高档的家具，幕墙是高新技术产品，需要维护。绝大部分发生事故的玻璃幕墙都缺少检测和维护，在很多报道中，甚至连幕墙的责任人都存在争议，检测和维护谁来做？

我国早在1996年就颁布了《玻璃幕墙工程技术规范》，其中规定：“玻璃幕墙在正常使用时，每隔5年应对玻璃、密封条、密封胶等进行全面检查。”

2006年住房和城乡建设部颁布了《既有建筑幕墙安全维护管理办法》，规定“既有建筑幕墙的安全维护，实行业主负责制”“建筑幕墙工程交付使用后，原则上每10年就要进行一次安全性鉴定”。

住建部要求，要严格按照国家有关法律法规、标准规范的规定，明确玻璃幕墙安全维护责任，落实玻璃幕墙日常维护管理要求。玻璃幕墙安全维护实行业主负责制，建筑物为单一业主所有的，该业主为玻璃幕墙安全维护责任人；建筑物为多个业主共同所有的，各业主要共同协商确定安全维护责任人，牵头负责既有玻璃幕墙的安全维护。玻璃幕墙竣工验收1年后，施工单位应对幕墙的安全性进行全面检查。安全维护责任人要按规定对既有玻璃幕墙进行专项检查。遭受冰雹、台风、雷击、地震等自然灾害或发生火灾、爆炸等突发事件后，安全维护责任人或其委托的具有相应资质的技术单位，要及时对可能受损建筑的玻璃幕墙进行全面检查，对可能存在安全隐患的部位及时进行维修处理。

我国多省市对于玻璃幕墙的管理也出台了许多管理办法，针对区域内的幕墙建立档案，并形成专项维修资金。

◆《福建省既有建筑幕墙安全维护管理实施细则》建筑幕墙工程在竣工验收交付使用后，原则上每十年就应进行一次安全性鉴定。十年一次的安全性鉴定，算是“大体检”。除此之外，针对不同构件还有不同检查时限。《实施细则》规定，竣工验收一年后，应对幕墙工程继续进行一次全面检查，此后每五年检查一次。施加预拉力的拉杆或拉索结构的幕墙工程在竣工验收后六个月，必须进行一次全面的预拉力检查和调整，此后每三年应检查一次。幕墙工程使用十年后，应对该工程不同部位的结构硅酮密封胶进行粘接性能的抽样检查，此后每三年宜检查一次。

◆《广州市玻璃幕墙管理办法》明确了禁止采用玻璃幕墙的范围及其规划控制、结构安全性论证、玻璃幕墙的安全使用维护责任主体、日常维护保养、定期检查、安全性鉴定、防护措施。特别要求，业主单位在完工15日内要将玻璃幕墙的初始信息，后期定期检查、安全性鉴定、维修等情况录入全市的玻璃幕墙信息管理系统。相关部门每年开展抽查，发现问题及时向社会通报。

◆杭州今年将对2006年起施行的《杭州市城市房屋使用安全管理条例》进行修订，新增的重要内容之一就是对建筑幕墙的安全维护管理进行规范。建筑幕墙自竣工验收合格交付使用后，至少每十年要进行一次安全性检测鉴定。当幕墙出现面板、局部墙面等变形、脱落、爆裂现象，受风暴、火灾等造成损坏，安全性检测鉴定同样必不可少。《修订草案》提出，要建立建筑幕墙专项维修资金制度。也就是说，交付使用的新建建筑，建设单位在房屋所有权初始登记前，应当向房屋使用安全管理部门缴存建筑幕墙专项维修资金，用于幕墙的检查、检测、维修。

◆威海市根据山东省住建厅的要求，玻璃幕墙安全维护实行业主负责制，要明确既有幕墙安全维护责任人，8月底前，各区市建设主管部门将建立全市既有幕墙信息系统。威海市住建局要求，各区市建设主管部门要建立全面完整统一的既有幕墙信息系统，今年8月底前全市既有和在建玻璃幕墙工程全部普查建档，幕墙有了“身份档案”后，将按时进行检查，确保其安全可靠。

◆无锡市建设信息中心将老城三区100多幢玻璃幕墙建筑纳入到“玻璃幕墙信息管理系统”。无锡市建设信息中心表示，这个系统收录幕墙的信息都是从“老家底”开始，包括幕墙项目基本信息、幕墙主要材料情况、参建单位信息、幕墙管理（产权）单位信息等“源头信息”，每块玻璃幕墙都是从“出生”开始追踪记录，没有按时进行检查的，将进行竣工检查预警和定期检查预警。

◆上海市已对所有的玻璃幕墙建筑实施“一楼一档案”管理，如果有哪一幢楼逾期没有对玻璃幕墙进行检查，管理平台上相应的红灯就会闪烁预警，相关部门就会立即发出整改通知单督促警告，超过一定期限，将实施进一步的处罚措施。同时，针对玻璃幕墙坠落后难以即刻筹集采取补救措施所需资金问题，还设立了玻璃幕墙专项维修基金，今后凡是新建建筑采用玻璃幕墙的，建设单位必须在房屋所有权初始登记前，按照相关规定缴存维修资金；既有建筑采用玻璃幕墙的，其业主必须在5年内一次性或分批缴存维修资金。

◆苏州市出台了《关于建立我市公共建筑房屋健康档案管理系统的实施意见》，完成了相关方案的编制以及软件系统的开发，对全市公共建筑房屋基本信息、健康状况信息以及附属幕墙状况信息进行收集、处理、录入，基本建立基于地理信息系统（GIS）的全市公共建筑房屋健康档案管理系统。通过专门开发的幕墙安全管理模块，采取定期普查等手段，实现了全市幕墙的全寿命安全管理。

除了设计与维护外，国外的建筑设计师非常注重幕墙与周边的环境，比如在玻璃幕墙大厦周围配建裙楼或绿化带，来克服玻璃幕墙自爆的缺陷。裙楼或绿化带能组成一个安全的缓冲带，从而保证玻璃幕墙一旦出现问题发生坠落，只会掉在缓冲带上，避免伤人。

总而言之，玻璃幕墙引发的安全隐患绝大多数是因为过去的幕墙技术不足和缺乏维护造成的，玻璃幕墙产品在半个世纪以来已有了长足的进步和发展，现在的技术可以解决这些不足，而且超高层的建筑越来越多，根据世界超高层建筑学会的新标准，300米以上为超高层建筑。在全球已建成的79座超高层中有25座在中国；全球在建的125座超高层中有78座在中国。面对越来越多的超高层建筑，玻璃幕墙是必不可少的，玻璃幕墙给这个世界带来了无数精美、华丽、独特的建筑，未来也将创造更多建筑奇观，为我们打造一个精彩的世界。

玻璃幕墙作为建筑外围护结构必然受到风荷载（风压）和温度的影响，每个地区风力强度和频度，受热条件等因素都不一样，因此决定了对玻璃因地区、楼层高度的不同而选择不同规格、不同型号、不同颜色的玻璃。玻璃用于外墙的要求起码要考虑承受两种应力：一种是承受风荷载能力，一种是承受热应力能力。应对上述应力进行认真验算，选用适当的玻璃才能减少自爆。玻璃本体质量，对自爆也极为重要，如平板玻璃和浮法玻璃相比较，平板玻璃的厚薄均匀度、平整度，玻璃表面的质量均比浮法玻璃质量差。因此平板玻璃承受风荷载能力及热应力能力也弱。如对玻璃进行半钢化、钢化，其抗风压及热应力能力有较明显的提高。半钢化玻璃或钢化玻璃，其表面最终形成压应力，因此玻璃抗压强度比抗张强度高得多，所以能经受弯曲、冲击和温度变化。

国内生产该种玻璃厂家甚多，由于不同做法，不同设备，及其它各种原因，质量差异很大。