用全钢化玻璃代替普通真空玻璃结构中的两块普通玻璃即为全钢化真空玻璃。全钢化真空玻璃作为新一代节能玻璃,因具有避免结露、节能绝热、隔声降噪、高强度、抗风压等诸多优势而被广泛应用于建筑领域、家电领域、农业领域和光伏建筑一体化领域。随着节约能耗的呼声日益增长,全钢化真空玻璃的结构与性能受到越来越多的关注。支撑物是全钢化真空玻璃的重要构件,它的设计是生产全钢化真空玻璃的关键。
由于全钢化真空玻璃呈真空状态, 则址下片玻璃受大气压的作用,故支撑物的主要作用就是抵抗大气压,且避免玻璃变形。全钢化真空玻璃中心区域热导由热导、支撑物热导和残余气体热导组成。
(1)在生产王艺和其他构件参数相同时,全钢化真空玻璃导热系数与支撑物的排布方式灰关联度大。推断出支撑物的排布方式对全钢化真空玻璃导热系数的贡献大。因此,在全钢化真空玻璃设计过程中,应尽可能减少单位面积支撑物的数量,有助于大限度地降低玻璃的导热系数。
(2)支撑物材料的导热性与全钢化真空玻璃导热系数的关联度也较大,仅次于排布方式。其他支撑物参数与全钢化真空玻璃导热系数的关联度按大小排序为:支撑物的形状、支撑物的布放间距、支撑物的尺寸。
弧形玻璃幕墙虽然非常美观,但传统的建造方法成本非常高。玻璃板通常采用 "热弯",即用模具或的机器对玻璃进行加热和成型,这是一个非常耗能的过程,并会产生多余的废物。冷弯玻璃是一种更*的替代方法,即在施工现场将平板玻璃弯曲并固定在框架上。考虑到材料的脆性,设计出一种既美观又可制造的形式是非常有挑战性的。现在,一种交互式、数据驱动的设计工具让们可以做到这一点。
该软件由来自奥地利科学技术研究所(IST)等多个研究机构的科研团队创建,用户可以交互式地操作一个立面设计,并立即收到关于面板化的可制造性和美学的反馈,用于浏览设计师想法的各种实现方式。该软件基于一个在物理模拟上训练的深度网络来预测玻璃面板的形状和可制造性。除了允许用户交互式地调整意向设计外,它还可以自动优化给定的设计,并可以很*地集成到的常规工作流程中。
热弯玻璃
该软件和研究成果在SIGGRAPH Asia 2020上进行了展示。
热弯玻璃自19世纪起就开始使用,但直到20世纪90年代才开始普遍使用。不过,这种工艺仍然非常昂贵,而且运输弯曲玻璃的物流也很复杂。大约十年前,人们开发出了一种替代产品—冷弯玻璃。它制作成本低,运输方便,几何和视觉质量也比热弯玻璃好。这种技术还允许使用类型的玻璃,并准确预估面板上的变形应力。
设计冷弯玻璃幕墙需要一个庞大的计算。奥地利IST博士后、共同作者Ruslan Guseinov解释说:"虽然可以计算出单个面板何时会破裂,或者为额外的载荷提供安全系数,但对于传统的设计工具来说,处理由数千块面板组成的整个立面实在是太复杂了。" 此外,使用计算机与传统的计算方法来获得每次改变时的应力和形状,将花费太长的时间。
因此,该团队的目标是创建一个软件,使用户(非)能够交互式地编辑一个表面,同时接收每个面板的弯曲形状和相关应力的实时信息。他们采用数据驱动的方法:团队进行了100多万次模拟,以建立一个可能的曲面玻璃形状数据库,用建筑学中传统的计算机设计(CAD)格式表示。然后,在这些数据上训练了一个深度网络(DNN)。这个DNN地预测了给定的四边形边界框架的一个或两个可能的玻璃面板形状,这些形状可以用到绘制的立面草图中。
共同作者Konstantinos Gavriil补充道:"我们知道一个给定的边界并不能地定义面板,但我们没有预料到DNN能够找到多个解决方案,即使它**见过一个边界的两个备选面板。" 从一组解决方案中,程序会选择适合外立面设计的面板几何形状,同时考虑到框架的平滑度和反射等特征。
用户可以调整模型,以减少应力并以其他方式改善整体外观,此外还可以随时自动优化设计,找出 "适合 "的解决方案,大大减少了不可行的面板数量。后,要么所有的面板都可以安全地建造,要么用户可以选择对其中的几块面板进行热弯。一旦用户对外形满意,程序就会导出建造外墙所需的平板形状和框架几何形状。
为了测试模拟的准确性,该团队制造了框架和玻璃面板,包括在较高压力下的面板。在坏的情况下,他们观察到了与预测形状的微小偏差(小于面板厚度),所有的面板都可以按预期制造。该团队进一步验证了数据驱动的模型真实、有效地再现了模拟的输出。
玻璃幕墙相信大家并不会陌生,平时走在街上也可以看到诸多写字楼、商业大厦、**建筑都是采用玻璃幕墙的。现在很多门店、别墅还有酒店客房的装修也会选择采用玻璃幕墙,其实就连我们常接触的阳光房也属于玻璃幕墙的一种,在现代的城市建筑中玻璃幕墙正逐渐成为审美主流。
玻璃幕墙应用的优缺点及主要问题
玻璃幕墙的起源于发展
玻璃制造技术的不断进步,促进了玻璃在建筑行业的应用与发展,玻璃幕墙的发展路径与轨迹为大致可以分为以下几个阶段:人类活动早期住宅的窗、哥特式教堂建筑时期及其后继时期、植物花园温室及商业街廊、工业建筑的启蒙式应用、办公及写字楼大面积的普及。
被国际公认的早应用玻璃幕墙的建筑是由威利斯·杰斐逊·波尔克设计、于1918年建成的美国旧金山哈里德大楼,它采用钢筋混凝土结构,玻璃幕墙挂在伸出外墙轴线3英尺的悬臂水泥板上,它具备了现代建筑幕墙的所有特征:具有玻璃面板和支承玻璃面板的结构体系、相对与主体结构有一定变形能力、不承担主体结构所受作用。
以后,随着与国流的日益频繁,国外一些的建筑科技和技术逐渐的被引入国内,建筑幕墙技术在我国得到了长足的发展。1981年在展馆正立面出现了国内片玻璃幕墙工程,具备了现代玻璃幕墙的特征,可以作为我国玻璃幕墙时代的开始。
为什么用玻璃幕墙?
幕墙是建筑物的外衣,也是建筑物的灵魂,是建筑风格水平的外在表现,而玻璃作为一种美观而便于使用的设计材料,这让很多设计师在设计中依赖于通过玻璃去创造美感,我们也可以发现身边的玻璃幕墙建筑越来越多。玻璃这种材质也非常符合建学,比如可以营造空灵感、延伸感。
写字楼等高层办公建筑对自然采光的需求比较高,玻璃幕墙采光很好。玻璃幕墙的设计在白天光线充足的时候会让建筑内部更显开阔,玻璃幕墙够大气够清晰,可以看到外面的景色,让人们可以在一个通透的空间中享受美景享受生活,给人们带来了视觉与精神上的舒适感。
玻璃幕墙应用的优缺点及主要问题
玻璃幕墙性能上的优缺点
玻璃幕墙采用由镜面玻璃与普通玻璃组合,隔层充入干燥空气或惰性气体的中空玻璃。中空玻璃有两层和三层之分,两层中空玻璃由两层玻璃加密封框架,形成一个夹层空间;三层玻璃则是由三层玻璃构成两个夹层空间。中空玻璃具有隔音、隔热、防结霜、防潮、增加采光度、抗风压强度大等优点。
玻璃幕墙也存在着一些局限性,例如光污染、能耗较大等问题。建筑的幕墙上采用了涂膜玻璃或镀膜玻璃,当直射日光和天空光照射到玻璃表面时由于玻璃的镜面反射而产生的反射炫光。但随着玻璃幕墙技术的发展以及新材料技术的不断出现,现在建筑中的玻璃幕墙所用材料已经能较好的解决光污染及能耗问题。
玻璃幕墙使用层面主要问题
安全问题是玻璃幕墙实际使用后需注意的,玻璃幕墙因长期使用而出现损耗、裂纹甚至脱落,掉落碎片炸伤路人。这种事故确实发生过,并且不只一例。其实曾有多地门发布过相关通知对玻璃幕墙的使用进行限制,指出非使用要求不得采用大面积使用,其中要求指机场、剧院等公共建筑,写字楼、酒店。
还有就是成本问题,玻璃幕墙相对于传统的瓷砖结构要贵一些,而且幕墙工程竣工验收一年后,要对幕墙工程进行一次全面检查,此后每5年应检查一次,实际应用中玻璃幕墙的检测维护价格也不低。但是玻璃幕墙所带来的感官享受和楼宇价值的提升也是传统瓷砖结构所无法到达的。
SGP胶片是胶片公司开发的离子型胶片, 是乙烯与甲基丙烯酸酯为主要成份的共聚物,含1%离子,胶片与玻璃的粘结力主要是离子键发挥作用,PVB胶片与玻璃的粘结是胶片中的COH基和玻璃中Si OH氢键相互形成粘结力。采用SGP胶片生产的玻璃夹层粘结强度比用PVB胶片生产玻璃高出许多、剪切模量更是提高了50倍、撕裂强度也能提高5倍。
虽然SGP胶片性能优越, 但我国无现行规范做依据, 对采用SGP胶片作为中间膜生产的夹层玻璃的应用产生局限性。如需采用, 只有通过SGP胶片夹层玻璃的等效强度计算,为实际工程中的应用提供理论数据支持,同时需经检测机构对幕墙防撞性能、幕墙抗风压性能、幕墙平面变形性能等检测均满足设计及相关规范要求后方可采用。
虽然目前无现行规范做依据, 但通过SGP胶片夹层玻璃的等效强度计算,为在实际工程中的应用提供的玻璃窗、幕墙,公建的玻璃屏障、门窗、阳台护栏、楼梯间玻璃栏板、隔断;较典型建筑有候机航站楼及车安全隔离大众的场所。如博物馆、银行、展览厅、办事大厅、珠宝店等需通透但在可能发生击、偷盗、了理论数据支持,同时经过各项检测均满足设计及相关规范要求, 采用SGP胶片夹层玻璃替代单片玻璃是可行的,也是较为经济的方案,可以广泛用于下述工程。
在易发生人身伤害的地方,如通道边、临街建筑站候客厅的玻璃屋顶、玻璃天井、倾斜安装的玻璃窗、幕墙,玻璃不会破碎造成伤害。
、防盗、防爆、放冰雹需求的建筑物,要求抢劫的场所用到的防层玻璃;爆炸、有毒的生产及试验场所,既要观察其反应情况、又要防止因爆炸、夹层玻璃所能承受较大荷载,并可满足透明观看要求:可用做深水窥视镜、海洋馆、潜艇观察窗等;在玻璃上印上图案做成高强度玻璃做有效果的地板。**高层的建筑物、公共建筑外立面安全玻璃。现有毒有害物品造成影响人身安全和健康,也需应用具有防爆功能的夹层玻璃。地板、玻璃走廊。SGP胶片代建筑高度越来越高、体量越来越大,**高层、**大建筑的外立面需要承受更大的风荷载、结构产生的体系应力、地震作用和温度变化带来的影响,要求玻璃有更高的承载能力和刚度要求,而且在高空中万一玻璃爆损还要有一定的剩余粘结力而不会造成坠落,采用SGP胶片生产的夹层玻璃非常适合用于**高建筑、**大建筑的外立面玻璃。**大规格建筑玻璃。追求建筑效果的现代建筑理念,越来越追求单片玻璃的大尺寸、大版面, 采用SGP胶片生产可**过10m以上长度的建筑玻璃或装饰玻璃柱,可以满足其安全性、视角效果的需要。
玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰方法,是现代高层建筑时代的显著特征。非常的时尚,也非常的现代化,一些**性的建筑也采用了玻璃幕墙的墙体装饰方法。玻璃幕墙,是指由支承结构体系可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑护结构或装饰结构。墙体有单层和双层玻璃两种。玻璃幕墙和玻璃胶是一对小伙伴。玻璃胶是幕墙必需的材料。那么幕墙用的玻璃胶都有哪些呢?
类:硅酮结构密封胶
用于幕墙玻璃与背衬铝合金框架间的连接和传递荷载的“构件”。
此类胶必须具备相当高的抗张、抗剪切强度,抗反复拉伸、压缩和剥离粘结强度。还需要较高的弹性模量,在正负应力很高的情况下仍能保持其胶层的基本形状,防止玻璃因变形过大而破裂。而硅酮结构密封胶强度高,即压缩强度>65MPa,钢-钢正拉粘接强度>30MPa,抗剪强度>18MPa,能承受较大荷载,且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀,在预期寿命内性能稳定,适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。
因此,硅酮结构胶可以广泛用于金属、陶瓷、塑料、橡胶、木材等同种材料或者不同种材料之间的粘接,还可以部分代替焊接、铆接、螺栓连接等传统连接形式,结合面应力分布均匀,对零件无热影响和变形。其中,硅酮结构胶在工程中主要用于构件的加固、锚固、粘接、修补等;如粘钢,粘碳纤维,植筋,裂缝补强、密封,孔洞修补、道钉粘贴、表面防护、混凝土粘接等。
第二类:硅酮耐候密封胶
用于隐框玻璃幕墙的玻璃或其它材料接缝处填缝的胶!
这类胶除抵挡风雨的侵入外,还须适应幕墙玻璃板片之间因气候温差变化而产生的热胀冷缩,使接缝宽度改变仍能粘接牢固。一般允许伸缩度应达到接缝宽度的±25%,我们称之为位移能力。
第三类:中空玻璃用结构密封胶
隐框玻璃幕墙的胶。
一般用于有框铝合金玻璃幕墙的中空玻璃,多采用聚硫胶在中空玻璃外侧进行一次性密封,中空玻璃四周嵌于铝合金框架中,一般五年不结露。但是聚硫胶的粘接强度低且不耐玻璃透过来的阳光中紫外线的照射。所以很多人在考虑,是否能用聚硫胶代替中控玻璃用结构密封胶呢?不能!因为在隐框幕墙中没有铝合金外框遮光,中空玻璃的外层玻璃自重及所受荷载,均要以中空玻璃胶传给内侧玻璃。因此中空玻璃硅酮结构胶的作用是聚硫胶所代替不了的,否则在负的风压作用下,外侧玻璃有下落的危险。
四:硅酮结构密封胶又分为单组份、双组份、酸性固化胶和中性固化胶
单组份硅酮密封胶可直接涂敷于铝材和玻璃之间粘接,它靠吸收空气中的潮气而进行水解,缩合反应由表及里而固化,要求打胶室内清洁,温度不低于23℃,相对湿度不低于40%,否则将影响固化,使胶层强度降低。
单组份硅酮胶分酸性和中性,酸性胶固化时释放醋酸,对隐框幕墙用的真空磁溅射法生产的镀膜玻璃的膜层起腐蚀作用而成花脸,因此应使用中性硅酮结构胶。
双组份硅酮结构胶在使用前必须向基胶中加入催加剂,在的打胶机内充分混合涂敷铝材和玻璃之间,进行粘接固化。双组份胶都是中性胶。
基于市场信息整理来看,从2020年四季度开始,确实已经有数条原产建筑玻璃的生产线转产光伏玻璃,以弥补光伏玻璃短期供不应求的缺口。
盛文宇表示,这其实是一个市场化自我调节的局面。从春节之后传统建筑玻璃与光伏玻璃价格变动的情况上来看,已经出现了方向相反的走势,建筑玻璃因产能转产而供应减少,价格大幅回升。光伏玻璃价格却出现了小幅下降。“未来具备转产条件的生产线预计依然会成为市场化调节的关键途径,成为调节光伏与建筑玻璃产能的桥梁。”
“对于我们来说,虽然都是玻璃,但光伏玻璃是另一个不同的产业,在生产、销售渠道、运营模式上都没有经验。而浮法玻璃作为我们的本业,在目前利润情况尚可的情况下不会轻易尝试转产。” 河北望美实业集团部负责人霍东凯告诉记者,浮法玻璃跟光伏玻璃应用领域上有差别,目前来看并不能形成有效的替代。“除非在光伏产能过剩之后大量转产浮法玻璃对浮法玻璃造成比较大的影响,会考虑其他的发展路径,否则,浮法玻璃依旧会沿着固有供需结构进行循环。”
对此,隆众资讯分析师苗云萍也表示,浮法玻璃和光伏玻璃的生产工艺是不同的,直接转换难度和成本都比较高。“在光伏玻璃十分紧缺的状况下,部分浮法玻璃产线可以生产2mm的玻璃代替一部分光伏背板,但不能代替面板,而且这样的浮法玻璃产线也十分有限。”
此外,也有玻璃企业反映说,光伏计划筹建中的产能已经很大了,有在抢跑,有在等命令,大家在等待国家政策明朗。在此基础上,浮法玻璃转产的可能不会很大。
事实上,玻璃企业转产还存在较高的行业壁垒等问题。
张凌璐表示,首先,光伏玻璃产线建设周期较长、初始投资额较高。尽管国家已明确光伏压延玻璃和汽车玻璃项目可不制定产能置换方案,但由于光伏玻璃原片窑炉建设周期在18个月以上,短期内原片窑炉产能仍无法实现大规模扩张。
其次,光伏玻璃生产的连续性很强,玻璃透光率、减反性能、强度性能等技术壁垒较高。这些技术壁垒在一定程度上也限制了光伏玻璃产线的快速扩张。
后,市场认定也需要比平板玻璃更长的周期。新建产能若非建立在原有的市场份额基础上,很难长久生存下去。
例如,转产光伏玻璃的生产线是否能够具有毗邻原料聚集地,是否能够得到具有竞争力的原料采购成本,是否拥有稳定的熔窑技术升级技术,是否拥有良好的运输通道作为依托从而降低运输成本等。这些因素可能导致转产企业成本大幅提升从而降低竞争力和存活率。
“只有在光伏玻璃价格利润明显**浮法玻璃的时段,部分浮法玻璃产线会从普通白玻转产**白玻璃应用于光伏电池背板。” 方正中期分析师魏朝明表示,在政策严控建筑玻璃产能而放开对光伏玻璃产能限制的当下,光伏玻璃相对建筑玻璃的**额利润是暂时的。浮法玻璃装置转产光伏玻璃将承担转换成本与市场风险,以及建筑玻璃利润**光伏玻璃时的不可转回风险,预计转换规模较为受限。
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