賈哲明　中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海房產(chǎn)建筑段

上海虹橋站是京滬高速鐵路最南端的客運(yùn)車(chē)站，也是上海虹橋綜合交通樞紐的重要組成部分，是目前國(guó)內(nèi)建成的功能完善、設(shè)施先進(jìn)、節(jié)能環(huán)保和現(xiàn)代化程度高的大型鐵路綜合樞紐，與航空、城市軌道交通、地面交通等多種交通方式一起，構(gòu)成功能齊全的立體綜合交通樞紐。

作為一座現(xiàn)代化的新型客站，同時(shí)也是上海虹橋交通樞紐的一個(gè)標(biāo)志性建筑，上海虹橋站的建成使用充分體現(xiàn)了其宏偉華麗的建筑風(fēng)格，其中玻璃幕墻的應(yīng)用從不同的角度呈現(xiàn)出不同的色調(diào)，隨陽(yáng)光、月色、燈光的變化給人以動(dòng)態(tài)美。

隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，在過(guò)去的幾年里，上海虹橋站一直受到玻璃幕墻的玻璃墜落、玻璃自爆、漏水漏風(fēng)等問(wèn)題困擾。鋼化玻璃自爆被稱(chēng)為玻璃的癌癥，所引發(fā)的安全事故時(shí)有發(fā)生，在特定的時(shí)間和地點(diǎn)容易造成人們的恐慌。虹橋站作為集鐵路、地鐵、城市公交、出租等市政交通為一體的大型綜合交通樞紐，客運(yùn)規(guī)模超過(guò)40萬(wàn)人次/日，對(duì)如此重要、人員又如此密集的公共建筑如何預(yù)防預(yù)測(cè)這種玻璃的癌癥，如何預(yù)防因幕墻玻璃破裂而造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失，成為虹橋站日常維護(hù)管理的一項(xiàng)重要的任務(wù)。

1 虹橋站玻璃幕墻

1.1 站房總體

站房總建筑面積217000m2，分高架、地面、地下三個(gè)層面，包括高架候車(chē)廳、東西進(jìn)站廳、地下進(jìn)出站廳、地下人行通廊等。地上用房116500m2，主體地面以上長(zhǎng)度410.2m，寬度162m，其中高架層（9.95m）為鐵路旅客進(jìn)站層，中間為候車(chē)室，候車(chē)室南北兩側(cè)是人行通廊，東西兩側(cè)是進(jìn)站大廳，高架層還設(shè)有設(shè)備夾層、商業(yè)開(kāi)發(fā)層；地面層（±0.00m）為站臺(tái)層，設(shè)基本站臺(tái)2座，中間站臺(tái)14座，有東、西進(jìn)站廳兩個(gè)部分，地面層除VIP客流外基本無(wú)進(jìn)站客流。

1.2 虹橋站外立面幕墻

高架、地面層主立面基本為幕墻裝飾面，包括玻璃幕墻、石材幕墻和金屬幕墻。

（1）南北面為開(kāi)放式石材幕墻、排煙窗、外凸條形石材裝飾條、玻璃條窗、橫明豎隱玻璃幕墻、鋼結(jié)構(gòu)點(diǎn)式玻璃雨棚、鋁板幕墻；

（2）東西立面為開(kāi)放式石材幕墻、橫明豎隱玻璃幕墻、明框玻璃幕墻、隱框玻璃幕墻、鋸齒形單索點(diǎn)式玻璃幕墻、單索點(diǎn)式玻璃幕墻等。

1.3 虹橋站玻璃幕墻

（1）虹橋站玻璃幕墻主要形式：鋸齒形斜單索幕墻，垂直索幕墻，全隱框玻璃幕墻，半隱框玻璃幕墻。

（2）玻璃幕墻的玻璃形式

鋸齒形斜單索幕墻：Low-E鋼化中空彩釉玻璃12Low-E+12A+12超白和6Low-E+12A+6磨砂+0.76+6mm夾膠中空鋼化玻璃

垂直索幕墻：Low-E鋼化中空透明玻璃15Low-E+12A+15超白

全隱框玻璃幕墻：Low-E鋼化中空透明玻璃8Low-E+12A+8

半隱框玻璃幕墻：Low-E鋼化中空透明玻璃8Low-E+12A+8

1.4 鋼化玻璃自爆

上海虹橋站于2010年7月基本建成并投入運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)期間，曾發(fā)生多起幕墻鋼化玻璃自爆問(wèn)題，虹橋站東、西立面近四年的幕墻玻璃自爆統(tǒng)計(jì)如下：

（1）2014年：西立面6片幕墻玻璃自爆，面積26.77m2；東立面8片幕墻玻璃自爆，面積38.73m2；

（2）2015年：西立面1片幕墻玻璃自爆，面積4m2；東立面8片幕墻玻璃自爆，面積 33.45m2；

（3）2016年：西立面5片幕墻玻璃自爆，面積13.2m2；

（4）2017年：西立面1片幕墻玻璃自爆，面積6.95m2；東立面2片幕墻玻璃自爆，面積9.6m2。

2 鋼化玻璃自爆原因分析

（1）虹橋站玻璃幕墻防炸裂設(shè)計(jì)

對(duì)于玻璃自身來(lái)說(shuō)，造成熱炸裂的因素考慮三個(gè)方面：物理性能、力學(xué)性能、缺陷大小與分布；外部條件對(duì)熱炸裂的影響也有三類(lèi)原因：太陽(yáng)輻射、外加荷載、設(shè)計(jì)因素。虹橋玻璃幕墻防炸裂設(shè)計(jì)已著重考慮以下因素：

①玻璃的吸熱率：由于玻璃熱炸裂的機(jī)理是玻璃吸收陽(yáng)光中的紅外輻射，自身溫度升高，與邊部的冷端之間形成溫度梯度，造成非均勻膨脹或受到約束，形成熱應(yīng)力，進(jìn)而使薄弱部位發(fā)生裂紋擴(kuò)展，導(dǎo)致玻璃熱炸裂。虹橋站采用的玻璃進(jìn)行了防熱炸裂設(shè)計(jì)，即采用鋼化玻璃設(shè)計(jì)，玻璃的吸熱率較低，且強(qiáng)度高，耐溫變能力強(qiáng)。

②玻璃的板面尺寸：玻璃的板面尺寸越大，受熱膨脹后的變形也越大，形成的約束反力也越大，相應(yīng)地造成更大的熱應(yīng)力，增加了熱炸裂的幾率，同時(shí)，板面尺寸越大越容易受到其他荷載的更大疊加效應(yīng)。虹橋站采用鋼化玻璃設(shè)計(jì)，玻璃強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，板面尺寸較大的玻璃進(jìn)行了玻璃擠壓應(yīng)力與溫差變形應(yīng)力計(jì)算，考慮風(fēng)荷載、熱應(yīng)力、邊框變形、自重、裝配應(yīng)力的綜合影響；設(shè)計(jì)上與玻璃接觸的材料采用柔性材料，定位安裝、定距壓緊的浮動(dòng)式連接方式，考慮幕墻變位、結(jié)構(gòu)變形等因素的影響。

③玻璃邊緣的加工質(zhì)量：玻璃邊緣拉應(yīng)力最大，加工缺陷也最嚴(yán)重，改善玻璃邊緣的加工質(zhì)量是提高玻璃防炸裂能力的關(guān)鍵因素，虹橋站采用的玻璃邊緣進(jìn)行細(xì)磨倒角，安裝時(shí)剔除有嚴(yán)重缺陷的玻璃。

（2）通過(guò)查閱相關(guān)資料，理論上鋼化玻璃自爆相關(guān)的影響因素，包括鋼化應(yīng)力的大小、雜質(zhì)顆粒尺寸的大小、顆粒所處的位置、溫度變化的大小等。

①鋼化應(yīng)力的影響：隨著鋼化應(yīng)力的增大，處于雜質(zhì)位置的鋼化應(yīng)力加上雜質(zhì)顆粒引起的局部應(yīng)力的總和大于玻璃本身的強(qiáng)度易發(fā)生自爆，對(duì)于給定的雜質(zhì)尺寸和位置，鋼化應(yīng)力越大越容易發(fā)生自爆。

②顆粒尺寸的影響：顆粒尺寸的增大將大大增加局部應(yīng)力集中，鋼化玻璃自爆概率隨顆粒尺寸減小而大幅度減小。

③顆粒位置的影響：雜質(zhì)顆粒距離玻璃橫截面的中性層越近越容易發(fā)生自爆，在零應(yīng)力點(diǎn)至玻璃表面的壓應(yīng)力區(qū)間，雜質(zhì)的存在幾乎不引起鋼化玻璃的自爆。

④溫度的影響：引起顆粒表面受壓的原因很多情況下是由于溫度變化引起，熱應(yīng)力引起的顆粒膨脹或玻璃收縮都可產(chǎn)生顆粒表面受壓，當(dāng)雜質(zhì)顆粒的膨脹系數(shù)大于玻璃的膨脹系數(shù)，升溫過(guò)程產(chǎn)生界面壓力；當(dāng)雜質(zhì)顆粒的膨脹系數(shù)小于玻璃的膨脹系數(shù)，降溫過(guò)程產(chǎn)生界面壓力。

⑤玻璃體積的影響：體積越大的玻璃含有缺陷的概率越大，玻璃的體積越大，自爆概率相對(duì)也越大。

（3）在虹橋站玻璃幕墻防炸裂設(shè)計(jì)和鋼化玻璃自爆理論影響因素的基礎(chǔ)上，對(duì)虹橋站運(yùn)營(yíng)中鋼化玻璃自爆的原因進(jìn)行分析，起因可分為兩種：

一是由鋼化玻璃可見(jiàn)缺陷引起的自爆。隨著虹橋站運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，幕墻鋼化玻璃可能出現(xiàn)可見(jiàn)缺陷，如表面劃痕或邊緣缺陷的發(fā)展等。當(dāng)玻璃邊部有破痕或微小裂紋時(shí)，這些瑕疵很容易受到熱應(yīng)力的影響，隨著溫差的增大，熱應(yīng)力導(dǎo)致裂痕逐步加大最后導(dǎo)致玻璃破碎。

二是存在于玻璃內(nèi)部的雜質(zhì)顆粒，在鋼化玻璃生產(chǎn)過(guò)程中是不可避免的，其本身對(duì)玻璃并無(wú)任何損害。當(dāng)玻璃被安裝在幕墻時(shí)，由于外界溫度升高，若雜質(zhì)顆粒的膨脹系數(shù)與玻璃不相同，可能導(dǎo)致玻璃的自爆。

3 幕墻玻璃自爆預(yù)防

由于玻璃本身是一種脆性材料，抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，在斷裂過(guò)程中幾乎沒(méi)有任何塑性變形，破壞往往是突發(fā)性的和災(zāi)難性的。虹橋站幕墻玻璃雖然通過(guò)鋼化、夾膠來(lái)避免鋼化玻璃自爆后的散落，但任何一起幕墻玻璃的自爆都可能造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、中斷運(yùn)營(yíng)等惡劣的后果，預(yù)防鋼化玻璃自爆成為虹橋站安全運(yùn)營(yíng)中的重中之重。在鋼化玻璃自爆原因分析、虹橋站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中幕墻玻璃自爆統(tǒng)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，可以采取以下措施預(yù)防和減少鋼化玻璃自爆：

（1）加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)維修，主要是采用人工檢查、觀察的手段，在車(chē)站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中定期、全面檢查玻璃幕墻，及時(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃表面劃痕、邊緣缺陷等可見(jiàn)缺陷的發(fā)展，及時(shí)修理、更換玻璃，避免因可見(jiàn)缺陷引發(fā)的玻璃自爆的發(fā)生；

（2）雜質(zhì)顆粒因?yàn)闊o(wú)法簡(jiǎn)易檢驗(yàn)而繼續(xù)存在，容易成為虹橋站運(yùn)營(yíng)中幕墻鋼化玻璃自爆的主要因素。根據(jù)虹橋站運(yùn)營(yíng)過(guò)程中幕墻玻璃自爆的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以選擇對(duì)幕墻玻璃自爆集中的部位，例如虹橋站東、西立面玻璃幕墻進(jìn)行鋼化玻璃自爆風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)和預(yù)測(cè)，尋找到玻璃自爆風(fēng)險(xiǎn)源。

鋼化玻璃自爆風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)和預(yù)測(cè)應(yīng)由專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)人員，采用專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行，出具風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)報(bào)告，提出幕墻玻璃養(yǎng)護(hù)維修的建議和意見(jiàn)。

（3）加大日常檢查頻次，及時(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃幕墻自爆情況。在房屋、構(gòu)筑物非承重構(gòu)件檢查周期規(guī)定的基礎(chǔ)上，在大型樞紐客站，安排檢查人員每周對(duì)各部位的幕墻玻璃進(jìn)行巡視檢查，及早發(fā)現(xiàn)、及早更換維護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

玻璃幕墻自重較輕，工業(yè)化程度較高，可在現(xiàn)場(chǎng)快速安裝，另一方面，玻璃幕墻相比傳統(tǒng)的抹灰墻面、瓷磚墻面，建筑效果更好，美觀、通透，給人以極強(qiáng)的現(xiàn)代感。

但對(duì)于類(lèi)似上海虹橋站這樣一個(gè)緊密銜接鐵路、城市軌道交通、城市公路交通等各種交通方式的現(xiàn)代化客運(yùn)中心，人員流動(dòng)頻繁、人流密集，玻璃幕墻的廣泛使用增加了其日常維護(hù)的難度，玻璃幕墻的安全問(wèn)題成為鐵路工作者亟待解決的難題。

加強(qiáng)客站運(yùn)營(yíng)中及極端天氣下對(duì)玻璃幕墻的巡視檢查，根據(jù)需要對(duì)幕墻玻璃進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)，是減少玻璃自爆的有效手段，同時(shí)也為廣大旅客安全出行提供了有力保障，實(shí)現(xiàn)了“人民鐵路為人民”的宗旨。

[1]上海虹橋站設(shè)計(jì)文件.

[2]上海虹橋站竣工資料.

[3]玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范JGJ1-2-2003.

[4]鐵路運(yùn)輸房建設(shè)備大修維修規(guī)則（試行）.

[5]玻璃幕墻安全性能檢測(cè)評(píng)估技術(shù)規(guī)程DG/T108-803-2005.

[6]包亦望,劉小根.玻璃幕墻安全評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè).