為什麼上海時代金融中心會發生玻璃幕牆墜落事故？

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新聞鏈接：時代金融中心玻璃幕牆墜落砸壞40多輛轎車
憑題主有限的建築學知識，高層建築的玻璃不是應該有保護膜，使其即使破碎也不會掉落嗎？

鋼化玻璃的無徵兆突然爆裂是一個世界性難題。

跟普通玻璃相比，鋼化玻璃經過熱處理或者化學處理，實際上成為了預應力玻璃，所以強度得到了提高，廣泛應用於玻璃幕牆、玻璃天窗、玻璃地板等領域。而且在外力故意衝擊下發生破壞的時候，不像普通玻璃會碎成帶尖銳稜角的碎片，而是會碎成一大片很小的玻璃小球，基本不會帶來二次傷害。

但是，預應力既是鋼化玻璃的力量來源，也是它的阿喀琉斯之踵。鋼化玻璃的預應力可以簡單的這樣的理解：一根繩子很松垮的拴在兩棵樹之間，那幾乎沒有什麼承載力；如果把繩子繃緊，就可以在上面晾曬被子、衣服，綳得越緊，能承載的衣服越多。鋼化玻璃可以看作是「繃緊」了的玻璃，所以強度很大。同時，鋼化玻璃的一切加工（比如切割、打孔）都要在「繃緊」之前完成，一旦預應力形成，就再也不能切割或者打孔，否則，很可能像拉緊的橡皮筋一樣容易一下子突然綳斷。

由於目前鋼化玻璃生產工藝的限制，一整塊玻璃中有極微量的雜質、氣泡是幾乎不可避免的，整個加工過程中也難免會有刮碰、劃痕。這些極其微小的缺陷，對普通玻璃沒有什麼影響。但由於鋼化玻璃處於「繃緊」的狀態，一點點小缺陷就很可能使它「綳斷」。尤其是玻璃幕牆，位於高層建築外側，內外溫差可能比較大，而玻璃中極其微量的硫化鎳晶體，在溫度變化中會出現明顯的體積膨脹，很容易破壞玻璃的應力平衡，導致整塊玻璃「綳斷」。這些原因導致鋼化玻璃會在沒有任何徵兆的情況下突然發生自爆。

自爆問題目前沒有很好的解決方法，也無法有效的檢測控制。基本來說，全球鋼化玻璃的自爆率大約在千分之五左右。一般說來，因為鋼化玻璃會碎裂成小玻璃球，所以自爆並沒有太大的危險。但是由於高層建築的玻璃幕牆高度很高，爆裂後的鋼化玻璃從高空墜落，即使是小玻璃球也能對地面人員、財物造成很大的傷害。比如題目里這次事故，砸壞了不少汽車，萬幸沒有砸到人。

玻璃貼膜確實會提高玻璃的強度，對小塊普通玻璃的破裂能夠起到粘結玻璃碎片的作用。但是它並不能阻止鋼化玻璃的爆裂，對於高層幕牆中面積很大的單塊鋼化玻璃，也很難粘結住破裂後的玻璃小球。何況質量合格的貼膜的造價不菲。所以，貼膜很難阻止這種幕牆玻璃自爆。

目前並沒有有效的方法阻止高層鋼化玻璃自爆，但它畢竟是個小概率事件。就像雷雨天的閃電，只能祈禱不要落在自己頭上吧。

千分之五的自爆率，可能看上去比較嚇人。但這只是一個估計值，實際準確值很難測量。不僅僅跟玻璃製作工藝水平有關，跟安裝過程有沒有損傷、外界環境也有關係。千分之五可能看起來比較大，但事實上，我說的是所有鋼化玻璃的自爆率，而不是高層幕牆玻璃的自爆率。1000塊玻璃，可能只有200、300塊用來做建築幕牆了，剩下的都去做別的了。1000塊中大約5塊左右會自爆的玻璃並不是均勻分布的，很可能並沒有用在高層幕牆裡。大家如果感興趣的話可以自己搜索一下，有大量的汽車玻璃、浴室淋浴門、玻璃茶几等等的自爆案例，這些的自爆相比玻璃幕牆的自爆，危險性相對要小一些。

如果說製作、安裝質量控制的很好，幾乎沒有任何損傷，那麼基本上只有鋼化玻璃中殘存的硫化鎳晶體會導致玻璃自爆。我們可以參照 The shattering truth about glass 這篇文章提供的數據：

Statistically speaking, around two out of every 1000 toughened glass panels that are produced are likely to contain nickel sulphide inclusions.

也就是說，含有硫化鎳晶體的鋼化玻璃的比率大約為千分之二。根據 Failures - Glass Breakage 這篇文章提供的信息，一般說來，這些鋼化玻璃絕大多數會在2到7年自爆，很少有30年以後才自爆的。硫化鎳晶體導致的自爆在千分之二左右，其它安裝損傷、外界作用導致的也估計為千分之二左右，合計大約在千分之五上下。

目前比較有效防止鋼化玻璃自爆的方法是熱浸測試，也就是在出廠前，把玻璃加熱到290攝氏度，保持此溫度數小時，如果玻璃里有硫化鎳晶體，一般在這個條件就自爆了。當然，這也不是絕對的，熱浸測試只是減少了自爆的機率，但並不能完全杜絕。

經過嚴格的熱浸測試之後的高層建築玻璃幕牆的自爆可能性，可以參考這篇文章 http://www.eckelt.at/en/downloads/produkte/spontaneous_breakage_of_fully_tempered_glass.pdf

鋼化玻璃自爆的可能性取決於玻璃的厚度，玻璃越厚，那麼有潛在缺陷的可能性就越大。舉例來說，一個面積為一萬平米的建築，所有的玻璃幕牆都採用經過熱浸測試的厚度為8毫米的鋼化玻璃，一年內有玻璃自爆的可能性大約為1%。也就是說，100棟類似的建築物里，每年只有1棟會發生鋼化玻璃自爆事故。

有兩種可能1.玻璃自爆墜落 2.隱框玻璃的結構膠老化，玻璃脫落。
1.我國現在一般幕牆上用得比較多的是中空鋼化玻璃，夾膠玻璃，中空夾膠玻璃（單片玻璃只在一些特殊地方或者節省造價才用）。除了有夾膠層的鋼化玻璃（其中夾膠層為兩玻璃間壓黏一層塑料薄片，一般為pvb ，sgp則更好，厚度為1.52等多種厚度尺寸）自爆後都會墜落。有夾膠層則自爆後仍能成片，不會脫離玻璃框。
2.硅酮結構膠有使用壽命，25年以內吧，隱框幕牆（自己百度吧）純靠結構膠承受水平荷載，結構膠老化後，就會脫啊。
ps：躲在群樓下是比較安全的。見到隱框幕牆躲遠點也不錯。

此前發在不易被人發現的評論區。為更多人看到現在幕牆設計及施工中的矛盾，現在發到這裡。
本人做幕牆施工的，首先答主要知道，現行的幕牆設計中基本沒有室外玻璃貼膜這種做法，防止玻璃自爆脫落的通常方法是做成夾膠玻璃。就是中空玻璃室外片（一般是室外片，仰視玻璃為室內片）做成夾膠片；一般來說高層建築為了滿足節能要求，玻璃幕牆會要求做成中空Low-E玻璃，室外片夾膠即玻璃型號一般是6+1.52PVB+6（Low-E)+12A+6,（這裡的6mm厚玻璃和1.52夾膠片厚度是常規厚度，根據建築圖風荷載及雪荷載可調整厚度，Low-E膜的位置南北方也不一致，一般南方在室外片，北方在室內片）。這樣室內片自爆不會傷人，若是室外片自爆，這塊玻璃暫時不會脫離玻璃框，會有足夠的時間更換這塊玻璃。
但是這種做法會帶來一個弊端。那就是一旦發生火宅，此種玻璃很難砸破用以排煙。所以現行的幕牆設計中一般會考慮立面玻璃局部設置應急玻璃，即設置數塊不加膠的中空玻璃。還是有可能自爆傷人（即使是經過熱浸處理的玻璃，自爆率還有千分之一）
這TM真是一個糾結的問題。但是這就是代價。想要風格各異的建築，那外立面幕牆是省不了的，必然要付出安全代價！
PS.有人說隱框玻璃不安全。其實不然。首先國內施工根本未按照規範要求（一般來說根本達不到），隱框玻璃幕牆的玻璃板塊是在工廠里注膠，養護好以後拉到現場安裝。按照要求，結構膠注膠好以後靜止養護3至4天（注意是靜止養護）然後繼續養護至少15天。往往因為進度原因，結構膠剛好固化，就已經拉到現場安裝。其次，現行的隱框玻璃幕牆的系統都有外加保護措施。比如額外增加玻璃護邊一些做法。從設計理論上講，隱框玻璃幕牆是沒有安全問題的。而且隱框玻璃幕牆還有明框無法替代的優點，最明顯的就是其水密性，如果風壓高一點，明框幕牆早就漏的一塌糊塗了。

這是換玻璃過程中遇到較大風力掉落玻璃，和鋼化玻璃自爆沒有任何關係。

據說是玻璃幕牆過份思念地球所致