1 概述
自玻璃誕生之日起，這種無色透明的物質便與建筑結下了不解之緣。隨著“蘋果店”的火熱，通透、純凈的全玻結構系統使玻璃的材料特性發揮到了極致。當我們樂見于越來越大的玻璃幅面、越來越高的幕墻跨度時，全玻結構所具有的設計、施工問題也日漸凸顯。因此，只有充分認識玻璃的特性，了解全玻結構設計、施工的要點，才能在建筑師不斷挑戰技術極限的考驗中，從容應對。
2 玻璃特性分析
玻璃的原子排列為非結晶的整齊物質，規則性低，這是玻璃高透質脆的原因。不同于鋼材經由彈性到塑性的破壞形式，玻璃的應力、應變幾乎呈線性關系，沒有明顯的塑性發展能力，破壞強度值高度離散。玻璃板的抗拉強度與玻璃表面的裂紋深度、形狀及分布高度關聯（見圖1）。當作用有外荷載時，裂紋尖端會產生極高的應力峰值，與其他材料相比，這樣的應力峰值不會因塑性變形而減少。同時，承受長期荷載和發生不良化學反應都會引發此裂紋的擴展，造成玻璃承載力下降，圖2顯示了玻璃強度和荷載作用時間的關系。由于鋼化玻璃表面存在約占其總厚度1/6的受壓區，使其機械性能得到明顯提升，但一旦玻璃表面裂紋擴展到受拉區，玻璃固有的應變能將迅速釋放，鋼化玻璃將立即碎裂。
3 玻璃肋幕墻的構造設計
作為全玻結構，玻璃肋駁接系統運用最為廣泛，在廣泛運用的同時也暴露了一些技術問題。為傳力所需，往往一塊玻璃肋板需要開十多個孔，受力的復雜性及鉆孔帶來的損傷，使得玻璃肋板極易發生爆裂現象，引發安全風險。鑒于此，肋駁接幕墻的構造設計必須充分適應其材料特質及結構特點。
3．1駁接件的設計
從前述的玻璃特性不難看出，在實際工程應用中，應避免玻璃承受長期荷載，且當玻璃作為結構構件使用時，需采取一定的構造措施以應對玻璃突然破裂而造成的安全風險。按照常規的肋駁接系統，面板的自重需通過駁接件傳遞至肋板，由于面板重心與肋板連接件間存在一定間距，面板自重會對肋板產生附加彎矩，影響玻璃肋的承載力。借鑒張拉索桿體系幕墻的構造特點，肋駁接幕墻系統可通過在肋板前端設置不銹鋼索的方式，化解重力、附加彎矩等長期荷載對玻璃肋的不利影響。如圖3所示，不銹鋼索隱藏于面板拼縫處，與面板中心基本重合，通過設于幕墻橫縫的鎖緊螺釘將肋駁接件鎖定于不銹鋼索上，用以固定幕墻面板。隱索的設置不僅可提高玻璃肋的承載力，更可在玻璃肋爆裂時，承托玻璃面板，避免幕墻整體垮塌，增加幕墻整體的安全度。設置重力索后，玻璃肋僅需承擔面板傳遞的水平荷載及自重，傳力更為直接，但為防止因隱索與玻璃肋變位不協調而帶來的附加力，面板駁接件與玻璃肋的連接宜為單孔鉸接方式，通過鉸孔轉動，釋放附加彎矩的不利影響。
3．2拼接節點的設計
為適應大跨度建筑造型，玻璃肋需要通過拼接才能成為整體，其所受的彎矩與肋的跨度平方成正比，跨度越大，拼接處的彎矩及剪力也越大。為減少拼接處內力，拼接位置應盡量靠近支座處。由于玻璃無塑性發展能力，拼接節點無法采用鋼結構的等強連接方式，設置再多的連接螺栓也不能提高拼接接頭的連接強度。為此，業內常采用膠粘方式，即通過涂刷在玻璃與不銹鋼板間的膠水來傳遞彎矩及剪力，形成等強連接。這種方法有效避免了栓接方式孔邊應力集中所帶來的連接節點承載力低下問題，但在具體的構造上還存在一些值得深入分析的要點。
3．2. 1粘接劑的選擇
由于連接節點需要通過粘結劑傳遞內力，因此粘結劑必須具有足夠的粘結強度。環氧類結構膠抗剪及抗拉強度大，膠接接頭能長期承受振動、疲勞及沖擊荷載，且具有較高的耐熱性和耐候性。通常鋼-鋼室溫抗剪強度>25MPa，抗拉強度≥33MPa。曾利用圖4所示的液壓式萬能試驗機進行某類環氧結構膠不銹鋼—玻璃的抗剪試驗，抗剪強度可達17Mpa。同時，試驗結果顯示環氧膠層厚度的均勻度對粘結強度影響甚微，膠水流動性適中，便于施膠。此點可有效解決實際工程中因鋼化玻璃、不銹鋼板表面不平整而造成的膠層厚薄不均，影響粘接強度問題。
不銹鋼與玻璃的線脹系數不同，除考慮傳遞內力外，粘接面還應考慮兩種材質之間的相對溫差位移。圖5模擬了不銹鋼與玻璃在40°C溫差作用下粘接面的溫差應力，計算結果顯示，粘接邊緣應力已達80.8861Mpa，遠大于鋼化玻璃邊緣強度。因此，粘結劑的選擇除了滿足抗剪強度外，還必須具有一定的變位能力，以化解或降低玻璃表面溫差應力。通常，粘結劑的變位能力與粘接強度成反比，粘接強度越高，變位能力越弱，兩者需綜合考慮。
3．2. 2拼接方式設計
圖7顯示了常規的膠粘方式，粘接部位采用整塊不銹鋼板連接上下玻璃肋板。當遇大跨度玻璃肋施工時，按此方法拼裝成型的玻璃肋整體吊裝需配備大量的人力及機具。若為簡化吊裝，采用高空對接方式，則現場的施工環境又不利于粘接質量。此外，粘接用環氧類膠十分穩定，一旦粘接成型，只有通過高溫或者機械切除的方式進行分離。因此，采用此種膠粘方式連接的玻璃肋，即使只是其中一段發生破損也必須全部更換，維修成本高昂。
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