U型玻璃的安全性
U型玻璃安全性研究的必要性
U型玻璃是一种异形玻璃产品，普通钢化炉难以对其进行钢化处理，存在成品率低、钢化均匀性差的问题。因此，国内使用的U型玻璃多数并非钢化玻璃，而是退化玻璃。钢化玻璃属于安全玻璃，退化玻璃不是安全玻璃，因此普通U型玻璃的应用受到限制。但U型玻璃在形状和性质方面都很特殊，与普通平板玻璃差异较大，有必要对其安全性进行细致研究，为建筑设计与产品应用提供充分依据。本研究报告所指U型玻璃均为未经钢化处理的普通U型玻璃。
U型玻璃安全性研究技术路线
玻璃的安全性主要指其抵抗破坏的能力，以及破坏后对人身的伤害程度。现行国际和国内玻璃相关标准通常以抗弯强度、落球冲击性能、散弹袋及双轮胎冲击性能3项试验指标进行评价（钢化玻璃还包括碎片状态指标）。本研究也以这三类试验为基础，通过合理设置试验方案（参见第4章），详细测试U型玻璃各项安全指标。作为对比，在相同条件下测试平板玻璃（浮法玻璃、钢化玻璃），并通过试验数据的比较分析，对U型玻璃安全性作出客观评价。
U型玻璃安全性试验研究
承载力与抗弯强度
1. 试样与试验方案
2. 试验结果（略）
3. 试验结果分析
玻璃承载力与抗弯强度可表征建筑玻璃抵抗风荷载、雪荷载及结构应力、安装应力等的能力。承载力是玻璃整体破坏前可承受的最大荷载，采用力的单位；抗弯强度是玻璃破坏前单位截面可承受的最大应力。
比较U型玻璃与平板玻璃的抗弯强度发现，翼面朝上时，强度仅约为浮法玻璃的1 / 2、钢化玻璃的1 / 6；翼面朝下时，略高于浮法玻璃，约为钢化玻璃的1 / 3。
计算U型玻璃强度时考虑了两翼截面面积，加之压延生产工艺产生的微小缺陷较多，因此其强度低于浮法玻璃。考虑实际建筑设计与应用中，U型玻璃通常仅按腹板面积承载，这里也按相同投影面积（即承载力与腹板面积）计算U型玻璃强度，称为等效抗弯强度。
按此计算，厚度为6mm的U型玻璃，翼面朝上时强度为浮法玻璃的8倍、钢化玻璃的3倍；翼面朝下时，为浮法玻璃的4倍、钢化玻璃的1.5倍。厚度为7mm的U型玻璃强度更高。
落球冲击
1. 试样与试验方案
试验方案：落球冲击试验旨在确认玻璃或玻璃构件是否保持规定的最低强度或粘结强度。
以下标准涉及玻璃落球冲击：G B 15763.2 - 2005标准使用1040 g钢球从1m高度冲击；G B 15763.2 - 2009标准使用1040 g和2260 g钢球从各高度冲击双层玻璃，检查破碎后胶片是否外露；G B 9656 - 2003标准包含两项落球冲击试验，一项使用2260 g钢球从4m高度冲击双层玻璃，观察是否穿透；另一项使用227 g钢球冲击双层或钢化玻璃，冲击高度根据玻璃种类和厚度确定。钢化玻璃的冲击高度为2m或2.5m，双层玻璃为8.5m ~ 12m，观察钢化玻璃是否破碎，或双层玻璃剥落碎片质量是否超标。上述标准均采用或修改采用国际标准，在指标上与国际标准完全一致。
综合上述标准要求，制定以下试验方案：分别使用227 g、1040 g和2260 g钢球冲击U型玻璃构件的冲击点，高度由低到高逐渐增加，直至构件上片玻璃破碎或构件被穿透。作为对比，对610 mm×610 mm的浮法玻璃与钢化玻璃进行落球冲击试验，高度由低到高增加，直至破碎。
2. 试验结果
U型玻璃采用压延法生产，与浮法工艺相比，其表面和内部微小缺陷更多，因此受到冲击等机械力作用时更容易损坏。比较U型玻璃与平板玻璃冲击试验结果可见，U型玻璃冲击破碎高度略低于同厚度平板玻璃，主要由生产工艺决定。对于U型玻璃组合构件，腹板中心与边缘的冲击破碎高度基本相同。
U型玻璃通常组合成构件使用。采用扣合形式组合时，虽然上片玻璃的破碎高度与单片相同，但整个构件的穿透高度大幅提高。厚度为6mm或7mm的U型玻璃，227 g钢球穿透高度可达7000 mm，相当于6mm钢化玻璃的抗冲击水平；1040 g钢球穿透高度在1000 mm以上，相当于8mm浮法玻璃的抗冲击水平。厚度为6mm的U型玻璃扣合构件，2260 g钢球穿透高度为800 mm，相当于6mm浮法玻璃的抗冲击水平。
在U型玻璃腹板内侧贴有机膜后，227 g钢球穿透高度超过12000 mm，相当于8mm以上钢化玻璃的抗冲击水平（受试验设备限制，12m为最大冲击限值）；1040 g钢球穿透高度超过7000 mm，相当于8mm钢化玻璃的抗冲击水平。
U型玻璃是一种建筑型材，通过弯折的两翼，实现普通平板玻璃不具备的特殊性能。
1. 出色的承载能力：翼面方向影响承载力，翼面受压时，U型玻璃承载力为受拉时的1.5 ~ 2倍。承载力随厚度增加而提高，7mm厚U型玻璃承载力为6mm厚玻璃的1.6 ~ 2.2倍。与同投影面积的浮法玻璃及钢化玻璃相比，U型玻璃承载力优良：翼面受压时，分别为同厚度浮法玻璃的8.8倍、钢化玻璃的2.8倍；翼面受拉压应力时，分别为同厚度浮法玻璃的4.4倍、钢化玻璃的1.7倍。
2. 较高的等效抗弯强度：翼面受拉应力时，U型玻璃抗弯强度为翼面受压时的2倍。强度是材料特性的表征，U型玻璃抗弯强度与厚度无关。翼面受拉应力时，其抗弯强度与同厚度浮法玻璃相近；翼面受压时，为同厚度浮法玻璃的1 / 2。按相同投影面积计算，翼面受压时U型玻璃抗弯强度为同厚度浮法玻璃的8倍；翼面受拉应力时，为同厚度浮法玻璃的4倍。
U型玻璃采用扣合组合并覆膜时，提高了构件的抗穿透性能。
U型玻璃的落球冲击、散弹袋冲击及双轮胎冲击能力略低于同厚度浮法玻璃。
U型玻璃扣合组合使用时，尤其在贴有有机膜的情况下，抗落球、特别是小钢球的穿透能力大幅增强，内片玻璃的破坏载荷高度远高于同厚度钢化玻璃。在散弹袋冲击与双轮胎冲击下，拼接玻璃构件内玻璃的破坏载荷高度相当于同厚度浮法玻璃。
U型玻璃以独立单元组成构件用于建筑，受到冲击而破坏时，呈现单元破坏的特点。
仅冲击点所在的U型玻璃破坏，周围玻璃单元仍保持完好。与普通玻璃构件相比，其破坏范围较小，有助于减少玻璃破碎时对人身的伤害。
U型玻璃安全性研究的必要性。U型玻璃是一种异形玻璃产品，普通钢化炉难以对其进行钢化处理，存在成品率低、钢化均匀性差的问题。因此，国内使用的U型玻璃多数是退火玻璃，而非钢化玻璃。钢化玻璃属于安全玻璃，退火玻璃不属于安全玻璃，普通U型玻璃的应用因而受到限制。但U型玻璃的形状及性质十分特殊，与普通平板玻璃差异很大，有必要对普通U型玻璃的安全性开展细致研究，为建筑设计及产品应用提供充分依据。本研究所指的U型玻璃均为未经钢化处理的普通U型玻璃。U-GLASS安全性研究的技术路线：玻璃安全性主要指抵抗破坏的能力及破坏后对人身的伤害程度。现有国际与国内玻璃标准通常以抗弯强度、落球冲击性能、散弹袋及双轮胎冲击性能评价，钢化玻璃还包括碎片状态。本研究以这三类试验为基础，合理设置试验方案（参见第4章），详细测试U-GLASS各项安全指标。作为对比，在相同条件下测试平板玻璃（浮法玻璃、钢化玻璃），通过试验数据比较分析，客观评价U型玻璃安全性。U型玻璃安全试验：承载力与抗弯强度。1.试样与试验方案。2.试验结果。结果表明，玻璃的承载力与抗弯强度可表征其抵抗风荷载、雪荷载、结构应力、安装应力等静荷载的能力。承载力是玻璃整体破坏前可承受的最大荷载，采用力的单位；抗弯强度是玻璃破坏前单位截面面积可承受的最大应力。比较U-GLASS与平板玻璃的抗弯强度发现，翼面朝上时，强度仅约为浮法玻璃的1 / 2、钢化玻璃的1 / 6；翼面朝下时，强度略高于浮法玻璃，约为钢化玻璃的三分之一。计算时计入两翼截面面积，加之压延工艺造成的微小缺陷，U型玻璃强度低于浮法玻璃。考虑实际建筑设计及应用中通常仅按腹板面积计算，本文也按相同投影面积（即仅按承载力与腹板面积）计算U型玻璃强度，称为等效抗弯强度。按此计算，厚度为6 mm的U型玻璃，翼面朝上时强度为浮法玻璃的8倍、钢化玻璃的3倍；翼面朝下时，为浮法玻璃的4倍、钢化玻璃的1.5倍。厚度为7 mm的U-GLASS强度更高。落球冲击。1.落球冲击试验旨在确定玻璃或玻璃构件是否保持一定最低强度，或对于夹层玻璃而言是否保持最低粘结强度。以下标准涉及落球对玻璃的冲击：GB 15763.2-2005,《建筑用安全玻璃 第2部分：钢化玻璃》采用1040g钢球从1 m高度冲击；GB 15763.2-2009,《建筑用安全玻璃 第3部分：夹层玻璃》采用1040g和2260g钢球从不同高度冲击夹层玻璃，观察破碎后胶片是否外露。落球冲击试验分两种：一种用2260g钢球在4M高度冲击夹层玻璃，观察是否穿透；另一种用227g钢球冲击夹层玻璃或钢化玻璃，冲击高度依玻璃种类及厚度确定。钢化玻璃冲击高度为2m或2.5 m，夹层玻璃为8.5 m ~ 12m，观察钢化玻璃是否破碎，或夹层玻璃碎片质量是否超标。上述标准均等同或修改采用国际标准，在指标上与国际标准完全一致。综合上述标准要求，制定以下试验方案：分别用227g、1040g和2260g钢球冲击U型玻璃构件的冲击点，高度由低到高逐渐增加，直至构件上片玻璃破裂或构件被穿透。作为对比，对610mm、610mm浮法玻璃与钢化玻璃进行冲击试验，高度由低到高增加，直至破碎。2.结果显示，U-GLASS采用压延法生产，其表面和内部的微小缺陷多于浮法玻璃，因而易受冲击等机械力破坏。比较U型玻璃与平板玻璃冲击试验结果可见，U型玻璃的冲击破碎高度略低于同厚度平板玻璃，这主要由生产工艺决定。对于U型玻璃组合构件，腹板中心与边缘的冲击破碎高度近似相同。U型玻璃通常组合成构件使用，采用扣合组合时，虽然上片玻璃的破碎高度与单片相同，但整个构件的穿透高度大幅提高。厚度为6 mm或7 mm的U型玻璃，其227g钢球穿透高度为7000mm，相当于6mm钢化玻璃的抗冲击水平；1040g钢球穿透高度超过1000mm，相当于8mm浮法玻璃的抗冲击水平。厚度为6mm的U型玻璃扣合构件，其2260g钢球穿透高度为800mm，相当于6mm浮法玻璃的抗冲击水平。在U型玻璃腹板内侧覆有机膜后，227g钢球穿透高度超过12000mm，相当于超过8mm钢化玻璃的抗冲击水平（受试验设备限制，12m为最大冲击限值）；1040G钢球穿透高度超过7000mm，相当于8mm钢化玻璃的抗冲击水平。U型玻璃是一种建筑材料，通过弯折两翼实现普通平板玻璃所不具备的特殊性能：1.出色的承载能力。翼面受压时，U型玻璃承载力为受拉时的1.5 ~ 2倍。厚度为7 mm的U型玻璃承载力为6 mm的1.6 ~ 2.2倍。与相同投影面积的浮法玻璃和钢化玻璃相比，U型玻璃承载能力出色：翼面受压时，分别为同厚度浮法玻璃的8.8倍和钢化玻璃的2.8倍；翼面受拉和受压情况下，U型玻璃承载力分别为同厚度浮法玻璃的4.4倍和钢化玻璃的1.7倍。2.较高的等效抗弯强度：翼面受拉应力时，U型玻璃抗弯强度为翼面受压时的2倍。强度是材料特性的表征，U型玻璃抗弯强度与厚度无关。受拉应力时，U-GLASS抗弯强度与同厚度浮法玻璃相当；受压应力时，为同厚度浮法玻璃的1 / 2。按相同投影面积计算，受压应力时其抗弯强度为同厚度浮法玻璃的8倍，受拉应力时为4倍。U型玻璃扣合并覆膜后，抗穿透性能得到提高。U型玻璃的抗冲击性能低于同厚度浮法玻璃。U型玻璃扣合组合使用，尤其覆有机膜时，抗落球、特别是小钢球的穿透效果更强，内片玻璃破坏载荷远高于同厚度钢化玻璃；在散弹袋及双轮胎冲击下，夹层玻璃构件内片玻璃的破坏载荷相当于同厚度浮法玻璃。U-GLASS作为独立