浅谈玻璃在建筑表皮中的应用

浅谈玻璃在建筑表皮的应用

浅谈玻璃在建筑表皮的应用

前言：近几年来随着中国经济的不断发展，许多城市都呈现出高楼林立的景象，与之相对的建筑材料的使用量也在逐年升高。毋庸置疑, 从材料的用量上来看,玻璃在目前的建筑实践中有极为广泛的应用,并且呈现出丰富多样的形态。柯布西耶曾说：“建筑的历史就是为光线而争斗的历史，就是为窗子而斗争的历史。”可见从历史的角度来看,玻璃材料在建筑中存在了很长时间，但由于其自身的不断丰富,以及与之相关技术的日益发展,玻璃表皮在未来建筑设计实践中同样具有远大的应用前景[1]。

玻璃能受到如此广泛的应用其中一个原因是建筑玻璃制品类型多、价格适中、工艺成熟，但同时也离不开设计者对材料的熟练掌握和灵活应用。通过对含有玻璃材质的建筑研究不难发现，我们周围的部分建筑,玻璃材质仅仅被当成现代建筑的一种标志,其形式与使用功能脱离,表现出一种单调或混乱的状态,甚至造成环境污染与能源浪费。玻璃之所以最终呈现给人们的感觉不同，重要原因就在于人们缺乏对它本身的性能、建造方式和在建筑中所应具有的形态特征、空间限定手法的了解。基于上述疑问及思考,木文通过探讨玻璃材料自身性能、制作过程、作为建筑表皮常见的应用形式、表现形式和表现策略五方面的内容，来解析玻璃作为建筑表皮的合理应用方法，解决当前建筑中玻璃材质应用误区。

一建筑玻璃材质的属性

1物理属性

1.1从力学性能的角度分析,玻璃材料属于脆性材料,同时抗压强度较高而抗拉及抗折强度较低。通过退火、钢化与其他材料复合的二次加工方式可得到改善。此外,玻璃材料的理论硬度相对较高,但由于表面微裂纹、内部不均匀性

的影响,往往导致实际强度低于理论强度。

1．2从声学性能的角度分析,玻璃原片和声波相同的振动频率所引发的共振,使其隔音效果较差,通常采用双层玻璃的方法予以改善。

1.3从光学性能的角度分析,玻璃与其它材料相比具有优越的光学性能,在光线作用下可产生反射、折射、透射等现象。具体的建筑玻璃制品又因其化学组成和表面处理的不同而具有独特的光学特征。

1.4从热工性能的角度分析,玻璃材料的热膨胀系数较高,因此在对玻璃与玻璃或金属等其它材料进行封接时,要考虑由于温度升高及膨胀系数差导致的密封条移位及变形。玻璃材料在常温状态下的导热系数为铜的1/400,因此一度被认为是非环保材料,但中空玻璃、镀膜玻璃等的出现改变了这一状况。此外,玻璃的热稳定性较差,温度极高或极低都容易导致其破裂。通常要经过二次加工制成安全玻璃后,才能在建筑中大面积使用。

2化学属性

玻璃材料的化学稳定性较好,可抵抗除氧氟酸以外多类酸侵蚀,但若长期与石膏、湿混凝土或碱性很大的清洁剂接触会形成腐蚀[2]。

二建筑玻璃材质的制造过程

玻璃的制造工艺因制品种类不同而有所不同，但基本上均需将各种原料混合后在高温下熔融，然后用不同的成型方法将玻璃液体冷凝成不同形状的固体。制造方法大致如下：

1计量与配料：将硅砂、苏打、芒硝、石灰石、白云石、长石、碎玻璃及其它辅助原料，按所生产的玻璃种类要求进行不同配比后搅拌均匀。

2熔融：混合好的原料在1400—1600℃的高温窑内进行熔融，窑的一端不断供料，熔融的玻璃液连续从另一端流出。

3澄清：玻璃原料熔化后，结晶即遭破坏，同时，硫酸盐、碳酸盐分解产生二氧化碳、二氧化硫、三氧化硫等气体，产生气泡，必须加入澄清剂清除气泡。采用砷的氧化物作澄清剂时，其作用是它产生的大气泡在上升过程中将小气泡吸收排除，使玻璃液得以澄清。

4成型：熔融玻璃达到成型温度后慢慢冷却，根据用途成型为需要形状。平板玻璃的成型方法有浇注法、轧制法、引上法、浮法等。

三建筑玻璃材质作为现代建筑表皮的应用方式及建造方法

1玻璃窗的应用

玻璃窗的组成部分通常包括:窗框、窗扇、五金(铰链、风钩、插销)及附件(窗帘盒、窗台板、贴脸板)等。根据窗框材料的不同,可分为木窗、钢窗、锅合金窗、塑钢窗。根据开启状态的不同,则可分九种形式:固定窗、平开窗、立式转窗、推拉窗和百叶窗等

2玻璃幕墙的应用与构造方式

玻璃幕墙是由玻璃面板、玻璃固定系统和支撑结构组成,可相对主体结构有一定位移能力且不承担主体结构所受作用的建筑外围护系统[2]。根据建造方式的不同,常见玻璃幕墙为

2.1框式玻璃幕墙:

框式玻璃幕墙是指由金属框架固定、支撑玻璃面板的玻璃幕墙系统。根据金属框架在幕墙外表面是否可见,又可进行如下划分:

2.1.1明框式玻璃幕墙:由断面形式特殊的金属型材构成幕墙的横竖龙骨,

玻璃面板以嵌入型材凹槽的方式卡在龙骨中,作为龙骨的金属框架在幕墙外表

面直观可见。在这一体系中,金属框架担负着结构骨架和固定玻璃的双重功能。就视觉效果而言,金属框架的存在,影响了幕墙的通透性,但金属框架的材质、色

彩、表面工艺以及对玻璃界面划分形成的韵律感、节奏感,亦可成为一种表达途径。

2.1.2隐框式玻璃幕墙:幕墙龙骨的构成方式与明框式玻璃幕墙相同,区别在于玻璃面板的固定方式,通过将玻璃面板置于金属框架外侧并以结构密封胶与龙骨相连,使得金属框架在幕墙外表面不可见。根据隐藏效果的不同,又可具体分为横明竖隐、竖明横隐、全隐三种类型。在采用结构密封胶连接的部位,幕墙部分荷载需要结构密封胶承担。全隐框式玻璃幕墙外观简洁,视线通透,但存在玻璃脱落的安全隐患,可设置L型或U型扣槽,既可增加安全性又丰富了幕墙细部。

2.2点式玻璃幕墙:

点式玻璃幕墙是指通过金属连接构件以点支撑的方式将无框安全玻璃与支撑结构连接为整体的幕墙系统。主要由玻璃面板、金属连接构件、支撑结构组成。点式玻璃幕墙系统中,玻璃面板的固定方式主要包括以下三种:

2.2.1钻孔固定式:在玻璃面板的角点钻出穿透的孔,通过连接构件固定在支撑结构上。连接构件包括支承头和驳接爪。其中支承头有浮头和沉头两种,驳接爪则包括X型、H型、I型等多种样式。这是目前国内采用最多的方式。

2.2.2背拴式:采用特殊机械在玻璃面板上钻出底部扩大且不穿透的孔,再用金属连接构件与支撑结构固定。

2.2.3夹固式:连接构件通过玻璃面板间的胶缝夹固玻璃的边部、角部。连接构件包括夹固板和支撑杆。

2.3全玻璃幕墙的应用与构造方式

不采用任何金属框架、金属连接构件,由玻璃助和玻璃面板构成的玻璃幕墙系统。其支撑结构分为:落地式、悬挂式和后支撑式三种。当幕墙高度较大时,