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现代化建筑玻璃的特性

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-11-02  浏览次数:663
如今的建筑玻璃正是以其装饰性能和使用功能的集中统一,来满足人们对建筑物装饰效果、节能和舒适性要求不断提高的追求。

  一、前 言
  传统建筑玻璃的主要功能是遮风、避雨和采光,虽有装饰意味在其内,由于建筑玻璃品种单一、性能低下,其装饰性能虽有,却不显著;其功能除遮风和避雨,难再究其二三。浮法工艺的发明,标志着现代化建筑玻璃的诞生,各种深加工玻璃产品的出现,极大地丰富了现代化建筑玻璃家族。其发展沿着两条主线:其一是丰富建筑玻璃的装饰性能;其二是增加建筑玻璃使用功能。如今的建筑玻璃正是以其装饰性能和使用功能的集中统一,来满足人们对建筑物装饰效果、节能和舒适性要求不断提高的追求。
  二、装饰性能
  人们最早制造玻璃是作为装饰品、艺术品,如饰物、摆设,在当时是极为珍贵的。玻璃用于建筑上除了其满足建筑物的功能要求外,一直与艺术连在一起。每个建筑物都是一件艺术品,都凝聚着建筑师的创意,再现了建筑师的设计理念,体现了建筑设计师对艺术的崇尚、对美的追求。而建筑玻璃正是实现建筑设计师构想的最好材料,因为没有哪种材料具有像玻璃那样多的性能,如玻璃的透光性、玻璃的透明性、玻璃的半透明性、玻璃的折射性、玻璃的反射性、玻璃的多色性、玻璃的光亮性、玻璃表面图案的多样性、玻璃形状多样性、玻璃安装结构的多样性。不仅如此,玻璃的装饰性能是活性的、是动态的、是充满着生命的活力的。它与日光辉映,可使建筑物色彩斑斓、光辉照人。它与月光辉映,可使建筑物幽光淡淡、充满着神秘色彩。它与灯光辉映,可使建筑物如天上的宫殿,也可使其变得光怪陆离;可使居室祥和温馨,也可使其冷光悠悠。没有哪种材料具有如此大的魔力,没有哪种材料使建筑设计师如此得心应手。它是集色、型、光于一体,可以说,没有建筑玻璃,就没有现代化建筑,它是当代建筑材料的“天之骄子”。
  1.玻璃的透光性
  一般说来玻璃是透明的,因此提及玻璃的透光性往往被人们误认为是透明性。其实玻璃的透光性和透明性是不同的两个概念,透光不一定透明。最早制造的玻璃就仅仅透光而不透明,这是由当时的生产技术和工艺决定的。由于当时熔化玻璃液的温度低,因此在玻璃中存在大量的未熔化的颗粒杂质,玻璃中的颗粒杂质造成光线的散射而使玻璃只透光而不透明。同时,当时生产玻璃的工艺是将玻璃液浇铸挤压成玻璃板,因此玻璃板的表面凹凸不平,造成光线的散射,是造成玻璃板透光不透明的另外原因之一。今天,现代化技术和工艺生产的玻璃都是纯净透明的,要想生产只透光而不透明的玻璃必须采取特殊的生产工艺,如压延法、磨砂法等。
  玻璃的透光性具有极好的装饰效果,应用玻璃的透光性,可使室内的光线柔和、恬静、温暖。室内光线过强会刺激人眼,使人躁动不安。应用玻璃的透光性可消除这些不利因素,同时增加建筑的隐蔽性。例如用压花玻璃装饰卫生间的门和窗,不但阻隔了外界的视线,同时也美化了卫生间的环境。用磨砂玻璃作室内隔断,既节省室内空间,又显得富丽堂皇。用透光玻璃装饰的室内过道窗,透出淡淡的纤细柔光,朦胧中充满神秘感。可以说,现代化建筑正在越来越多地运用玻璃的透光性。
  2.玻璃的透明性
  提到玻璃,人们马上联想到透明,正是玻璃将大自然的光芒引进建筑。放眼我们周围的现代化建筑,窗洞越开越大,玻璃门、落地窗,甚至整个墙面都是玻璃的,即玻璃幕墙。建筑装饰玻璃在建筑上的应用量越来越多,正是应用了玻璃的透明性,人们追求的是光明。正如现代化建筑的开拓者之一——卢。柯尔彼斯所说:“建筑的历史就是为追求光明而艰苦奋斗的历史,是改造窗子的历史。”说的就是玻璃的透明性在现代化建筑中的作用。
  另外一个方面,从玻璃的发展史也可看出人们对玻璃透明性的不倦追求。如上所述,人们最早制造的玻璃是只透光而不透明的,原因之一是玻璃的表面非常的粗造,凹凸不平。后来为增加玻璃的透明性,人们花大力气将玻璃的两表面研磨、抛光,但也只能得到半透光半透明的玻璃,那也曾使人们欣喜若狂,因为它使人们的建筑透明了,它不仅将大自然的光芒引进我们的建筑,也将人们的视线从室内引到室外,展现在人们面前的窗子恢复了真正窗子的含义。随着工业技术的进步,人们又发明了生产玻璃的平拉法、引上法,玻璃已变得越来越纯净、越来越透明,现代化的玻璃生产工艺浮法已将玻璃的透明性达到了极点。在某种意义上可以说,玻璃的发展历史就是追求玻璃纯净、透明的历史。
  玻璃的透明性不仅给人们创造出明亮的光环境,还给人们带来了视觉的通透,空间的延伸,建筑内外的融合,使人们有一种身在居室,却沐浴在大自然的感觉。这是任何其他建筑材料都无法替代的。
  3.玻璃的半透明性
  玻璃的半透明性是指玻璃的单向透明性,即玻璃从一个方向看是透明的,从另外一个方向看是不透明的。无法想象人们曾有意识去发明半透明玻璃,应当说它是人们发明热反射镀膜玻璃所产生的自然结果。人们为建筑节能发明了热反射镀膜玻璃,因其镀膜面的反射率较高,一般可达20-40%,因此从镀膜面向玻璃观看,仅能看到玻璃面的反射影像,而看不到玻璃后面的透射影像,因为透射影像的光线强度比反射影像的光线强度低很多,即透射影像已隐没在反射影像中,即从镀膜面向玻璃观看,玻璃是不透明的。热反射镀膜玻璃一般是单面镀膜,未镀膜面的反射率与普通玻璃的反射率是相同的,仅为4%左右,其未镀膜面反射影像的光线强度比玻璃后面的透射影像的光线强度低,人们看到的主要是玻璃后面的透射影像,即从未镀膜面向玻璃观看玻璃是透明的。
  建筑玻璃的半透明性是与热反射镀膜玻璃紧密联系在一起的,而热反射镀膜玻璃应用最广泛的是玻璃幕墙。玻璃的半透明性遮蔽了建筑物外界人们的视线,建筑物内部的人可以朝外看,即对于建筑物内部的人来说,玻璃具有透明性的特色。但建筑物外界的人却看不见里面。这样不仅增加了建筑物的隐蔽性,避免建筑物里的人、物暴露在众目之中,也遮掩了建筑物的结构,如楼梯、楼板、管道、线路等,使得建筑物美丽无暇。
  当室外的光线强度低于室内的光线强度时,例如夜晚室内开灯,则室内的景物清晰透出室外。
  4.玻璃的折射性
  在建筑上应用玻璃的折射性是很少见的,但对其应有所认识,有所了解。如果应用玻璃不当,它对建筑物产生负面影响是很常见的。如今在建筑上应用曲面玻璃已熟视无睹,如出现下列情况之一将造成玻璃折射光发生光畸变,从室内向室外看景物失真,造成建筑美的丧失和视觉的不舒适。情况之一:曲面玻璃制作时质量有问题,玻璃没处于同一曲面上,有凹凸区域。尽管不影响安装和使用,甚至不影响玻璃的强度,但会造成玻璃折射光产生光畸变。情况之二:曲面玻璃是多曲率曲面,也会造成玻璃折射光产生光畸变。因此在应用曲面玻璃作为窗或幕墙时,应注意玻璃的折射性可能会带来不利的影响。
  5.玻璃的反射性
  最初在建筑上应用玻璃的反射性是指镜面玻璃,人们发现镜面玻璃除了满足人们在生活中照镜子的需求之外,用它装饰室内可产生意想不到的效果,如它给人的视觉带来空间被扩展了的感觉,可使空间明亮;与灯光配合,可使室内变得光怪陆离,甚至恐怖。由于镜面玻璃的反射率太高,所以在建筑的外部装饰一直无法使用,而仅能应用于建筑的内装饰,并且其应用的场合与应用量受到了极大的限制。
  在建筑上大量应用玻璃的反射性始于热反射镀膜玻璃的产生。人们发明热反射镀膜玻璃的目的之一是为了建筑的节能,是为了降低玻璃的遮阳系数。发明热反射镀膜玻璃的目的之二是为了美观,因为热反射玻璃有各种颜色,如茶色、银白色、银灰色、绿色、蓝色、金色、黄色等。热反射玻璃不仅有颜色,其反射率也比普通玻璃高,通常为10%—50%之间,因此热反射玻璃可谓是半透明玻璃。如今热发射玻璃大量地应用于建筑,如建筑门、窗,特别是幕墙,可以说,热反射玻璃在幕墙上的应用是玻璃反射性应用的最高境界。它使得一幢幢大厦色彩斑斓,较高的反射率将建筑物对面的街景反射在建筑物上,可谓景中有景。
  在应用玻璃的反射性时应限制在合理的范围,不可盲目地追求高反射率。有些玻璃幕墙的反射率非常高,与其周围的建筑和街景及不协调,就是该建筑物本身除了光亮耀眼,其他方面的美感已荡然无存。反射率过高,不仅破坏建筑的美与和谐,而且会造成“光污染”。近年来,国内学者在这方面作了大量研讨,提出了许多批评和建议,有些“光污染”严重的建筑还引起诉讼。解决“光污染”的办法是按照相应的技术法规设计玻璃幕墙,限制“光污染”的泛滥,科学和理智地应用玻璃的反射性。
  6.玻璃的多色性
  最早制造的玻璃都是带颜色的,那时因为在玻璃中含有大量的有色杂质。如何将玻璃脱色,将其制成纯净透明贯穿整个玻璃制造的历史。就是在今天,这一问题也没有完全解决,如普通浮法玻璃仍然带有淡淡的绿色,原因是玻璃中含有过量的铁元素,继续去除玻璃中的铁元素成本很高,技术很难,目前法国、美国和中国已能生产完全无色的超白玻璃。
  尽管普通浮法玻璃带有淡淡的绿色,但作为有色玻璃使用色度不够,只能作为无色玻璃使用。要想应用有色玻璃必须采用特殊的技术和工艺,如本体着色玻璃、镀膜玻璃、彩釉玻璃、彩绘玻璃、贴膜玻璃等。颜色可谓赤、橙、黄、绿、晴、蓝、紫,无一不有。如今的建筑多姿多彩、风格各异,玻璃多色性的应用可谓独占其功。颜色玻璃就好像是画家手中的颜料,任由建筑设计师创造性地应用。现代化的建筑无不充分地发挥玻璃的多色性,如各种颜色的玻璃门、窗、幕墙等,特别是玻璃的多色性在室内装饰上得到了淋漓尽致的发挥,如彩色玻璃隔断、彩色玻璃屏风、彩色玻璃画、彩色玻璃天顶、彩色玻璃栏柜等。可以说,正是玻璃的多色性将建筑的内外装饰的五彩缤纷、绚丽多彩,正是玻璃的多色性给建筑设计师留下无尽的创造空间。
  7.玻璃的光亮性
  浮法玻璃及其以浮法玻璃为原片的玻璃深加工产品,如钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃、镀膜玻璃等,由于浮法玻璃在生产的过程中经历过火抛,因此其表面非常的光滑、明亮,甚至于接近光学平面。这里所说的玻璃光亮性不是指玻璃与光线作用时所表现的性质,如玻璃的反射与透射等,而是指玻璃的表面外观给人的视觉效果。玻璃光亮性的装饰特性是光滑、平整、清洁,特别是对于大面积玻璃幕墙,这一点表现得尤为突出。既便是抛光大理石、铝塑板、张拉膜等也无法与玻璃的光亮性相媲美,更不要说普通的石材或混凝土了。整面玻璃幕墙建筑就好像是用水晶加工出来的艺术作品,伫立在街头、湖畔,主要是玻璃光亮性的表现。如今一幢幢现代化玻璃幕墙如雨后春笋,玻璃幕墙如此受建筑设计师青魅,玻璃的光亮性起着重要作用,而这一点在过去评价玻璃的装饰性能时往往是被忽略的,是被掩盖在玻璃的反射性或透射性之中了。
  8.玻璃表面图案的多样性
  磨沙玻璃、喷沙玻璃,特别是彩绘玻璃,表面图案极为丰富,从简单的几何图形、花草、山水、飞禽走兽,到人物、仕女,可谓应有尽有。玻璃好像是设计师的画板,任其挥洒,任其创作。玻璃表面图案的多样性主要应用于建筑的室内装饰,如隔断、屏风、室内门、室内窗、天顶、装饰画等。玻璃表面图案的多样性有许多优点,第一,它集玻璃板的应用功能与装饰效果于一身,已越来越多地被室内装饰所采用。如果说玻璃的其他装饰性能表现了玻璃的光性、型性、色性,玻璃的图案多样性则表现了玻璃的“花”性,它对建筑的装饰效果有画龙点睛的作用。第二,用玻璃进行室内装饰具有环保功能。由于玻璃是无机材料,无任何有害气体释放。第三,玻璃表面的图案永远不变,且永远新鲜如初。将其用于室外门、窗,不怕风吹雨淋,日晒。因为玻璃表面的图案或是刻、磨在玻璃上,或是将彩釉经高温二次烧结在玻璃上,其图案与玻璃具有同样的化学耐久性。
  9.玻璃的形状多样性
  玻璃是板材,其平面形状可以是正方形、长方形、三角形、圆性、椭圆性、任意多边形等;其空间形状可以是单曲面、双曲面、球面等;平面形状和空间形状相结合可以产生各种形状。建筑本身是实物艺术,是空间结构艺术,因此玻璃形状的多样性为建筑形状和结构的表现形式提供了灵活多变的手段。
  10.玻璃安装结构的多样性
  玻璃的安装结构有许多种,可分为两大类,即有框安装和无框安装。有框安装比较传统,最早是木框,后来发展为钢框、铝合金框、塑钢框等。木框应用历史悠久,其优点是古朴典雅,与人友好,用木框安装给人以亲切感、温暖感。其缺点之一是木框与玻璃的连接方式比较古老,一般是用油灰,外观不好,强度也较低。其缺点之二是木材强度低,木框一般不能安装大板面、厚玻璃。其缺点之三是木材的耐侯性不好,木框寿命较短。其缺点之四是木材是天然材料,资源有限。因此木框大多限于室内的装饰,很少用于室外。继木框之后发明了钢框,钢框的缺点是外观粗造、气密性差,目前已被铝合金框和塑钢框所代替。铝合金框和塑钢框各有优缺点,铝合金框外观亮丽,耐侯性好,无老化现象,但气密性差,导热系数高。塑钢框外观没有铝合金框亮丽,耐侯性不好,有老化现象,但气密性好,导热系数低。二者是目前有框安装的主要型材,一般窗的安装采用塑钢的多一些,有框幕墙的安装一般采用铝合金。近年来开发应用的铝包木框材非常流行,它集中了木材和铝材的优点,铝材在外,木材在内,内外装饰效果俱佳。目前开发应用的断热铝合金的隔热性能优异,应用的越来越广泛,其节能效果显著。有框安装的装饰特性是框是玻璃与墙体的过渡,避免了玻璃与墙体之间直接连接的突兀,并且框本身就是表现建筑艺术的一个手段,特别对于有框玻璃幕墙,借助框可细化建筑结构的表现,体现了局部与整体呼应一致的和谐关系。
  无框安装也有许多种,吊挂式一般用于宾馆、饭店的首层幕墙,可以吊挂尺寸非常大的玻璃。无框安装钢化玻璃门特别适合公共建筑,因为无框安装玻璃门可向内、向外开启。隐框玻璃幕墙分为半隐和全隐,特别适合于半透明玻璃幕墙,即镀膜玻璃幕墙。点支式玻璃幕墙特别适合于透明玻璃幕墙,因为点支式玻璃幕墙的金属结构本身就是一道风景线。隐框玻璃幕墙是通过结构胶将玻璃直接粘在建筑结构上,其他无框安装都是通过五金件将玻璃与建筑结构连接起来。无框安装方式的装饰特点是充分体现了玻璃的透光性、透明性和反射性等,更加强调了建筑的整体性。
  综上所述,玻璃本身五彩斑斓,玻璃的装饰性能也多种多样,这些性能有些是独立的,有些是彼此联系在一起的。因此应用建筑玻璃时应全面、综合地考虑玻璃的装饰性,使其达到最佳、最美的效果。
  三、功能性
  传统建筑玻璃的主要功能就是遮风、避雨和采光,随着应用于建筑外围护上玻璃尺寸的不断加大,对建筑玻璃光学性能、热工性能和隔声性能的要求凸现出来。如今建筑玻璃的光学性能、热工性能和隔声性能与传统建筑玻璃相比,已有天壤之别。
  1.光学性能
  由于传统建筑玻璃使用面积较小,为增强室内自然采光,人们追求尽可能透光率高的玻璃。而现代化建筑玻璃使用面积较大,透明性又较好,如仍然使用透光率高的玻璃,将会造成室内太阳光线过强,出现耀眼的眩光,使人极不舒适。特别是公共建筑,人们普遍使用电脑办公,室内太阳光线过强,会影响人们观看电脑屏幕。同时,透光率高的玻璃,遮阳系数也高,会增加夏季室内空调能耗。因此建筑玻璃可见光透光率以50%—60%为宜,过低、过高都不好。降低建筑玻璃的方法有多种,如采用本体着色玻璃、镀膜玻璃等。如采用阳光控制镀膜玻璃可能会造成室外可见光反射率过大,出现不应有的有害反射光,因此建筑玻璃的可见光室外反射率应控制在30%以内,有些建筑应控制在16%以下。
  2.热工性能
  在国外,强调建筑节能已有近百年的历史,二十世纪初在欧洲已开始使用中空玻璃。而在我国,强调建筑节能则是近几年的事。我国的能源消耗非常巨大,而建筑能耗占全国总能耗的1/4-1/3。为实现国家节约能源和保护环境的战略,实施建筑节能势在必行。我国的公共建筑数量多,建筑规模大,耗能十分巨大,浪费也很严重。在公共建筑的全年能耗中,大约50%-60%消耗于空调制冷与采暖系统,而在这部分能耗中,大约20%-50%是由外围护结构传热所消耗,其中严寒地区约为50%,寒冷地区约为40%,夏热冬冷地区约为35%,夏热冬暖地区约为20%。在整个围护结构中,通过玻璃传递的热量远高于其他围护结构。在现代化建筑中,大面积采用玻璃已成为趋势,在玻璃幕墙和门窗中,玻璃面积与框材比较占控制地位,是玻璃幕墙和门窗传热的主要部位,因此如何正确地选择设计玻璃,使得通过玻璃损失的能耗达到最小,符合国家节能设计要求,是建筑设计必须解决的重要问题之一。
  玻璃是透明材料,其热工性能用两个参数来表征,其一是传热系数U值,其二是遮阳系数Sc。单纯从节能角度来说,玻璃的传热系数越低越好,遮阳系数适中最好。为达到这一目的,可采用普通中空玻璃、low-e中空玻璃、真空玻璃等。如今的玻璃品种是如此丰富,采用多种配置叠加,可满足任何节能要求。
  3.隔声性能
  建筑物隔声性能的好坏是评价其舒适性的重要指标之一。由于玻璃板相对于墙体而言非常薄,因此是建筑物隔声性能的薄弱环节。增加玻璃板厚度、采用中空玻璃、采用夹层玻璃,甚至采用夹层中空玻璃都可增加玻璃的隔声性能。
  除光学性能、热工性能和隔声性能外,有些玻璃还具有防火性能、电磁屏蔽性能、防静电性能等。可以预言,未来随着玻璃生产技术的不断提高,将赋予玻璃更多的功能,以满足人们对建筑的需要。

 
 
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