玻璃材料的應(yīng)用——玻璃幕墻分析

1、玻璃材料的應(yīng)用玻璃幕墻建筑學(xué)3班 劉洋 20115645玻璃作為一種古老的建筑材料, 從誕生的那一天起, 就是主要的建筑構(gòu)成元素之一。玻璃常用于建筑物的幕墻、頂蓬、雨蓬、走廊、門廳、地板、樓梯等方面, 這一切都使玻璃結(jié)構(gòu)作為一種獨立的結(jié)構(gòu)形式日益引起人們的關(guān)注。玻璃已由過去單純的作為采光材料, 而向控制光線、調(diào)節(jié)熱量、節(jié)約能源、控制噪聲以及降低建筑結(jié)構(gòu)自重、改善環(huán)境等方面發(fā)展。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 玻璃以其多樣性、優(yōu)異性、可靠性成為當(dāng)代建筑的必備材料。運用玻璃材料創(chuàng)造出的通透、純凈的建筑空間為人們展示了建筑內(nèi)在的空間次序和建筑外部的壯觀景色。下面主要從玻璃幕墻這一應(yīng)用來講述玻璃材料。玻璃幕

2、墻是指由支承結(jié)構(gòu)體系與玻璃組成的、可相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護結(jié)構(gòu)或裝飾結(jié)構(gòu)。有單層和雙層玻璃的墻體。反光絕緣玻璃厚6毫米，墻面自重約50kg，有輕巧美觀、不易污染、節(jié)約能源等優(yōu)點。幕墻外層玻璃的里側(cè)涂有彩色的金屬鍍膜，從外觀上看整片外墻猶如一面鏡子，將天空和周圍環(huán)境的景色映入其中，光線變化時，影像色彩斑斕、變化無窮。在光線的反射下，室內(nèi)不受強光照射，視覺柔和。中國1983年首次在北京長城飯店工程中采用。玻璃幕墻是指作為建筑外墻裝潢的鏡面玻璃，它是在浮法玻璃組成中添加微量的Fe、Ni、Co、Se等，并經(jīng)鋼化制成顏色透明板狀玻璃，它可吸收紅外線，減少進入室內(nèi)的

3、太陽輻射，降低室內(nèi)溫度。它既能像鏡子一樣反射光線，又能像玻璃一樣透過光線。現(xiàn)代化高層建筑的玻璃幕墻還采用了由鏡面玻璃與普通玻璃組合，隔層充入干燥空氣的中空玻璃。中空玻璃有兩層和三層之分，兩層中空玻璃由兩層玻璃加密封框架，形成一個夾層空間；三層玻璃則是由三層玻璃構(gòu)成兩個夾層空間。中空玻璃具有隔音、隔熱、防結(jié)霜、防潮、抗風(fēng)壓強度大等優(yōu)點。據(jù)測量，當(dāng)室外溫度為10時，單層玻璃窗前的溫度為2，而使用三層中空玻璃的室內(nèi)溫度為13。而在夏天，雙層中空玻璃可以擋住90%的太陽輻射熱。陽光依然可以透過玻璃幕墻，但曬在身上大多不會感到炎熱。使用中空玻璃幕墻的房間可以做到冬暖夏涼，極大地改善了生活環(huán)境。一， 玻璃

4、幕墻分類與構(gòu)成：1. 明框玻璃幕墻：明框玻璃幕墻是金屬框架構(gòu)件顯露在外表面的玻璃幕墻。它以特殊斷面的鋁合金型材為框架，玻璃面板全嵌入型材的凹槽內(nèi)。其特點在于鋁合金型材本身兼有骨架結(jié)構(gòu)和固定玻璃的雙重作用。2.隱框玻璃幕墻：隱框玻璃幕墻的金屬框隱蔽在玻璃的背面，室外看不見金屬框。隱框玻璃幕墻又可分為全隱框玻璃幕墻和半隱框玻璃幕墻兩種，半隱框玻璃幕墻可以是橫明豎隱，也可以是豎明橫隱注。隱框玻璃幕墻的構(gòu)造特點是：玻璃在鋁框外側(cè)，用硅酮結(jié)構(gòu)密封膠把玻璃與鋁框粘結(jié)。幕墻的荷載主要靠密封膠承受。3.點支式玻璃幕墻：點支式玻璃幕墻是近年來新出現(xiàn)的一種支承方式。但一經(jīng)出現(xiàn)，在城市發(fā)展很快。下面對這種較新型的支

5、承方式作一介紹： 點式玻璃幕墻的分類 金屬支承結(jié)構(gòu)點式玻璃幕墻這是目前采用最多的一種形式，它是用金屬材料做支承結(jié)構(gòu)體系，通過金屬連接件和緊固件將面玻璃牢固地固定在它上面，十分安全可靠。充分利用金屬結(jié)構(gòu)的靈活多變以滿足建筑造型的需要，人們可以透過玻璃清楚地看到支承玻璃的整個結(jié)構(gòu)體系。玻璃的晶瑩剔透和金屬結(jié)構(gòu)的堅固結(jié)實，“美”與“力”的體現(xiàn)。增強了“虛”、“實”對比的效果。 全玻璃結(jié)構(gòu)點式玻璃幕墻通過金屬連接件及緊固件將玻璃支承結(jié)構(gòu)(玻璃肋)與面玻璃連成整體，成為建筑圍護結(jié)構(gòu)。施工簡便造價低，玻璃面和肋構(gòu)成開闊的視野，使人賞心悅目，建筑物室內(nèi)、外空間達到最大程度的視覺交融。 拉桿(索)結(jié)構(gòu)點式玻璃

6、幕墻采用不銹鋼拉桿或用與玻璃分縫相對應(yīng)拉索做成幕墻的支承結(jié)構(gòu)。玻璃通過金屬連接件與其固定。在建筑中充分運械加工的精度，使構(gòu)件均為受拉桿件，因此，施工時要加以預(yù)應(yīng)力，這種柔接可降低震動時玻璃的破損率。建筑點式玻璃幕墻的主要組成部分(1)支承體系 支承體系是將面玻璃所受的各種荷載直接傳遞到建筑主構(gòu)上。因此，它是主要受力構(gòu)件，一般是根據(jù)承受的荷載大小和建筑造型來結(jié)構(gòu)形式和材料，如玻璃肋、不銹鋼立柱、鋁型材柱或加上適當(dāng)?shù)姆栏?、防面處理的鋼析架、鋼立柱及不銹鋼拉桿(索)等。(2)金屬連接件 金屬連接件包括固定件(俗稱爪座和爪子)和扣件。固定件通常用不銹普通鋼鑄造而成，而扣件則是不銹鋼機加工件。考慮到金屬

7、相容性，爪座必須采用與支承體系相同的材質(zhì)，或使用機械固定。金屬連接件是建筑點式技術(shù)的精華所在。它把面玻璃固定在支承結(jié)構(gòu)上不僅產(chǎn)生玻璃孔邊緣附加應(yīng)力，而且能夠允許少量的位移來調(diào)節(jié)由于建筑安裝帶來的施工誤差，同時還有減震措施以提高抗震能力，因此設(shè)計時考慮的因素是多方面的。(3)金屬連接件還產(chǎn)生顯著的裝飾效果，因此它除滿足功能上的要求之外，還要有優(yōu)美的造型設(shè)計和精細的加工制造，起“畫龍點睛”的作用。二，實例分析1， 密斯凡德羅的范斯沃斯住宅密斯的這個住宅玻璃幕墻應(yīng)該屬于框式玻璃幕墻。框式玻璃幕墻構(gòu)造體系利用金屬框架作為墻體構(gòu)造承重體系，金屬框架與建筑主體結(jié)構(gòu)框架相連，其分割與構(gòu)圖根據(jù)玻璃的尺寸以及立

8、面設(shè)計而定。這種方式的特點在于構(gòu)造技術(shù)相對成熟，幕墻的規(guī)模、高度、角度等基本不受限制，且利于建筑的防火、隔音等技術(shù)設(shè)計。由于這些優(yōu)點，加上在長期實踐中積累了大量的經(jīng)驗，這種構(gòu)造方式目前仍是高層玻璃幕墻的首選構(gòu)造方式。在這種框式幕墻的造型設(shè)計中，幕墻的細部劃分與表面材料設(shè)計對于建筑造型具有重要的意義，同時，如何與其他材料如鋁合金等材料的結(jié)合也是幕墻設(shè)計中的重要因素，這些都直接影響到幕墻的立面形象。鋁合金是現(xiàn)代玻璃幕墻中常用的構(gòu)造材料，與鋼鐵相比，它輕質(zhì)高強，加工性能好，能夠制造出高精度的構(gòu)造框架，也能較好地實現(xiàn)幕墻的氣密性。在常見的玻璃幕墻構(gòu)造中，鋁合金既作為外墻裝飾板，也作為幕墻的構(gòu)造支撐。當(dāng)

9、代建筑中的玻璃幕墻往往是玻璃和鋁合金的復(fù)合體，兩者的組合構(gòu)圖成為幕墻立面設(shè)計的重點。整體立面采用透明玻璃，對建筑內(nèi)部而言，增加建筑內(nèi)部采光。建筑天然采光的引進室內(nèi)，建筑內(nèi)部產(chǎn)生強烈的、大面積光影效果。透明玻璃不僅分隔住宅建筑的內(nèi)外空間，同時又有聯(lián)系內(nèi)外空間的功能。玻璃立面對建筑內(nèi)外部空間劃分并不顯著，建筑底部和頂部以及框架來劃分內(nèi)外空間。視線的通透性使得建筑內(nèi)外部空間產(chǎn)生聯(lián)系。玻璃的透光性使住宅建筑的體量感被消減，建筑漸隱于自然的環(huán)境之中。玻璃幕墻后退于建筑邊界，這一手法的應(yīng)用，使得建筑立面形成強烈的虛實對比，和豐富立面的光影效果。其次，退后的部分形成過道空間。建筑內(nèi)部與過道空間在同一水平界面

10、上，仍具有整體性。過道空間又加強了建筑內(nèi)外的聯(lián)系。鋼結(jié)構(gòu)玻璃的使用是密斯建筑思想的縮影，他為了賦予空間一生命力，為了使他能夠具有比較鮮明的建筑表現(xiàn)，再沒有把一切形式都精簡到最純凈的地步之前，他絕不停止。他一直是比較強烈的堅持使當(dāng)代建筑組成因素之一的平墻面做成最光滑和最透明的玻璃墻的形式。2， 貝聿銘的盧浮宮新美術(shù)館的玻璃金字塔這個建筑的玻璃幕墻屬于隱框玻璃幕墻，隱框玻璃幕墻構(gòu)造方式是將框式幕墻構(gòu)造方式與玻璃肋幕墻構(gòu)造方式相結(jié)合發(fā)展而來的一種構(gòu)造方式。具體做法是：與框式玻璃一樣，幕墻的結(jié)構(gòu)支撐體系由鐵、不銹鋼、鋁合金等金屬框架來完成，不同的是金屬框架設(shè)在玻璃墻面的內(nèi)部，幕墻的外部完全由玻璃組成，

11、玻璃與金屬之間采用黏接的方式來完成玻璃的支撐。這種方法的特點是可以使金屬框隱在墻體的內(nèi)側(cè)，出現(xiàn)在建筑表面的是完全齊平對接的玻璃墻面，在建筑的外部，有效地實現(xiàn)了玻璃的連續(xù)性和整體性。與玻璃肋構(gòu)造方式相比，它突破了玻璃肋方式在高度上的限制，同時墻體的傾斜角度也基本不受限制，可以靈活應(yīng)用于大面積、帶有傾斜角度的玻璃幕墻造型設(shè)計之中。貝聿銘設(shè)計的盧浮宮新美術(shù)館的玻璃金字塔是隱框玻璃幕墻構(gòu)造方式應(yīng)用中具有代表性的實例。這個底邊長35米，高21米的玻璃金字塔結(jié)構(gòu)全面采用了隱框幕墻構(gòu)造方式，這在當(dāng)時是一個帶有創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)嘗試。在金屬框架的外部，20mm厚的高透光性玻璃進行拼接，形成表面簡潔平整、整體晶瑩通透的建筑形象，有效地體現(xiàn)出建筑師關(guān)于玻璃金字塔的設(shè)計意圖。玻璃作為建筑及室內(nèi)構(gòu)成元素