文/葉早明 趙金

玻璃幕墻具有獨(dú)特的采光通透性能，在陽(yáng)光的映照下能呈現(xiàn)出一種前所未有的視覺(jué)效果，是當(dāng)代建筑最為青睞的建筑形式之一。在中國(guó)玻璃幕墻經(jīng)過(guò)了三十多年強(qiáng)勁的發(fā)展，積累了很多成熟經(jīng)驗(yàn)，關(guān)于玻璃的事故仍然屢屢發(fā)生，針對(duì)中國(guó)玻璃幕墻發(fā)展?fàn)顩r，對(duì)玻璃幕墻主要材料玻璃的選用進(jìn)行一些探討。

建筑師關(guān)注的問(wèn)題不僅是建筑立面的新穎、美觀，更加要注意建筑的使用功能、造價(jià)、環(huán)境、能耗、施工等多種因素。而玻璃幕墻設(shè)計(jì)及施工的關(guān)鍵是如何優(yōu)選玻璃，它不但決定著工程是否安全、節(jié)能，而且關(guān)乎整個(gè)工程的外觀、總造價(jià)、使用性能等。玻璃幕墻的安全性、節(jié)能特性無(wú)疑是影響建筑幕墻玻璃選用的關(guān)鍵因素。毫無(wú)疑問(wèn)安全是排第一位，但是節(jié)能則是影響建筑成本的第一要素。合理地選用玻璃面板至關(guān)重要，只有巧妙地、合理地發(fā)揮玻璃材料的特性，才能產(chǎn)生最佳的效果。

1.玻璃幕墻的安全性能

玻璃是一種非彈性的高脆性材料，在其表面存在大量微裂紋，其強(qiáng)度分布不均勻，對(duì)表層及邊緣局部應(yīng)力敏感。當(dāng)受到溫度應(yīng)力影響，或者遭受到超強(qiáng)外部沖擊時(shí)，極易破碎，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

玻璃品種很多，如鋼化玻璃、普通玻璃、夾層玻璃、中空玻璃及其組合產(chǎn)品等，那么哪些屬于安全玻璃呢?《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003 規(guī)定“框支承玻璃幕墻宜采用安全玻璃；點(diǎn)支承玻璃幕墻的面板應(yīng)采用鋼化玻璃；安全玻璃一般指鋼化玻璃和夾層玻璃；夾層玻璃是不飛散玻璃，可對(duì)人流起到保護(hù)作用，宜優(yōu)先采用”。

2013 年7 月9 日，上海市楊浦區(qū)長(zhǎng)陽(yáng)路大連路口，某大樓的一塊玻璃幕墻突然發(fā)生爆裂，掉落的玻璃碎渣砸中一名路人，導(dǎo)致其頭部受傷。

2013 年7 月4 日，一陣大風(fēng)吹過(guò)，北京中關(guān)村e(cuò) 世界A 座原本就破損的玻璃幕墻掉落下大量碎玻璃碴，這陣“玻璃雨”不僅將停放在樓下的幾輛汽車(chē)劃傷，還險(xiǎn)些傷到行人。

2013 年6 月19 日，宜春市一超市進(jìn)出口上方的觀光電梯外墻弧形玻璃突然爆裂，碎玻璃從9 樓落下，無(wú)人員傷亡。

這幾起玻璃幕墻的事故，其原因是鋼化玻璃的自爆。當(dāng)鋼化玻璃達(dá)到一定高度后，自爆后的玻璃碎片如同冰雹一般砸向樓底，從而產(chǎn)生人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失，在高層建筑幕墻上無(wú)情的否定了“鋼化玻璃是安全”的觀點(diǎn)。自爆是鋼化玻璃的固有特性，即使經(jīng)過(guò)多次處理，鋼化玻璃最低自爆率也達(dá)到1‰，這是材料本身的特性。決不能允許讓這種“懸頂之劍”高掛在幕墻上。各地對(duì)安全玻璃的選用有了進(jìn)一步的規(guī)定和要求：上海市《建筑幕墻工程技術(shù)規(guī)范》DGJ08-56-2012 規(guī)定框支承玻璃幕墻的面板可采用夾層玻璃、鋼化玻璃或半鋼化玻璃；點(diǎn)支承玻璃幕墻的面板應(yīng)采用夾層玻璃或鋼化玻璃；由玻璃肋支承的全玻璃幕墻，玻璃肋宜采用夾層玻璃或夾層鋼化玻璃；索網(wǎng)結(jié)構(gòu)玻璃幕墻可采用夾層玻璃；上海市人民政府令77 號(hào)更給出了需要在二層以上安裝幕墻玻璃的，應(yīng)當(dāng)采用安全夾層玻璃或者其他具有防墜落性能的玻璃的范圍。

所以，應(yīng)合情合理地使用“安全玻璃”，即在使用時(shí)對(duì)于不同部位應(yīng)有不同處置，如底層外片可采用鋼化玻璃，二層及以上外層采用夾層玻璃，挑空較高的大堂可考慮采用雙夾膠玻璃等。同時(shí)，應(yīng)注意到PVB膠片在高溫狀態(tài)下會(huì)失去效力，故應(yīng)具備有效的防脫落措施，以確保使用時(shí)的安全。

2.玻璃幕墻的節(jié)能性能

現(xiàn)代建筑為了達(dá)到更為通透的外立面效果，往往大面積的面板選用玻璃，平均玻墻比為0.68，有的建筑更高達(dá)0.80。玻璃幕墻作為一種外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其熱工性能直接決定了建筑能源。許多現(xiàn)代建筑為了提供更易于人交流的場(chǎng)所及追求向室外敞開(kāi)效果，主體結(jié)構(gòu)往往設(shè)計(jì)有超大空間的邊庭。這種空間結(jié)構(gòu)熱氣流一旦處理排放不當(dāng)，室內(nèi)熱環(huán)境會(huì)相當(dāng)惡劣，建筑能耗將會(huì)很大。

熱傳遞有三種方式：傳遞、對(duì)流、熱輻射。當(dāng)熱能到達(dá)玻璃面板上時(shí)，一部分被反射出去，一部分會(huì)產(chǎn)生透射，還有一種以二次熱輻射的方式通向室內(nèi)。中國(guó)大多數(shù)地區(qū)地處夏熱冬冷地區(qū)，以上海為例，夏季太陽(yáng)輻射熱強(qiáng)烈，日照度高達(dá)3916W/m2，夏天室外溫度最高38.9℃，平均達(dá)36.6℃。根據(jù)《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176-93 非通風(fēng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度的計(jì)算，玻璃內(nèi)表面溫度估算達(dá)35.7℃。普通透明中空玻璃投射比高，不僅大量可見(jiàn)光能通過(guò)，而且太陽(yáng)光中的紅外線也隨之而來(lái)，無(wú)法有效的阻擋熱量的傳播。熱反射中空玻璃，對(duì)可見(jiàn)光的反射性高，對(duì)遠(yuǎn)紅外線的作用不大。中空LOW-E 玻璃可以有效的降低遮陽(yáng)系數(shù)，改善玻璃的節(jié)能效果，但對(duì)遠(yuǎn)、近紅外的反射效果，尚有疑惑，且其耐久性尚缺數(shù)據(jù)支撐。

建筑外圍護(hù)系統(tǒng)的節(jié)能，應(yīng)保證“以人為本”，即人體在室內(nèi)應(yīng)有的熱舒適性，這主要取決于人體與外界熱交換是否平衡。控制好室內(nèi)外墻面的溫度，減少該溫度與室內(nèi)舒適性所規(guī)定的溫度差、與人體表皮溫度差、與節(jié)能指標(biāo)所規(guī)定的室內(nèi)平均氣溫差，才是建筑節(jié)能、幕墻節(jié)能的實(shí)際意義所在。

3.玻璃幕墻的隔聲性能

現(xiàn)代玻璃幕墻旨在為人們的工作及生活創(chuàng)建一個(gè)安靜和諧的環(huán)境，即要求具備隔聲降噪的作用。

玻璃是一種剛性材料，當(dāng)聲波投射在玻璃幕墻上時(shí)，除發(fā)生部分反射現(xiàn)象外，將使玻璃產(chǎn)生受迫振動(dòng)，同時(shí)又引起內(nèi)側(cè)空氣做出同樣的振動(dòng)，這樣部分聲音就穿透了進(jìn)去。薄而輕的幕墻比厚而重的幕墻在聲波的作用下，更容易產(chǎn)生振動(dòng)而且振幅更大。即可以說(shuō)隨著玻璃厚度的增加，隔聲性能將加強(qiáng)，也就是說(shuō)能更有效的減少聲波的傳遞。但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，玻璃越厚，其強(qiáng)度越低，所以不能片面的追求玻璃的厚度。中空玻璃聲波入射到第一層玻璃上的時(shí)候，玻璃就產(chǎn)生“薄膜”振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)作用在空氣層上，被封閉的空氣層是有彈性的，由于空氣層的彈性作用將使振動(dòng)衰減，然后再傳遞給第二層玻璃，于是總的隔聲量就提高了。即中空玻璃隔聲性能強(qiáng)于在同等厚度單片玻璃。

4.玻璃幕墻的視覺(jué)性能

鋼化玻璃由于受熱表面不均勻，在某些特殊的自然光線下，能夠看見(jiàn)玻璃表面存在明暗相間的條紋，稱為應(yīng)力斑。這會(huì)使幕墻產(chǎn)生影像扭曲變形，使外觀視覺(jué)效果大打折扣。而半鋼化玻璃依然保持平滑性，沒(méi)有畸變，不產(chǎn)生光學(xué)變形，從而使幕墻玻璃平滑如鏡。

5.玻璃幕墻的經(jīng)濟(jì)性能

玻璃幕墻的類(lèi)型直接確定玻璃幕墻的造價(jià)，明框、隱框、半隱、框玻璃幕墻使用的主要材料有鋁合金型材、玻璃、結(jié)構(gòu)膠、耐候膠、五金件等，其中影響造價(jià)較大的是前四種。玻璃的品種規(guī)格對(duì)造價(jià)的影響最大，因?yàn)椴ＡзM(fèi)用一般占幕墻單價(jià)的20～50%。幕墻玻璃的大小分格，會(huì)直接影響使用玻璃的厚度。當(dāng)選用合理的幕墻系統(tǒng)后，應(yīng)合理的分格玻璃大小。玻璃幕墻的立面分格宜與室內(nèi)空間組合相適應(yīng)，不宜妨礙室內(nèi)功能和視覺(jué)。過(guò)大的面板分格不一定能滿足強(qiáng)度及剛度的要求，同樣也會(huì)增加工程的造價(jià)。應(yīng)盡量減小其厚度，可降低幕墻重量，減少工程造價(jià)。在滿足建筑效果的基礎(chǔ)上，同時(shí)也要兼顧玻璃面板的承壓能力。在確定玻璃板塊尺寸時(shí)，應(yīng)有效提高玻璃原片的利用率，同時(shí)適應(yīng)鋼化、鍍膜、夾層等生產(chǎn)設(shè)備的加工能力。

玻璃的選擇不應(yīng)簡(jiǎn)單為品種的選擇，而應(yīng)列出樣品的性能指標(biāo)做出數(shù)據(jù)矩陣，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)優(yōu)先順序來(lái)選擇。不應(yīng)僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，而應(yīng)根據(jù)計(jì)算得出結(jié)果；也不應(yīng)僅針對(duì)某一個(gè)指標(biāo)而應(yīng)是綜合多個(gè)指標(biāo)而定；按照設(shè)計(jì)目標(biāo)選擇的優(yōu)先順序，且設(shè)計(jì)目標(biāo)是可以調(diào)整變動(dòng)的。

6.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上各方面探討分析，幕墻主要材料玻璃由其自身的材料特性，如何應(yīng)用好其特性揚(yáng)長(zhǎng)避短，把玻璃優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，把玻璃存在的安全隱患消除，讓玻璃幕墻走可持續(xù)發(fā)展道路。使人們能安全、安心、安逸的享受玻璃帶給我們的通透的、整潔、現(xiàn)代化的外部裝飾。